Удобрения мочевина: Удобрение минеральное СОТКА КАРБАМИД МОЧЕВИНА универсальное 0,9 кг

Удобрение минеральное СОТКА КАРБАМИД МОЧЕВИНА универсальное 0,9 кг

Подробное описание

Артикул № 4286316

Карбамид или мочевина — удобрение на 46% состоящее из азота, отвечающего за рост стеблей и листьев. При правильном использовании и дозировании мочевины растения хорошо растут и плодоносят.

Преимущества

— Растворяется в воде без остатка.

— Действует на протяжении долгого времени.

— Подходит для всех типов почв.

Особенности

— При контакте мочевины с бактериями почвы выделяется углекислый аммоний (аммиак), улучшающий проникновение питательных веществ в растения. На воздухе аммоний быстро разлагается, поэтому сразу после внесения удобрение необходимо заделать в почву на глубину 8 см.

— Мочевину нельзя смешивать с известью, мелом, доломитовой мукой или суперфосфатом.

Область применения

Удобрение вносят под растения в период их активного роста. Опрыскивание раствором ранней весной применяют для задержки цветения и предотвращения осыпания лепестков в результате заморозков. Также раствор применяют для борьбы с вредителями и болезнями.

Под торговой маркой СОТКА компанией РусАгроХим выпускается целая линейка классических удобрений и подкормок для садово-огородных культур. Недорогие, но качественные удобрения пользуются хорошим спросом у покупателей в России и странах СНГ.

Технические характеристики

Удобрение карбамид мочевина, применение, инструкция, рекомендации

Без правильного внесения удобрений в сельском хозяйстве и на огороде сложно добиваться высоких урожаев культур. Они достаточно эффективны при правильном подходе и следовании инструкциям дозировки и срокам внесения.

Комплексные подкормки

Применение разнообразных комплексным подкормкам, стимуляторам роста культуры быстрее вырастают, формируют красивую, пышную листву, крепкую корневую систему, меньше подвергаются болезням. В этом деле главное — не переусердствовать и точно знать, какие удобрения кому подходят, чтобы потом не было неприятных сюрпризов. 

Карбамид мочевина что такое?

Как удобрение карбамид широко используется для активации роста, получения обильных урожаев, поддержания растений в презентабельном состоянии. Азот необходим как овощным, так и декоративным культурам. Он присутствует в протеине и способствует быстрому росту. При недостатке азота растения дают мало побегов, ветки и листья становятся тонкими, маленькими, салатового или желтоватого цвета.

Цветочные почки могут опадать, плоды не завязываться. Что такое мочевина? Как удобрение она используется для частного применения. Карбамид очень концентрирован, в его составе содержится около 45% азота. 

Это универсальное удобрение, подходящие для всех видов растений. На вид это прозрачные или белые гранулированные шарики, прекрасно растворяющиеся в воде и не имеющие запаха. У карбамида может повыситься гигроскопичность при повышенной влажности воздуха. Используется в качестве подкормки для сельскохозяйственных растений в нейтральных почвах мочевина (удобрение).

мочевина инструкция к применению

Карбамид может использоваться на всех видах почв, даже переувлажненных, потому как он отлично закрепляется грунтом и не так вымывается осадками, как, например, аммиачная селитра. Мочевина применяется как в качестве подкормки, так и основного удобрения. Для овощных культур возможно внесение карбамида перед посадкой, а также подкормка в вегетационный период в дозе 5-10 г на 1 м2. До цветения надо полить раствором 50 г на 10 л воды, примерный его расход – 3 л/100 м2. Для декоративных и плодово-ягодных кустарников и деревьев возможна подкормка мочевиной сразу после цветения и повторно примерно через месяц раствором 30 г/10 л воды.

Способ применения мочевины Каждое удобрение имеет свои особенности, которые нужно учитывать, прежде чем использовать его по назначению. Углекислый аммоний на воздухе очень быстро разлагается, из этого следует – поверхностное применение мочевины малоэффективно. Это выброшенные на ветер деньги, потому как растение не получит нужных ему веществ. Агротехники рекомендуют использовать карбамид в условиях защищенного грунта. После внесения удобрения его нужно сразу же заделывать в почву, только так можно предотвратить потери газообразного аммиака. Нужно знать, что такое мочевина, как удобрение она быстро вымывается осадками, поэтому эффективнее всего ее вносить под корень растения в виде раствора. Защита кустов и деревьев Карбамид используется не только в качестве подкормки, но и как средство от вредителей. 

исползовать раствор мочевины для борьбы с такими зимующими насекомыми, как долгоносики, тля, медяницы следует начинать весной.

Процедуру нужно сделать до набухания почек. Приготовить средство для борьбы с вредителями очень просто, для этого следует в 10 л воды разбавить 0,5 л концентрированного раствора препарата. Мочевина также защищает растения от пурпуровой пятнистости и парши, опрыскивание при этом проводится осенью, когда только начинают опадать листья. Обрабатывать нужно всю листву — как упавшую, так и ту, что осталась на кустах и деревьях.

Раствор готовится такой же, как и для уничтожения вредителей. Подкормка комнатных растений Абсолютно все растения нуждаются в подкормках, но нужно хорошенько подумать, перед тем как использовать для домашних зеленых питомцев такую добавку, как мочевина (удобрение). Применение для комнатных растений азота необходимо, поскольку он позволяет создать пышную крону, ускорить рост, предотвратить пожелтение и опадание листьев. Карбамид очень концентрирован, поэтому к его использованию следует подходить с большой осторожностью. Если прогадать с дозировкой, то можно лишиться своего любимца или же испортить ему внешний вид. Нужно понимать, что такое мочевина. Как удобрение она подходит для создания пышной, сочной листвы. А для красивоцветущих растений азот не столь полезен, поскольку его переизбыток замедляет процесс образования бутонов. Луковичные (гиацинты, гиппеаструмы), древесные (апельсины, фикусы, лимоны), корневищные (ирисы, каллы) с первых дней жизни нуждаются в азотных подкормках, поэтому их можно удобрять карбамидом безо всяких опасений. А вот клубневые (каладиум, глориозу) подкармливать нужно уже после появления первых листиков. Мочевина как удобрение для комнатных растений используется в виде раствора.

Средство готовится из расчета 20 г на 10 л воды, его хватает на 10 м2. Подкормки для овощных и плодово-ягодных культур Карбамид подходит для удобрения практически всех типов растений, особенно он эффективен в период вегетативного роста. Однако следует помнить, что для разных культур необходимо в различной степени концентрированное, такое как мочевина, удобрение.

Применение для чеснока, лука, капусты, картофеля, перца и томатов возможно при концентрации около 20 г карбамида на м2. Под горох и огурцы вносится удобрение в расчете 7 г/м2. Томаты, землянику, капусту и огурцы можно периодически подкармливать раствором 25г/л, а уменьшенной в два раза концентрацией карбамида до распускания почек стоит полить крыжовники, смородину и другие плодово-ягодные кусты. Мочевина способствует формированию красивой кроны, поэтому рекомендуется ее вносить под яблони (230-250 г), сливы и вишни (110-150 г). Карбамид можно рассыпать по лунке, а затем ее хорошо залить водой.

Допускается и подкормка раствором, но исключать полив нельзя. Если сравнивать мочевину с другими азотными удобрениями, например аммиачной селитрой, то она во многом выигрывает: максимально ускоряет рост, подходит для внекорневых подкормок и при нормальной концентрации совершенно не обжигает листья. Правильное использование карбамида не только улучшает внешний вид растений, но и способствует получению богатого урожая.

мочевина удобрение для помидор под корень

мочевина удобрение для помидор под корень

Ключевые слова:
удобрения для плодообразования томатов, где купить мочевина удобрение для помидор под корень, удобрение для роста томатов.

мочевина удобрение для помидор под корень

агрикола удобрение для томатов состав, удобрение для острого перца в домашних условиях, картошка как удобрение для смородины, местные органические удобрения, удобрение применение для огурцов

процесс внесения органических удобрений

местные органические удобрения Конечно можно. Я и для рассады использую, после пикировки. Мочевина (карбамид), содержит много азота. Ее применяют в качестве азотного удобрения весной, для активного роста растений. Вносят ее через 7-10 дней после высадки помидор в грунт. На один квадратный метр нужно не более 20. Мочевину используют для подкормки корней растения: 200 г удобрения. Многие огородники используют мочевину для удобрения после пикировки. Лучше всего разбавлять мочевину с другими удобрениями, чтобы помидоры получали комплексное питание. Поделитесь статьей. Загрузка. Мочевина – это эффективное гранулированное минеральное удобрение с широким спектром действия. Второе название мочевины – карбамид. Ценность его для томатов обусловлена высоким содержанием важнейшего питательного элемента- азота в легкоусвояемой форме. Мочевина − водорастворимое, азотосодержащее минеральное удобрение. Подкормка мочевиной рассады помидоров осуществляется уже со стадии 2-3-х. Подкормить томаты мочевиной можно и непосредственно под корень, растворив. Что такое мочевина. Карбамид (она же мочевина) — это полезное удобрение. В каких случаях проводят подкормку. Можно подкормить помидоры мочевиной на стадии выращивания рассады: это помогает нарастить листья и хорошие корни. Описание удобрения. Удобрение карбамид (второе название мочевина) выпускается. Практикуют внесение жидких растворов: под корень и по листьям. Карбамид (мочевина) – полезное удобрение для помидоров, позволяющее улучшить состояние растений, рост, урожайность. Но надо помнить. Правила подкормки помидор мочевиной. Многие садоводы просто не имеют понятия о том, что такое минеральное удобрение для помидоров. Некоторые специалисты не рискуют его использовать для своего урожая. Мочевина удобрение применение на огороде для помидор хорошо тем, что тот концентрат азота, который содержится. Йод вносится двумя способами: под корень и вне корня. График применения данного удобрения показывает, что его можно начинать использовать на самом раннем этапе – при. Мочевина для подкормки помидоров. Что такое мочевина. Карбамид (она же мочевина) — это полезное удобрение. Можно подкормить помидоры мочевиной на стадии выращивания рассады: это помогает нарастить листья и хорошие корни. Процедуру повторяют при высадке растения на постоянное место. Азотно-серное удобрение. Подбор с учетом кислотности почвы. Доставка по РФ! От производителя. Доставка по РФ жд и авто. Фасовка МКР 850 кг Продавец: ООО Терминал-Лысьва. Адрес: Россия удобрение применение для огурцов спасибо это концентрированное жидкое минеральное удобрение лучшие комплексные удобрения для томатов

схема удобрения томатов в теплице
процесс внесения органических удобрений
торф органическое удобрение
удобрения для плодообразования томатов
удобрение для роста томатов
агрикола удобрение для томатов состав
удобрение для острого перца в домашних условиях
картошка как удобрение для смородины

Если Вы мечтаете о сочных и вкусных плодах, необходимо позаботиться о почве еще до посадки семян. Для этого специалисты рекомендуют купить удобрение на нашем официальном сайте производителя. Адекватная цена и безопасный состав − главные преимущества данного препарата. Удобрение AgroUP – это комплекс бактерий и микроэлементов, которые укрепляют корневую систему и способствуют повышению урожайности любых растений. Это действительно универсальное средство. Универсальным его делает и то, что оно подходит для любого типа почвы. Стоимость замечательная, я сразу два флакона взял. Если их хватит на сезон, то сэкономлю кучу денег. Подкормка помидор молоком. На дачах, ухаживая за томатами, опытные садоводы применяют молочные удобрения с добавлением нескольких капель йода. Для данного метода подкормки необходимо развести 1 л молока с 5 л теплой воды и добавить 10-15 капель йода. Данный рецепт подходит для. Для удобрения томатов в теплице и в грунте можно использовать молоко, которое богато питательными веществами и предотвращает развитие грибков. Молоко может стать основой для приготовления питательных растворов для помидоров, например, с золой и йодом. Молоко как удобрение для томатов. Польза молочных подкормок для рассады и взрослых кустов. Проводить подкормку рассады помидор молоком начинают после появления у всходов 2-х первых настоящих листочков. Важно понимать, что молоко – не универсальное удобрение. Отдельные растения реагируют на него резко отрицательно. помидоры любят удобрение, им можно и подкармливать, и бороться с такой серьезной опасностью, как фитофтора; у огурцов значительно снижается процент пустоцветов, плоды растут. Обработка помидоров молоком: подкормка, борьба с вредителями и болезнями. Опубликовано 3 июля 2019. Единственным отрицательным моментом является то, что далеко не каждое молоко подойдет для удобрения томатов. Моя бабушка была женщиной очень мудрой и бережливой, поэтому речи о том, чтобы отправить какой-нибудь продукт на помойку, и быть не могло — она умело приспосабливала все пищевые отходы у себя на огороде, и урожаи с него, к слову сказать, мы всегда со. Молоко как удобрение наоборот потребуется разбавить водой, а соотношение компонентов определяется исходя из целей орошения огорода. Помидоры. Регулярный полив молочной сывороткой обеспечивает обильный урожай. Чтобы предотвратить фитофтороз следует проводить опрыскивания после. Применение молока, воды и йода для обработки томатов от фитофтороза — пошаговая инструкция, дозировка. Для чего обрабатывать томаты смесью молока, йода и воды. Томаты – требовательная культура к уходу на всем протяжении роста. Эффективным, а главное не вредным способом считается. Содержимое. 1 Польза молока для растений. 2 Выбор молока для подкормки. 3 Другие компоненты. 3.1 Добавление золы. 3.2 Составы с йодом. 4 Составы для полива. 5 Составы для опрыскивания. 6 Средства от заболеваний. Чем хороша молочная подкормка? Подкормка с молока создает невидимый, но прочный защитный слой. Это вещество при росте кустов помидоров не очень обязательно добавлять. Помидоры получают это вещество из земли, удобрений.

мочевина удобрение для помидор под корень

торф органическое удобрение

Но даже дорогие варианты не могут похвастаться безопасностью. Продукты, выращенные с использованием таких стимуляторов опасны для организма, особенно детского. И взрослые зачастую получают отравления, которые приводят к нарушениям работы систем внутренних органов. Выходит замкнутый круг: подкормки необходимы, но их состав опасен. Поэтому желательно купить удобрение AgroUp, ведь его состав натурален, и работает средство естественно. Миллионы отзывов о товарах и услугах с фото и опытом использования: косметика, техника, детские товары, отели и многое другое. Комплексное органо – минеральное удобрение Агрикола удобрение-палочки для цветущих растений. Читать все отзывы 7. Среднее: Среднее: 4.9 (7 голосов). Пишу отзыв о комплексом удобрении для овощей Агрикола аква Вегета. Решила я в этом году вырастить дома лук, горох и огурцы. Использую данное удобрение для рассады томатов. Отличное средство против болезней при пересадки. рассада здоровая, крепкая. После пересадки также продолжаю. Удобрение Агрикола Картофельное для внесения в почву — отзывы, описание. Удобрение Агрикола универсальная. Одной из действенных универсальных подкормок для рассады, овощей и цветов является Агрикола. Вопрос в другом: кто-нибудь пользовался удобрениями серии Агрикола? Я разрыла у родителя аж целый пакет Агриколы 5. Я разрыла у родителя аж целый пакет Агриколы 5 для огурцов и кабачков. Попробовать или сразу отправить по маршруту Помойное ведро? К 453 гр. Агриколы-5 нужно. Люди, которые пользуются этим удобрением, оставляют положительные отзывы. Состав — натуральные ингредиенты. Агрикола – подкормка цветущим, домашним, плодовым растениям направленная повышать эффективности урожайности. При посадке картофеля комплексное удобрение (супефорсфат) и зола. За это время дважды разбрасывался коровий. Хорошая плодородная земля это хорошо для картофеля. У меня на бывшей тёплой грядке супруга огурчики сажает, и картофель ранний. Накрываем дугами и сверху 40 спанборд. Агрикола универсальная: особенности удобрения, инструкция по применению, отзывы дачников, первая помощь при. Агрикола – комплексное минеральное удобрение с макро- и микроэлементами (содержит бор, железо, марганец, медь, цинк и т.д.), предназначенное для внесения в почву. Оно обеспечивает. мочевина удобрение для помидор под корень. спасибо это концентрированное жидкое минеральное удобрение. Отзывы, инструкция по применению, состав и свойства. Преимущества и недостатки удобрений для картофеля. Виды удобрений. Подкормку для картофеля можно подразделить на несколько видов. Многими огородниками такой вид подкормки признан самым эффективным. Сегодня существует огромное количество эффективных и хороших удобрений, помогающих существенно повысить урожайность картофеля, улучшить его внешний вид и ускорить рост. Одной из самых важных продовольственных культур в сельском хозяйстве является картофель. Он выращивается в больших количествах по всей стране. Плодородие земель и климат в разных регионах значительно различаются. Едва ли кто будет опровергать тот факт, что картофель является вторым хлебом для большинства людей. Конечно, первенство по производству и потреблению держит рис, так как его употребляют жители наиболее густонаселенных стран Азии. Но у остальных пасле. Удобрения для картофеля, что лучше – органические или минеральные. Удобрять картофель лучше перед окучиванием картошки. Но нужно обязательно слегка подрыхлить землю возле кустов, чтобы обеспечить скорейшую доставку всех компонентов удобрений, а потом полить, не жалея воды. Многие садоводы считают, что картошка может хорошо расти без дополнительного внесения питательных веществ. Отчасти это верно, но удобрение для картофеля поможет получить более обильный и качественный урожай. Получить богатый урожай картошки несложно, если внести при посадке правильные удобрения. Конечно, за кустиками придется ухаживать, но правильно подобранная подкормка все же поможет укрепить растения. Выгодная цена и действие. Продажа по Северо-Западу и РФ. Доставка Удобрения. выгодная цена на Га. Почвообразующее. Хелатная форма кремния. Нет аналогов по действию. Нет аналогов по цене Продавец: ИП Новоселова Е.Г. ОГРНИП: 30678471

Карбамид (мочевина) с микроэлементами, пакет 0,8кг

Возможна курьерская доставка:
в Москве, в Санкт-Петербурге, в Хабаровске

Удобрение Карбамид (мочевина)

Карбамид (мочевина) – это высокоэффективное водорастворимое минеральное удобрение, содержащее максимальное количество азота (46,3%). Самое распространенное в мире высококонцентрированное азотное удобрение.

При выращивании овощных, бахчовых культур и риса он незаменим. Особенно эффективен карбамид при орошении и при промывном водном режиме почв, так как может поглощаться почвой в виде целой молекулы и удерживаться сильнее, чем иные виды удобрений. Подкисляет почву.

Особенности применения

Применяется для всех видов почв и под все сельскохозяйственные культуры. Подходит для основного внесения в почву, для подкормки (корневой и внекорневой) ранней весной и в период вегетации.

Универсальное азотное удобрение, применяется в сельском хозяйстве для основного внесения в почву, подкормки ранней весной и в период вегетации, используется на всех видах почв под любые культуры. Карбамид обеспечивает значительную прибавку урожая сельскохозяйственных культур. Карбамид обрабатывается кондиционирующими до­бавками, обеспечивающими сохранность товарных свойств продукта. Форма выпуска — гранулы, кристаллы.

Применение карбамида (Б) связанно с некоторыми сложностями, прежде всего, с повышенной летучестью аммиака. Чтобы избежать быстрого испарения удобрения, его следует вносить под почву из расчета не мене 10 грамм гранулированного карбамида Б на 1 квадратный метр грунта. Применяя мочевину как подкормку плодовых деревьев, необходимо довести норму его содержания в квадратном метре почвы до 30 грамм. Для удобрения почвы вокруг винограда, смородины, малины и крыжовника достаточно 20 грамм карбамида.

Применение карбамида требует четкого соблюдения норм и дозировок, которые указаны в сопровождающей инструкции. Отклонение от принятой дозировки недопустимо. Удобрение вносится в почву несколько раз за сезон:

• ранней весной;

• в период цветения;

• в период появления первых завязей.

 Способы и нормы внесения

При заправке посадочных ям под плодовые культуры удобрение смешивают с почвой и насыпают до половины высоты ямы.  

В верхнюю часть ямы, где размещаются корни саженцев, удобрение не вносят, т. к. оно может сильно повысить концентрацию почвенного раствора и снизить приживаемость растений.  

В плодоносящих садах удобрение вносят на всю площадь сада.

При использовании мочевины под овощные, технические и декоративно-лиственные культуры, ее необходимо вносить во влажный слой почвы, в зону активной деятельности корневой системы (15-20 см). При мелкой заделке и при поверхностном внесении без заделки (0-5 см) удобрение не даст ожидаемого эффекта, потому как будет находиться в верхнем иссушенном слое почвы над корневой системой растений.

При подкормке весной применяют 20-30 г карбамида на 1 кв.м почвы для всех культур.

Карбамид с микроэлементами, 0,8 кг.

Высокоэффективное концентрированное  азотное удобрение с микроэлементами  «Карбамид с микроэлементами». Используется на всех типах почв и под все культуры в качестве основного, припосевного удобрения и для подкормок. Удобрение хорошо растворимо в воде, быстро усваивается растениями. Благодаря наличию в составе комплекса микроэлементов гарантирует быстрый рост вегетативной массы растений, а также богатый и высококачественный урожай.

Азот (N) — 46% 

Микроэлементы: Кальций(Ca), Магний(Mg), Сера(S), Бор(B), Железо(Fe).

Минеральное азотное удобрение Карбамид (Мочевина)

КАРБАМИД

 Мечтаете о цветущем саде и богатом и здоровом урожае? Тогда немедленно убедитесь в отсутствии самой частой причины гибели урожая. Речь идет о дефиците азота.

Для стабилизации уровня азота в почве представляем наиболее эффективное средство — Карбамид (мочевина).

 ЧТО ЭТО ТАКОЕ?

 Карбамид или мочевина — это высокоэффективное водорастворимое минеральное удобрение с высокой концентрацией азота в своем составе.

Карбамид — самое первое органическое соединение, полученное путем проведения химических реакций из неорганических веществ. Содержание азота в амидной форме в мочевине составляет 46,2%.

Карбамид представлен в виде белых гранул, легко — растворяемых в воде и не имеющих запаха.

 ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

 Карбамид вступает в контакт с внутрипочвенными микроорганизмами, трансформируясь сначала в аммиачную форму азота, а затем и в нитратную (обе этих формы не представляют пользы для культур и могут даже вызывать ожоги листьев).

Стоит отметить, что при корневой подкормке растения усваивают около половины от объема действующего вещества, происходит это из-за контакта гранул с кислородом. Именно в результате такого синтеза карбамид и принимает другие формы азота.

Обратите внимание, что карбамид эффективнее всего применять в жидком виде! 

ДЛЯ КАКИХ КУЛЬТУР ПОДХОДИТ?

  Карбамид или мочевину используют для подкормки любых видов растений: как для декоративных, так и для овощных. Использование Карбамида актуально для всех видов почв. Особенно эффективна мочевина при орошении и поливе.

 КОГДА И КАК ПРИМЕНЯТЬ?

 Карбамид применяется при недостатке содержания азота в почве. Для того, чтобы выявить дефицит азота в почве, обратите внимание на внешний вид растений.

 При недостатке азота:

 •     развитие и рост растений существенно замедляется

•     отмечается значительное ослабление побегов и кроны деревьев

•     заметная бледность и слабость листьев.

Использовать мочевину рекомендуется во время цветения и незадолго до плодоношения. Гранулы карбамида разбрасывают в нужной пропорции, присыпая землей и разравнивая при помощи грабель. После внесения удобрения землю необходимо обильно полить водой, это необходимо для минимизации аммиачных испарений.

 В идеале вносить удобрение лучше после периода дождей или в пасмурную погоду.

Предлагаем ознакомиться со схемой дозировки и особенностей применения карбамида: 

Для АПК

Для личных подсобных хозяйств:

Подробности смотрите в видеообзоре.

Мочевина (Карбамид): применение и особенности удобрения

Как правильно использовать карбамид

Внесение в грунт гранул карбамида необходимо провести правильно: их заделывают в грунт, чтобы поверх них оказался 3- или 4-сантиметровый почвенный слой. Если грунт отличается высокой биологической активностью, карбамид в нем за буквально пару дней совершит химическое преобразование — станет углекислым аммонием, а это соединение, подверженное легкому разложению на воздухе. Оно разложится, испаряя азот, но с образованием аммиака в газообразной форме. Так что поверхностно «раскладывать» карбамид на поверхности почвы бессмысленно, растениям не достанутся необходимые им вещества.

Как правильно применять карбамид:

1. В огородах, перед высаживанием овощных, а также ягодных культур, карбамид вносится заблаговременно, за 1-2 недели до посадок, чтобы выделение газообразного аммиака не навредило слабым молодым росткам. Овощные культуры подкармливают сухим карбамидом, вносить нужно от 5 до 20 г на 1 м2, в зависимости от культуры. Гороху и огурчикам достаточно от 5 до 9 г/м², патиссонам, кабачкам и баклажанам — от 10 до 15 г/м². Клубника требует дозировки от 13 до 20 г/м². Самой серьезной дозировки — от 19 до 23 г/м² — потребуют повсеместно распространенные картофель, лук и чеснок, капуста, свекла, томаты и перчики. Если вы хотите полить свои овощи мочевиной, нужно позволить гранулированному удобрению раствориться — 20 г на 10 л воды. 1 литром раствора поливают одно растение.
2. В садовых условиях карбамид применяют, чтобы подкармливать деревья и кусты, как с плодами и ягодами, так и чисто декоративные. Достаточно подкормить их 1 или 2 раза в сезон. Карбамид помогает растению формировать красивую крону, это важно для декоративных кустов и деревьев. Внесение проводится исходя из проекции крон, до полива. Для взрослых груш и яблонь, уже начавших плодоносить, понадобится от 150 до 250 г на дерево, для вишен и слив от 100 до 150 г. Смородиновому кусту хватит дозы от 30 до 40 г. Часть садоводов рекомендует полить мочевиной в концентрации 12 г/л смородину и крыжовник до распускания почек.
3. В цветнике карбамидом подкармливают многолетники в период роста. Подкормку проводят в формате полива, растворяя 20-30 г удобрения в 10 л воды. Одному взрослому растению — 1 л раствора. С первых дней жизни азотные подкормки требуются растениям: корневищным (каллам, флоксам, хостам, астильбам), луковичным (гладиолусам, гиацинтам, крокусам, галтониям, ирисам), древесным (фикусам, лимонам, апельсинам). Но клубневые цветы (бегонии, хохлатки, георгины, анемоны, крокосмии) лучше подкармливать карбамидом после выхода первых листочков.
4. Комнатным растениям азот необходим — от него ускоряется их рост, образуется крепкая листва и пышная крона, листики не желтеют и не опадают. Комнатные цветы поливают раствором 20 г удобрения на 10 л воды. Следует учитывать, что мочевина способствует появлению красивой листвы, а не цветов. «Передоз» азота в составе минерального удобрения может помешать своевременному формированию бутонов цветка.
5. Для защиты от вредителей карбамид также активно применяется опытными садоводами и огородниками. Средство для борьбы с зимующими вредителями (тлей, долгоносиком, медяницей) необходимо приготовить весной (0,5 концентрированного раствора карбамида добавить в 10 л воды, размешать). И применить его до того, как набухли почки — опрыскать растения. Осенью, когда начинается опадание листьев, точно таким же раствором обрабатывают как оставшуюся на растениях листву, так и опавшую. Это защитит посадки от нехороших болезней.

Преимущества и недостатки

Как и у любых других удобрений, у мочевины имеются свои плюсы и минусы. Любителям культивирования растений в садах, огородах и домашних условиях желательно ознакомиться с достоинствами и недостатками карбамида заранее.

Плюсы карбамида:

• пригоден для использования на любых видах почвы, даже если она переувлажнена — карбамид прекрасно закрепляется в почве, его, в сравнении с той же аммиачной селитрой, не так легко вымывают осадки;
• повышает урожайность практически любой культуры — в садах, огородах, при домашнем выращивании;
• оперативно усваивается культурами, обладающими чувствительностью к высокому показателю кислотности (pH) грунтов;
• в виде раствора защищает посадки, достойно противостоит от насекомым-вредителям, а также возбудителям опасных заболеваний растений;
• в процессе внекорневой подкормки не опасен контакт удобрения с листвой растений — он не вызовет на листьях ожогов;
• удобрение работает достаточно быстро: уже спустя 2 суток заметен его эффект: в растительный белок начинается поступление азота;
• в ранневесенний период опрыскивание карбамидным раствором поможет «притормозить» начало цветения растений и не позволит цветам осыпаться, если грянут весенние заморозки.

Минусы применения:

• если концентрация карбамида в грунте окажется повышена, это негативно скажется на всхожести семян;
• некорректное (поверхностное) внесение провоцирует в грунте химические реакции, способствующие выделению аммиака в газообразной форме, а он способен навредить молодым, только вышедшим росткам;
• карбамид крайне нежелательно сочетать и использовать в смеси с прочими видами удобрений — он совершенно «не дружит» с золой и удобрениями, созданными на основе извести или кальция;
• необходимо тщательно соблюдать условия хранения мочевины, чтобы не лишиться удобрения.

Инструкция по применению карбамида

1. Чтобы применение карбамида было эффективным, требуется не забывать о простых правилах использования этого удобрения:
2. Внекорневое внесение для подкормки растений оптимально, когда у них формируется зеленая масса, карбамид помогает развиваться вегетативной части. Следовательно, не рекомендуется вносить его в период, когда у растения происходит закладка бутонов — это нередко приводит к понижению урожайности.
3. Подкормка карбамидом в осеннее время не всегда оказывается эффективной. В это время идет активное разложение микроорганизмов в составе грунта, и выделяемый удобрением аммоний подвергнется скорому разрушению. К началу весны азот частично опустится и окажется в глубоких слоях грунта, откуда растениям до него уже «не дотянуться». Осенью использование мочевины рекомендовано в прохладные и сухие дни. Удобрять растения нужно, если на участке песчаный или супесчаный грунт. Многолетние растения и озимые абсолютно не нуждаются в осенней подкормке карбамидом.
4. Нужно помнить об испарении аммиака, попавшего на открытый воздух, и заделывать карбамид в грунт на глубине от 3 до 4 см. Также можно практиковать его внесение перед посадкой или посевом. Можно оставлять его прямо в лунках и бороздках, предназначенных для семян. Но обязательно обеспечить прослойку грунта между материалом для посева/посадки и удобрением, чтобы свежепосеянные семена не контактировали с ним. Чтобы уберечь семена и ростки от воздействия вредного для них газа аммиака, можно внести мочевину за 1-2 недели до начала посадочных работ.
5. Единственный вид удобрений, рекомендуемый для использования совместно с мочевиной — это калийные. Они же помогут росточкам справиться с воздействием вредного аммиака. Эффективность в таком случае не понизится. Смешать карбамид с другим веществом допустимо, если оно полностью сухое, и непосредственно перед применением, так как мочевина сделает образовавшуюся смесь гигроскопичнее.
6. Запомните ряд удобрений, категорически не подходящих для «микса» с мочевиной: это известь, мел, доломит, простой суперфосфат.
7. Не пригодившиеся гранулы удобрения необходимо поместить в сухое место и беречь от влажности — мочевина имеет свойство моментального впитывания любой влаги.

Карбамид — несложное в применении и приносящее серьезную пользу удобрение. Важно применять его своевременно и в нужных количествах, не допуская передозировки. Если карбамид применяется правильно, растения будут не только прекрасно выглядеть, но и принесут богатый урожай.

Карбамид – гранулированное удобрение | База знаний

Карбамид – гранулированное удобрение

Карбамид (Мочевина) – это гранулированное удобрение, которое отличается высокой эффективностью и содержанием питательного легкоусвояемого элемента – азота (46%), который необходим для развития растений. Это удобрение является самым концентрированным по содержанию азота среди азотных удобрений. В течение 2-3 дней мочевина превращается в углекислый аммоний под воздействием ферментов, вырабатываемых почвенными бактериями. Углекислый аммоний имеет свойство разлагаться на воздухе, и некоторая его часть превращается в газообразный аммиак, поэтому не рекомендуется вносить мочевину без заделки в почву, так как теряется часть азота. На щелочных и нейтральных почвах потери азота особенно возрастают.

• Карбамид может использоваться на всех видах почвы. На почвах с повышенной влажностью вместо аммиачной селитры лучше применять мочевину, так как содержащийся в ней азот хорошо фиксируется почвой и не вымывается дождями. Мочевину применяют в качестве подкормки и как основное удобрение с заделкой в почву, предотвращая тем самым образование газообразного аммиака.

Норма внесения в почву следующая:

1. — 20-25 г/м² — для свеклы, капусты, лука-порея, томатов, картофеля, перца.
2. — 5-8 г/м² — норма для гороха и огурцов.

• Для подкормки томатов, земляники, огурцов и капусты используют на 1 литр воды 20-30г. На одно растение уходит 1 литр раствора. Смородину подкармливают до распускания почек, разводя 20г карбамида на 10 литров воды, крыжовник – 10г на 10 литров воды, а во время роста побегов — на 10 литров воды разводят 10г вещества. Если проводят посевные работы в рядки, то в лунку добавляют и перемешивают с землей 2,5-4г удобрений. Состав: содержание азота не менее 46,2%.
• На кустарники и деревья мочевину вносят по проекции кроны. Под плодоносящую яблоню рекомендуется вносить 200-250г карбамида, и 120-140г под сливу и вишню. Карбамид можно вносить на поверхность почвы, но затем требуется обильный полив водой. Полив обязателен даже если мочевина вносилась в растворенном виде.
• В подкисленную мочевиной почву вносят известняк для нейтрализации повышенного уровня кислотности. На 1кг карбамида требуется 0,8 измельченного известняка. В почву, площадь которой равна 10м, вносят 100-150г мочевины. При обработке добавляют 2/3 удобрений, а 1/3 часть используют в качестве подкормки по мере роста растения.
• Для приготовления жидкого раствора потребуется 50-70г мочевины на 10 литров воды. Такого количества достаточно для поливки под корень на 50 растений огурцов и 20 растений томата.
• При некорневом питании расходуется 100г карбамида на 10 литров воды. Этого хватает на 100м посадок или посева.

Карбамид смешивают с простым суперфосфатом, подвергая его нейтрализации. Сначала в суперфосфат добавляют измельченный мел или известняк, а потом удобрение в соотношении 100г известняка или мела на 1кг суперфосфата.

Если сравнивать мочевину и аммиачную селитру, то мочевина более пригодна для применения при внекорневых подкормках растений, так как меньше обжигает листья.

Внекорневую подкормку рекомендовано проводить при проявлении признаков азотного недостатка у растений. Такая необходимость может возникнуть в период завязей ягод или плодов, а так же после их осыпания. Раствор для внекорневой подкормки разводят из расчета на 10 литров воды 30-40г карбамида и опрыскивают с помощью ручного опрыскивателя утром и вечером.

Если под кустарники и деревья использовали органические удобрения, то количество внесенного карбамида уменьшается на 1/3 или половину. Следует снижать дозы мочевины при подкормке молодых и еще не плодоносящих растений.

Не рекомендуется смешивание карбамида с известью, мелом, суперфосфатом и доломитом. Мочевину также используют как средство борьбы против вредителей.

С приходом весны начинается борьба с вредителями, которые находятся на стадии зимовки: медяницы, яблоневый цветоед, долгоносики, тля. Применяют концентрированный раствор в соотношении 500г на 10 литров воды. Такую обработку используют в тех случаях, когда в прошлом году было много вредных насекомых.

Мочевину используют для защиты от болезней: пурпуровая пятнистость, монилиальный ожог, парша.

В том случае, если листья яблони были поражены паршой, то с наступлением осеннего листопада проводят опрыскивание дерева 5% раствором карбамида. Мочевина, попадая внутрь листа, снижает возможность образования плодового тела, которое является причиной первичного заражения в весенний период. Опавшие осенью листья яблони, также могут подвергнуться обработке 7% раствором мочевины. Расход удобрения на 10 м² составляет 2,5 литра раствора. Заменой или дополнением карбамида может стать калий хлористый или аммиачная селитра, но здесь следует быть очень аккуратными, чтобы эти удобрения не попали на кору или почки.

Обрабатывая стволы и ветви деревьев, следует использовать раствор мочевины небольшой концентрации и повторять эту процедуру можно через 10 суток до 3-4 раз. Прежде всего, это не только борьба с болезнями растений, но и неплохая внекорневая подкормка.

Полезный совет от Азот трейд:

Казалось бы, очень удобно разбрасывать удобрение по снегу или в дождь. После того, как удобрение раствориться во влажной среде, оно перемещается в почву вместе с тающим снегом, но в результате этого, удобрение просто вымывается и не доходит до глубоких слоев почвы. Лучше всего локальное применение. Следует приготовить раствор, и в сухую погоду полить лейкой близко к корневой системе. Некоторые даже выкапывают ямку, которую потом выравнивают. Результат не заставит себя долго ждать. Растение получит комфортные условия в почве, а садовод сбережет деньги, так как удобрение не уплывет.

Мочевина: низкозатратное азотное удобрение с особыми требованиями к управлению

Мочевина (46-0-0) обычно имеет самую низкую стоимость фунта азота по сравнению с другими одноэлементными азотными удобрениями. Однако мочевина претерпевает уникальные химические превращения при применении в полевых условиях, и это может привести к серьезным потерям в эффективности, если не соблюдать особые методы управления. Цель этого информационного бюллетеня — кратко описать превращения мочевины и предложить способы сохранения мочевины-N при надлежащем управлении в полевых условиях.

Состав и трансформация мочевины в полевых условиях

Как и большинство коммерческих азотных удобрений, мочевина производится из безводного аммиака (Nh4). Высокий уровень содержания мочевины — 46% N — является основной причиной низкой стоимости этой формы азотных удобрений. Затраты на транспортировку, хранение и погрузочно-разгрузочные работы ниже, чем при использовании удобрений с более низким содержанием анализов, таких как нитрат аммония (34-0-0) или сульфат аммония (21-0-0).

При применении в полевых условиях мочевина превращается в бикарбонат аммония. Это естественный процесс, связанный с активностью фермента уреазы. Химически реакция:

(Nh3) CO + 2h3O))) Nh5HCO3 + OH-

Эта химическая реакция происходит после растворения мочевины в воде и завершается в течение примерно 48 часов в полевых условиях. Водный раствор, в котором происходит реакция, имеет щелочной pH до 8.5, а аммоний (Nh5 +) имеет тенденцию превращаться в газообразный аммиак (Nh4). Этот газ улетучится в воздух, если его не защитить. Мочевина, помещенная на поверхность почвы или листву растений, может потерять от 50% до 90% своего азота в виде аммиака, если ее не защитить в течение нескольких часов после внесения.

Мочевина консервирующая-N

Если реакция образования мочевины с Nh5 происходит в почве, азот будет улавливаться в виде обменного аммония на почвенно-обменном комплексе, и потеря газообразного аммиака в воздух будет незначительной. Следовательно, ключом к сохранению азота удобрений мочевины является внесение мочевины в почву, а не только в почву.

Включение мочевины в почву можно осуществить несколькими способами. Поскольку мочевина полностью растворима в воде, при нанесении на поверхность почвы ее можно удалить с помощью поливной воды или дождя, если то или иное произойдет сразу после внесения удобрений. Кроме того, мочевину можно сразу же разбрасывать и вспахивать. А мочевину можно вводить или околачивать в почву.

Бандажирование почвы или инъекция обычно неосуществимы для укоренившейся культуры, такой как пастбище. В этих условиях предпочтительным азотным удобрением может быть нитрат аммония, сульфат аммония или один из аммонизированных фосфатов (например, 11-52-0).

Мочевина применяется отдельно или в сочетании с другими удобрениями. Он доступен в твердых гранулах и в водном растворе. Последний включает смесь мочевины и аммиачной селитры 50-50, которая продается под различными торговыми марками и гарантированно содержит 32% азота (32-0-0).Превращение мочевины в Nh5 будет происходить независимо от того, присутствует ли в удобрении другая форма азота или другой элемент удобрения.

Сводка

Мочевина — это недорогая форма азотных удобрений. Это связано с его высоким содержанием азота и, как следствие, низкими затратами на транспортировку и хранение. Мочевина может быть предпочтительным удобрением, когда в программе плодородия почвы требуется только азот.

Мочевина превращается в бикарбонат аммония в течение 48 часов после внесения в поле.Азот в этой форме будет улетучиваться с воздухом в виде газообразного аммиака. Этот риск потери инвестиций в удобрения можно минимизировать или исключить, если мочевина попадет в почву, а не просто останется на поверхности почвы или листвы сельскохозяйственных культур. Это может быть достигнуто путем орошения мочевиной; вспашкой вскоре после нанесения с поверхности; или путем обвязки или впрыскивания мочевины непосредственно в почву.

Авторы

Д.У. Джеймс, специалист по расширенным грунтам

Сопутствующие исследования

Все дело в структуре почвы!

Единственная лучшая почвенная добавка — та, которая обеспечивает желаемые преимущества независимо от того, к какой почве она применяется, — это органическое вещество.

Выбор и использование неорганических удобрений

Домовладельцы осознают необходимость своевременного внесения удобрений для улучшения роста растений в ландшафтах и ​​садах. Однако количество различных продуктов на рынке может быть огромным. В магазинах детских товаров и садовых принадлежностей обычно имеется дюжина или более

Выбор и использование органических удобрений

Домовладельцы осознают необходимость своевременного внесения удобрений, чтобы способствовать активному росту растений в ландшафтах и ​​садах.Эти питательные вещества могут быть доставлены как органическими, так и неорганическими удобрениями или комбинацией материалов. Многие детские и садовые с

Удобрение Мочевина

При правильном внесении мочевина и удобрения, содержащие мочевину, являются отличными источниками азота для растениеводства.

Химические реакции

После внесения в почву мочевина претерпевает химические изменения и образуются ионы аммония (Nh5 +). Влажность почвы определяет, насколько быстро происходит это преобразование.

Когда частица мочевины растворяется, область вокруг нее становится зоной с высоким pH и концентрацией аммиака. Эта зона может быть довольно токсичной в течение нескольких часов. Образовавшийся свободный аммиак может убить семена и корни проростков в этой зоне.

К счастью, эта токсичная зона нейтрализуется в большинстве почв, поскольку аммиак превращается в аммоний.Обычно растения могут эффективно использовать азот всего за несколько дней.

Хотя мочевина при первом внесении в почву вызывает щелочную реакцию, в конечном итоге она вызывает кислотную реакцию.

Как и сколько применять

Мочевина или материалы, содержащие мочевину, как правило, должны быть разбросаны и немедленно внесены в почву.

При внесении удобрений на основе мочевины полосой отделите их от семян не менее чем на 2 дюйма почвы. Ни при каких обстоятельствах нельзя засеивать кукурузу на основе мочевины или удобрений на ее основе.

При работе с мелкими зернами вы обычно можете внести 10 фунтов азота в качестве мочевины с помощью зерновой сеялки во время посева, даже в засушливых условиях. В условиях хорошей влажности вы можете внести 20 фунтов азота в качестве мочевины с помощью зерновой сеялки.

Результаты исследования

Исследование, проведенное Государственным университетом Северной Дакоты, показывает, что в засушливых условиях мочевина может уменьшить рост пшеницы более чем на 50 процентов (Таблица 5). Это было для мочевины, внесенной зерновой сеялкой с интервалом 6 дюймов, из расчета более 20 фунтов азота на акр.

Исследование Университета Висконсина показывает, что внесенная в семена мочевина с кукурузой, даже при низком уровне азота, очень токсична для семян и значительно снижает урожайность (Таблица 6). Однако, когда мочевина была помещена сбоку в качестве стартера размером 2 на 2 дюйма, исследователи отметили незначительное повреждение, если оно вообще было (Таблица 7).

В Миннесоте для получения хорошего урожая обычно требуется внесение более 20 фунтов азота на акр. Фермеры могут избежать ущерба от мочевины, разбрасывая большую часть азотных удобрений мочевины перед посевом.Данные в таблице 8 показывают, что внесение мочевины перед посевом равно или более эффективно, чем аналогичные обработки нитратом аммония.

Границы | Голубая мочевина: удобрение с пониженным воздействием на окружающую среду

Введение

Азотные удобрения и продовольственная безопасность

Синтетические удобрения — жизненно важный компонент интенсивного сельского хозяйства и необходимость для глобального производства продуктов питания. Удаление питательных веществ культурами во время роста требует использования удобрений для ускорения пополнения почвы и, таким образом, поддержания продуктивности интенсивного сельского хозяйства.Из них азотные удобрения особенно важны, поскольку доступный азот обычно является ограничивающим питательным веществом, которое мешает почвам поддерживать интенсивный рост сельскохозяйственных культур (Yara, 2017). Было подсчитано, что без таких синтетических удобрений производства продуктов питания хватило бы только для того, чтобы прокормить половину населения мира (по состоянию на 2011 год) (Dawson and Hilton, 2011). Учитывая, что рост населения, согласно прогнозам, продолжится в среднесрочной и долгосрочной перспективе (Всемирный банк, 2018), ожидается, что производство продуктов питания также должно увеличиться.В то же время экономический рост менее развитых стран приводит к более разнообразному и высококалорийному рациону питания, аналогичному требованию более высокой производительности (Stewart and Roberts, 2012). Из-за этих проблем в обозримом будущем ожидается продолжение использования синтетических удобрений в сельском хозяйстве.

Улавливание и утилизация углерода

Сохраняющийся спрос на удобрения имеет и другие последствия, поскольку практически все синтетические удобрения получают из ископаемого топлива.Обработка этих видов топлива приводит к выбросам парниковых газов (ПГ), таких как двуокись углерода (CO ₂ ), метан (CH ₄ ) и закись азота (N ₂ O). Повышенные концентрации парниковых газов в атмосфере уже давно вызывают серьезную озабоченность. Их выбросы являются основной причиной антропогенных явлений изменения климата (таких как глобальное потепление), приводящих к экологическим катастрофам, таким как засухи, таяние ледников, повышение уровня моря, закисление океана и т. Д. В случае CO ₂ , например, текущая средняя глобальная концентрация превышает 410 частей на миллион и, по прогнозам, без снижения выбросов к 2100 году достигнет 750 частей на миллион (IPCC, 2018), что приведет к катастрофическим последствиям для окружающей среды.По этой причине возникла значительная мотивация к широкому внедрению стратегий борьбы с выбросами, включая улавливание и хранение углерода (CCS) и улавливание и использование углерода (CCU). Для CCS CO ₂ улавливается и хранится в геологических структурах (например, истощенных нефтяных скважинах, газовых месторождениях, соленых водоносных горизонтах), потенциально позволяя целесообразно удалять большие количества CO ₂ из атмосферы (Leung et al., 2014 ). Напротив, для CCU захваченный CO ₂ перерабатывается в различные коммерческие продукты (например,g., метан, метанол, формальдегид, полиуретаны и т. д.), которые предлагают альтернативу их эквивалентам, полученным из ископаемого топлива (Styring and Jansen, 2011). В дальнейшем считается, что совместное развертывание CCS и CCU (CCUS) (Mission Innovation, 2017) будет иметь важное значение для достижения значимого сокращения выбросов CO ₂ в достаточно короткие сроки для предотвращения необратимого ущерба из-за изменения климата.

Удобрение на основе ископаемого мочевины

Мочевина занимает интересное положение на пересечении упомянутых выше точек.Это наиболее часто используемое синтетическое азотное удобрение (на его долю приходится более 70% мирового использования удобрений) (IFA, 2018), и его синтез потребляет CO ₂ (производство является хорошо отлаженным процессом CCU). Обычное производство обычно происходит на крупных централизованных заводах (Meessen, 2010), примыкающих к объектам по добыче природного газа, где паровое преобразование метана дает синтез-газ, состоящий из водорода (H ₂ ) и монооксида углерода (CO) (уравнение 1), за которым следует модернизация для увеличения выхода H ₂ и образования CO ₂ (уравнение 2).После удаления CO ₂ , H ₂ затем реагирует с N ₂ (полученным в результате разделения воздуха) с получением аммиака (NH ₃ ) (уравнение 3) через процесс Габера-Боша ( Appl, 2011). Затем NH ₃ и ранее удаленный CO ₂ реагируют с образованием карбамата аммония (H ₂ NCOONH ₄ ) (уравнение 4), который продолжает образовывать мочевину (CO (NH ₂ ) ₂ ) и воды (уравнение 5) с через по процессу Bosch-Meiser (Meessen, 2010).Наконец, этот продукт из карбамида сушат и приллируют, чтобы снизить вес при транспортировке и улучшить стабильность при длительном хранении. Эти процессы требуют интенсивных условий, и хотя интеграция тепла может снизить потребность в тепле, часть исходного ископаемого топлива обычно сжигается, чтобы восполнить дефицит. Таким образом, несмотря на то, что он расходуется на образование мочевины, в целом процесс приводит к значительным чистым выбросам CO ₂ , а также выбросам CH ₄ в результате проскока метана во время сгорания / реформирования.

Ch5 + h3O↔ΔHr = + 206 кДжмоль-1CO + 3 h3 (1)

CO + h3O↔ΔHr = -41 кДжмоль-1CO2 + h3 (2)

3 h3 + N2↔ΔHr = -92 кДжмоль-12 Nh4 (3)

2 Nh4 + CO2↔ΔHr = -117 кДжмоль-1Nh3COONh5 (4)

Nh3COONh5↔ΔHr = + 16 кДжмоль − 1CO (Nh3) 2 + h3O (5)

Эти процессы являются технологически зрелыми и десятилетиями оптимизировались, чтобы соответственно минимизировать CAPEX и OPEX. Более того, они получают дополнительную выгоду от эффекта масштаба, поскольку производство, как правило, имеет огромные масштабы. Однако важно отметить, что анализ эксплуатационных расходов 116 заводов по производству аммиака, проведенный Boulamanti и Moya (2017), показал, что стоимость ископаемого топлива является самым большим фактором, влияющим на общую стоимость производства.Это сбивает с толку, поскольку запасы ископаемого топлива как конечны, так и географически ограничены, а постепенное истощение, несомненно, снизит надежность поставок (например, снижение доступности, увеличение стоимости, нестабильность цен и геополитическая незащищенность). Это создает тревожный сценарий для будущего сельского хозяйства, поскольку такие опасения негативно скажутся на производстве синтетических удобрений и тем самым поставят под угрозу возможности производства продуктов питания.

Устойчивое удобрение на основе мочевины

Эти опасения можно было бы развеять, если отделить производство удобрений от ископаемого сырья и вместо этого интегрировать устойчивые вводимые ресурсы и возобновляемые источники энергии.Замена традиционных процессов реформирования (уравнения 1, 2) электролизом (уравнение 6) с использованием излишков возобновляемой энергии может генерировать H ₂ без ископаемого сырья и связанных с ним выбросов CO ₂ . После дальнейшей обработки этого H _-2 до NH ₃ реакция с CO ₂ из внешних источников (уравнения 4, 5) концептуально позволяет получить мочевину с пониженным содержанием углерода или даже с нейтральным углеродом. Кроме того, хотя условия реакции для промышленного производства мочевины (Meessen, 2010) суровые (170–220 ° C, 150 бар) (Barzagli et al., 2011), сообщают о синтетическом маршруте в сравнительно мягких условиях. Их начальной стадией является совместное барботирование NH ₃ и CO ₂ через раствор в условиях, близких к температуре окружающей среды (0 ° C, 1 бар), при их водной реакции с образованием осадка карбамата аммония. Этот карбамат затем собирается и затем вступает в реакцию в относительно ослабленных условиях (140 ° C, 14 бар) с образованием мочевины со значительно меньшими энергозатратами. Сочетание электролиза на возобновляемых источниках энергии и синтетического пути, описанного Barzagli et al.(2011) может производить удобрение на основе мочевины с уменьшенными энергетическими, финансовыми и экологическими затратами, именуемое здесь « Голубая мочевина» (из-за электролитического происхождения H ₂ ).

h3O↔ΔHr = + 286 кДжмоль-1h3 + 12O2 (6)

Поскольку в этой концепции Blue Urea используются экологически чистые ресурсы (например, H- ₂ O, N ₂ и CO ₂ ), процесс менее ограничен географически, что означает, что производство вместо этого может быть распределено по более широкой территории.Кроме того, производство может происходить в меньших масштабах, достаточных для удовлетворения местных требований, со всем технологическим оборудованием, установленным в изготовленных на заказ контейнерах ISO. Конкретный сценарий, рассмотренный в этом исследовании, представлял собой ветряную турбину, расположенную в сельскохозяйственном сообществе, которая обеспечивала производство удобрения Blue Urea для местного сельского хозяйства. Ситуация процесса внутри контейнера и рядом с местом использования теоретически исключает финансовые и экологические затраты, связанные с транспортировкой.Более того, удаление веса воды для транспортировки больше не актуально, и мочевина может производиться в растворе, что устраняет затраты, связанные с приллированием. Очевидно, первоначальная оценка жизненного цикла была проведена для концепции Blue Urea (Villa Zaragoza, 2018), в ходе которой оценивалось воздействие на окружающую среду по сравнению с традиционным производством. Ввиду сложности проблемы эта оценка будет представлена ​​в отдельной публикации. Тем не менее, окончательный вывод заключался в том, что процесс Blue Urea , проводимый с использованием возобновляемых источников энергии и точечного улавливания CO ₂ , может снизить выбросы примерно на 21% по сравнению с обычным случаем (или на 17% при проведении с прямым улавливанием воздуха).С экологической точки зрения это открытие подтвердило концепцию Blue Urea как средство сокращения выбросов парниковых газов при производстве удобрений. Действительно, исследования подобных систем (особенно для производства NH ₃ ) в целом указали на возможность сокращения выбросов (Morgan et al., 2014; Tallaksen et al., 2015; Bicer et al., 2016; Frattini et al. ., 2016; Reese et al., 2016).

Объем исследований

Однако те же исследования, приведенные выше, также подчеркивают необходимость дальнейшего развития с целью повышения технической и экономической жизнеспособности таких процессов.Точно так же, даже с многочисленными очевидными преимуществами, концепция Blue Urea , тем не менее, сталкивается с рядом ограничений. Основным среди них является высокая потребность в энергии для составляющих процессов и, в частности, для электролитического образования H ₂ . Несмотря на интеграцию возобновляемых источников энергии, обеспечивающих снижение выбросов парниковых газов, повышение стоимости энергии означает, что Blue Urea изо всех сил пытается в финансовом отношении конкурировать с обычным карбамидом, полученным из ископаемых углеводородов. Это усугубляется уменьшенным масштабом процесса Blue Urea , который не выигрывает от эффекта экономии от масштаба, такого как коммерческое производство.Кроме того, непостоянство возобновляемых источников энергии затрудняет интеграцию без дополнительных затрат на системы хранения энергии, что требует, чтобы процессы быстро реагировали на изменения входных параметров. В свете этого, в рамках данного исследования была представлена ​​концептуальная демонстрация Blue Urea , охватывающая весь путь синтеза до его конечного применения в качестве синтетического азотного удобрения. Таким образом, были проведены эксперименты, чтобы показать техническую осуществимость составляющих синтеза аммиака, карбамата аммония и мочевины для продукта Blue Urea (с особым упором на демонстрацию этих синтезов в ослабленных условиях).Впоследствии эффективность этого Blue Urea в качестве удобрения была протестирована в исследованиях контролируемого роста, где его сравнивали с другими удобрениями и контролем.

Экспериментальная

Материалы и методы

Газы, использованные во время экспериментов, включали N ₂ (> 99,998%), H ₂ (> 99,99%), CO ₂ (> 99,8%) и безводный сжиженный NH- ₃ (100%), которые были используется от баллонов, поставляемых BOC Group. Использовали высокоактивный промышленный катализатор синтеза аммиака (KATALCO 74-1R, размер сорта A), предоставленный Johnson Matthey.Все остальные химические вещества были закуплены у Sigma-Aldrich. Это включало этанол (EtOH, 96%), пропанол ( n- PrOH, 99%), изопропанол ( i- PrOH, 99%), пентанол ( n- PeOH, 99%) и октанол ( n — OcOH, 99%), которые сушили в течение ночи перед использованием с молекулярными ситами 3 Å. Используемые кислоты включали серную (H ₂ SO ₄ , 98%) и азотную (HNO ₃ , 68%) кислоты, как правило, вместе с раствором индикатора фенолфталеина (1% в EtOH).Другое сырье и / или эталонные материалы включали карбамат аммония (99%), мочевину (98%) и биурет (97%).

Что касается композиционного анализа, количественные измерения углеродного ядерного магнитного резонанса ( ¹³ C-ЯМР) были выполнены с помощью Bruker AVIII, работающего на частоте 400 МГц, и образцов, растворенных в оксиде дейтерия (D ₂ O, 99%). Эти эксперименты были выполнены Сандрой ван Мерс (химический факультет Шеффилдского университета). Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FTIR) выполнялась с помощью спектрофотометра (Shimadzu, IRAffinity-1S), работающего в конфигурации с ослабленным полным отражением (ATR).Измерения проводились в диапазоне волновых чисел 4,000–400 см, ^–1 , выполнялись за 64 сканирования с разрешением 1 см ^–1 . Все остальные экспериментальные методы обсуждаются здесь индивидуально.

Синтез аммиака

Экспериментальная конфигурация, обсуждаемая ниже, показана на рисунке 1. Для удобства в этой работе использовались газовые баллоны, поскольку электролитический H ₂ должен был поставляться внешним поставщиком (ITM Power) с использованием запатентованных технологий. Следовательно, исходные газы H ₂ и N ₂ подавались под давлением 40 бар в соответствующие регуляторы массового расхода (F-112AC и F-201AV, Bronkhorst), что позволяло регулировать расход и H ₂ : N ₂ молярное соотношение.Затем эти газы пропускали через встроенный статический смеситель (FMX, Omega) перед подачей в ускоритель газа (AGD-30, Haskel), приводимый в действие сжатым воздухом (4 бар). Газовый бустер позволял повышать давление до желаемого давления (<200 бар), которое устанавливалось с помощью регулятора противодавления (h4P, Equilibar). Затем подаваемые газы под давлением проходили через трубчатую печь (GVA 12/900, Carbolite) и нагревались до желаемой температуры (<400 ° C) перед поступлением в реактор синтеза. Трубчатый реактор изготовлен из обжимных фитингов из нержавеющей стали с внутренней трубкой размером 9.Внутренний диаметр 4 мм (D _и ) на длину 1,5 м (L), заполненный катализатором (240 г) и задержанный фильтрами. Эта трубка находилась внутри внешней трубки и образовывала охлаждающую рубашку, в которую подавалась водопроводная вода. После выхода из слоя катализатора реакционные газы проходили через охладитель аналогичной конструкции с размерами 9,4 мм (D _и ) на 1 м (L), также снабженный водопроводной водой. Затем в охлажденных газах сбросили давление (1 бар), пропустив через регулятор противодавления, и образец непрерывно анализировали на концентрацию NH ₃ с помощью недисперсионного инфракрасного датчика.Отобранные газы барботировали через две стеклянные емкости для скруббера (<5 л), содержащие разбавленную H ₂ SO ₄ или HNO ₃ с фенолфталеиновым индикатором. В то время как непрореагировавшие газы H ₂ и N ₂ выходили из раствора для выпуска, компонент NH ₃ реагировал с образованием сульфата аммония [(NH ₄ ) ₂ SO ₄ , AS] или нитрата ( NH ₄ NO ₃ , AN) соответственно (которые выпаривали и сохраняли после экспериментов).Инструментальные показания включали температуру, давление, расход подаваемого газа и концентрацию на выходе, непрерывно измеряемые термопарами (тип K, RS), датчиками давления (PXM309, Omega) и вышеупомянутыми контроллерами массового расхода и газоанализатором соответственно. Данные непрерывно собирались с использованием оборудования для сбора данных (OMB-DAQ-2416, Omega).

Рисунок 1 . Экспериментальная конфигурация, используемая во всем синтезе аммиака.

Эксперименты изучили вышеуказанную конструкцию реактора, чтобы полностью охарактеризовать работу однотрубного реактора с заданными размерами.Увеличение производства — это просто вопрос добавления параллельных труб с одинаковыми техническими характеристиками для создания многотрубного реактора, где каждая трубка работает идентично той, которая уже подтверждена экспериментально. Таким образом, вместо традиционного масштабирования оборудования (включая дорогостоящую реконструкцию оборудования) этот процесс может подвергаться «масштабированию», что позволяет создать модульную конструкцию, которая обеспечивает гибкое производство в широком диапазоне операций. Это идеально подходит для концепции Blue Urea , поскольку позволяет согласовывать выходную мощность как с наличием возобновляемых источников энергии, так и с потребностями в переработке.Кроме того, хотя вышеупомянутое однопроходное устройство было достаточным для экспериментов, для достижения приемлемой эффективности преобразования потребуется включение цикла рециркуляции. Многотрубный реактор такой конструкции производительностью 150 кг / сутки был построен и находится в процессе ввода в эксплуатацию на месте, результаты которого будут сообщены после ввода системы в эксплуатацию.

Синтез карбамата аммония

Затем следующим шагом на пути к Blue Urea является образование карбамата аммония, экспериментальная конфигурация которого проиллюстрирована на рисунке 2.По соображениям целесообразности, NH ₃ , полученный в вышеупомянутом процессе, не использовался в качестве сырья для этих экспериментов, а вместо этого использовался коммерческий цилиндр с NH ₃ . Синтез карбамата проводили аналогично Barzagli et al. (2011) путем совместного барботирования газов NH ₃ и CO ₂ через растворитель в стеклянном реакторе размером 40 мм (D _i ) на 500 мм (L). Реактор также содержал равномерно расположенные перегородки, расположенные вдоль оси реактора для увеличения времени перемешивания и контакта между пузырьками и растворителем.Соответствующие расходомеры (SUPELCO) контролировали расход NH ₃ и CO ₂ , которые барботировали в раствор через отдельные разбрызгиватели из спеченного стекла. Первоначально для продувки системы пропускали только CO ₂ , после чего вводили NH ₃ и наблюдали образование белого осадка. Непрореагировавшие газы, которые барботировали из раствора, пропускали через разбавленный H ₂ SO ₄ и фенолфталеиновый индикатор для удаления непрореагировавшего NH ₃ и предотвращения обратного потока воздуха в реактор.Белый осадок удаляли из раствора путем непрерывной фильтрации растворителя с использованием перистальтического насоса (PLP 330, Behr Laboratory), подключенного к встроенному фильтрующему устройству (Whatmann Grade 5, 2,5 мкм). Отдельные эксперименты были проведены для оценки фильтрации карбамата от i- PrOH, как показано в дополнительной информации. Затем фильтрат возвращали в реактор, образуя контур рециркуляции растворителя. По окончании реакции потоки NH ₃ / CO ₂ прекращали и в течение короткого времени проводили непрерывную фильтрацию растворителя для удаления оставшегося осадка.Затем отфильтрованные твердые вещества сушили в потоке CO ₂ в течение 10 минут, промывали диэтиловым эфиром и дополнительно сушили в потоке CO ₂ в течение 10 минут. Затем высушенные твердые вещества взвешивали и оценивали конверсию, исходя из предположения, что выделенные твердые вещества полностью состоят из карбамата аммония (уравнение 7).

Конверсия (%) = Масса изолированных твердых веществ Стехиометрическая масса карбамата × 100 (7)

Рисунок 2 . Экспериментальная конфигурация, используемая во всем синтезе карбамата аммония.

Синтез мочевины

Последним этапом производства Blue Urea является превращение карбамата аммония в мочевину. Эти эксперименты проводились в автоклавном реакторе из хастеллоя объемом 0,3 л (Parr Instrument Company) со съемным стеклянным вкладышем, в который взвешивали карбамат и добавляли магнитную мешалку. Коммерческий карбамат использовался в качестве стандартизованного сырья для устранения вариабельности материала, хотя в нескольких избранных экспериментах использовался синтезированный карбамат из предыдущих экспериментов.Затем реактор герметично закрывали и повышали давление до начального давления (<40 бар) с помощью CO ₂ или смеси NH ₃ / CO ₂ из соответствующих цилиндров. Затем реактор под давлением нагревали на плите с мешалкой и доводили до температуры (<200 ° C) за короткое время (<20 мин). Во время нагрева давление внутри реактора увеличивалось до конечного значения из-за автотермического повышения давления. По достижении условий реакции запускали таймер и реакцию проводили в течение желаемой продолжительности.По истечении времени реакции реактор быстро охлаждали до комнатной температуры путем погружения в воду, эффективно гасив внутреннюю реакцию. Затем в реакторе сбросили давление и удалили стеклянный футляр, содержащий реакционную смесь. Затем эту стеклянную подкладку взвешивали на весах перед нагреванием в печи при 85 ° C и регулярно повторно взвешивали до тех пор, пока не наблюдалась постоянная масса. Таким образом, непрореагировавший карбамат аммония термически разлагался и вода испарялась, при этом достигнутая постоянная масса, приписываемая продукту мочевины, позволяла рассчитать конверсию (уравнение 8).

Конверсия (%) = Масса изолированного твердого вещества Стехиометрическая масса мочевины × 100 (8)

Применение

Голубая мочевина Удобрение

Синтезированный выше Blue Urea был затем изучен в качестве азотного удобрения в исследованиях роста. В качестве растений использовали многолетнюю рожь ( Lolium perenne ) и овсяницу ползучую ( Festuca rubra ) на смешанном пастбищном дерне, типичном для выпаса молочных коров. Для стандартизации качества почвы их высевали на неделе 0 плотностью 35 г / м ² в John Innes № 2.(СО № 2) компост готовят в лотки (площадью 700 см, ^{, 2,} и объемом 4,5 л, соответственно). В дальнейших экспериментах изучались деградированные сельскохозяйственные почвы (DS), собранные на ферме Спен (управляемой Университетом Лидса, Великобритания). Эта почва была охарактеризована как суглинистая известняковая бурая земля из аберфордской серии калькарических эндолептических камбизолей (Cranfield University., 2018), широко распространенных по всей Великобритании на пологих пермских и юрских известняках. Поле имеет типичную глубину 50–90 см и в течение 20 лет находилось под традиционной обработкой почвы, что привело к механическим повреждениям почвы (Бердини, чел.Комм .). Образцы DS были собраны на 32 и 64 м от края поля, гомогенизированы в бетономешалке и хранились в течение одного года до экспериментов.

Посадку и выращивание проводили в теплице с дневной температурой от 15 до 20 ° C. Продолжительность дня в 16 часов была достигнута при дополнительном освещении (CDM-TP MW 315W / 942, Philips Lighting) для достижения общего уровня освещенности 240 ± 50 мкмоль м ⁻² с ⁻¹ по оценке фотометра ( Licor Inc.). Относительная влажность в теплице не контролировалась во время роста, но была измерена как 36 ± 5% на всем протяжении. В качестве дополнительной меры предосторожности лотки меняли раз в неделю для контроля любых локальных изменений условий. После укоренения и четырех надрезов для утолщения дерна каждый повтор обрабатывали удобрениями на 5-й неделе. Обработки обрабатывали путем растворения удобрения в водопроводной воде (1 л), помещенной в отдельные стоячие лотки с нижней подачей. Через 2 часа добавляли дополнительное количество воды (1 л), после чего дерн регулярно поливал, чтобы избежать дефицита воды.Затем на 7 неделе (когда высота дерна превышала 150 мм) собирали дерн для измерения: биомасса, содержание хлорофилла, а также содержание азота (N) и углерода (C) в листьях.

Содержание хлорофилла измеряли путем добавления биомассы (300 мг) в универсальную пробирку (10 мл), содержащую 80 об.% Ацетона, уравновешенного дистиллированной водой (5 мл). Его покрывали алюминиевой фольгой (чтобы избежать фотодеградации хлорофиллов) и перемешивали в течение 30 минут, охлаждали в течение ночи при 4 ° C и, наконец, снова перемешивали в течение 30 минут.Затем пробирку центрифугировали (3000 об / мин, 15 мин) и супернатант переносили в кюветы (1 см). Последующие измерения с помощью спектрофотометрии (Jenway 6320D, SLS) оценили поглощение хлорофилла по сравнению с холостой пробы, состоящей из 80 об.% Ацетона. Концентрации хлорофилла A, B и A + B (мг / г), обозначенные Ca, Cb и Ca + b соответственно, были рассчитаны (уравнения 9-11), где A = длина волны поглощения, V = объем экстракта (мл) и W = масса биомассы (г) согласно анализу Ni et al.(2009). Содержание азота (% N) и углерода (% C) в биомассе оценивали с помощью элементного анализа. Листья собирали (3 г) и сушили (70 ° C, 7 дней) перед измельчением пестиком в ступке. Для подвыборок (0,1 мг) измерения проводились путем сжигания, подключенного к масс-спектрометру с непрерывным потоком 20-20 с модулем подготовки и анализатором стабильных изотопов 20-20 (ANCA-GSL, PDZ Europa, Sercon Ltd.). Кроме того, pH почвы был измерен путем отбора репрезентативных образцов, которые были смешаны и добавлены к воде (50 мл), которую встряхивали перед измерением с помощью pH-метра (Jenway 3520, SLS).

Ca = (12.7A663-2.69A645) × V1000 × W (9)

Cb = (22.9A645-4.86A663) × V1000 × W (10)

Ca + b = (8.02A663 + 20.2A645) × V1000 × W (11)

Нулевые гипотезы исследований роста включали следующее:

(i) Отсутствие разницы в эффективности между Blue Urea , AN и нитрамом на травяном покрытии для обработок, применяемых при эквивалентном внесении азота в стандартизированную почву (СО № 2).

(ii) Отсутствие разницы в эффективности между Blue Urea , AN и нитрамом на травяном покрытии для обработок, применяемых при эквивалентном внесении азота в деградированную почву (DS).

(iii) Нет разницы в эффективности дополнительного азота, обеспечиваемого Blue Urea на травяном дерне, для обработки в стандартизированной почве (СО № 2) при эквивалентном внесении азота по сравнению с такой же массовой дозой внесения (мас. / Мас.) На основе текущая сельскохозяйственная практика.

Результаты и обсуждение

Синтез аммиака

Были проведены эксперименты, чтобы охарактеризовать характеристики вышеупомянутой конструкции однотрубного реактора, так что «горизонтальное масштабирование» до многотрубной системы могло быть строго подтверждено.Типичный синтез можно увидеть на рисунке 3, где показаны непрерывные измерения температуры реактора (T _R ), давления в реакторе (P _R ), расхода исходного газа (V _x ), температуры скруббера (T _S ). , и концентрацию аммиака на выходе ([NH ₃ ]) с течением времени (t). Установившиеся значения для каждого параметра указаны на рисунке, за исключением значений для температур скруббера, которые показывают значения при первой нейтрализации. Для контекста, показанный конкретный эксперимент включал начальную продувку и нагрев с последующим повышением давления до промежуточного давления ( t = 0.1 ч). После стабилизации температур в реакторе создание давления было завершено, и исходные газы постепенно доводили до молярного отношения 2,8: 1 H ₂ : N ₂ , начиная образование NH ₃ ( т = 0,8 ч). . После этого условия были зафиксированы, и вскоре установилось установившееся состояние ( т, = 2 ч), пока эксперимент не был остановлен ( т, = 6 ч). Таблица, обобщающая выборку экспериментов, представлена ​​в дополнительной информации.

Рисунок 3 . Пример эксперимента по синтезу аммиака, показывающий такие параметры, как температуры реактора (T _{R, IN} и T _{R, OUT} ), давления (P _{R, IN} и P _{R, OUT} ), расход подаваемого газа (V _{). h3} и V _N2 ), температуры скруббера (T _{S, 1} и T _{S, 2} ) и концентрацию аммиака в выходящем газе ([NH ₃ ]). Обратите внимание, что точки данных P _{R, IN} и P _{R, OUT} практически совпадают на графике (ΔP ≈ 0.5 бар).

Известно, что реакция синтеза аммиака (уравнение 3) протекает в равновесии. В то время как положение равновесия благоприятно при низких температурах, кинетика реакции недопустима, и для увеличения скорости образования требуются более высокие температуры. Таким образом, температура в реакторе должна была иметь решающее значение для достижения синтеза, при этом сообщалось, что катализируемая реакция протекает при температуре от 250 до 400 ° C (Appl, 2011). Результаты на Рисунке 3 показали, что установившаяся температура на входе и выходе из реактора составила 371 и 196 ° C соответственно, что подчеркивает значительный температурный градиент вдоль реактора.Этот градиент был постоянным на протяжении всего эксперимента и был следствием схемы нагрева (как показано на рисунке 1). Подвешивание реактора внутри трубчатой ​​печи для прямого нагрева было невозможно из-за размеров, и, кроме того, хотя такое расположение экспериментально удобно, оно плохо отражает более крупный процесс, в котором косвенный нагрев является практической необходимостью. Тем не менее, достигнутые температуры были явно достаточными для образования NH ₃ , как обсуждается ниже.Вторым критическим условием синтеза является давление, которое благоприятно смещает положение равновесия при повышенных значениях. В этом отношении система очень быстро реагировала и поддерживала установившееся значение на входе в реактор 124 бар (для заданного значения 120 бар). Во время запуска перепад давления (ΔP) в слое катализатора значительно колебался и составлял максимум 1,55 бар, но в установившемся режиме система была стабильной с небольшим перепадом давления 0,5 бар. Точно так же расположение регуляторов массового расхода, встроенного смесителя и ускорителя газа обеспечивает точное управление и подачу подаваемых газов H ₂ / N ₂ .Основываясь на опыте начальных испытаний, использованные скорости потока составляли 16,8 и 6 л / мин для H ₂ и N ₂ соответственно, влияя на вышеупомянутое молярное соотношение 2,8: 1 для H ₂ : N ₂ .

В этих условиях было успешно продемонстрировано производство NH ₃ , как показано на Рисунке 3. Первоначальное введение H ₂ в систему привело к быстрому увеличению концентрации NH ₃ на выходе до 3,9 мол.%. Предполагалось, что это связано с относительным обилием адсорбированного N на поверхности катализатора после первоначального нагрева под N ₂ .Поскольку лимитирующая стадия этого синтеза обычно принимается как диссоциация N ₂ , это первоначально позволяло быструю реакцию, прежде чем истощение этих частиц замедлило скорость. Когда количество адсорбированных N и H уравновешивается, образование NH ₃ соответственно увеличивается до установившегося значения, измеренного при 14,1 мол.%, Что соответствует расчетной конверсии 24,7%. При первой температуре скруббера наблюдалась случайная реакция, которую приписывали экзотермическому образованию NH ₄ NO ₃ (AN), который собирали для внесения в качестве удобрения в последующих исследованиях роста.Обнадеживает то, что вышеупомянутое преобразование происходило в непосредственной близости от тех, которые обычно достигаются в промышленных реакторах (по сообщениям, от 25 до 35% за проход) (Appl, 2011), несмотря на относительно ослабленные условия. Однако, исходя из условий на входе в реактор, ожидаемая равновесная концентрация NH ₃ составляла примерно 29 мол.% (Appl, 2011), что указывает на то, что реакция все еще была далека от равновесия. Тем не менее, конструкция реактора показала конверсию, сопоставимую с коммерческими эквивалентами, со значительными возможностями для дальнейшего улучшения.Например, разрешение вышеупомянутого температурного градиента должно способствовать реакции по достижению равновесия, а добавление контура рециркуляции значительно повысит общую эффективность. Важно отметить, что эти эксперименты продемонстрировали, что производство NH ₃ в этой системе достигает стационарного состояния в течение ~ 2 часов. Это выгодно для концепции Blue Urea из-за быстротечности возобновляемых источников энергии (например, энергии ветра), что означает, что этот процесс может гибко осуществляться в зависимости от наличия возобновляемой энергии.

Синтез карбамата аммония

Первоначально изучали ход реакции в различных растворителях. При комнатной температуре реакцию проводили в течение 30 мин с молярным соотношением 2: 1 NH ₃ : CO ₂ при 125 мл / мин и 62,5 мл / мин NH ₃ и CO ₂ соответственно ( предположив идеальные газы) в 300 мл растворителя. Изученные спиртовые растворители включали EtOH, n -PrOH, i -PrOH, n -PeOH и n -OcOH, результаты которых показаны на рисунке 4A.Было обнаружено, что более легкие спирты дают отличные превращения, а именно 96, 99 и 83% для EtOH, i- PrOH и n- PrOH соответственно. И наоборот, более тяжелые спирты показали значительно худшую конверсию, вероятно, из-за пониженной растворимости NH ₃ в этих растворителях. Более того, высокие температуры кипения этих растворителей (138 и 188 ° C для n- PeOH и n- OcOH, соответственно) означают, что остаточный растворитель, вероятно, сохранялся в карбамате, ошибочно повышая измеренное значение.Учитывая превосходные характеристики, продемонстрированные высушенным и -PrOH, этот растворитель использовали в дальнейших экспериментах.

Рисунок 4 . Влияние различных условий реакции на синтез карбамата аммония, а именно растворителя (A) , объема растворителя (B) , скорости рециркуляции (C) и объема растворителя (D) при пониженной скорости рециркуляции.

Ожидалось, что растворение газов в растворе будет иметь очень важное значение, а объем растворителя — его критическая переменная.Вероятно, малый объем будет означать недостаточную высоту растворителя внутри реактора, сокращая время контакта между газами и растворителем (и тем самым позволяя им пузыриться из раствора без реакции). Следовательно, влияние объема растворителя было исследовано с помощью экспериментов с немного отрегулированными расходами 116 и 60 мл / мин для NH ₃ и CO ₂ , соответственно, а также при непрерывной фильтрации растворителя со скоростью рециркулирующего потока 360 мл / мин. Результаты на Фигуре 4B, по-видимому, подтверждают вышеизложенное, поскольку первоначальное увеличение объема (<200 мл) улучшило конверсию до максимума 97%, после чего конверсия не изменилась по объему.Это предполагало начальные ограничения массопереноса при растворении CO ₂ и / или NH ₃ в i- PrOH, так что реакция первоначально выиграла от дополнительного времени контакта. После того, как было установлено достаточное время контакта, эти ограничения массопереноса были сняты, и конверсия после этого не изменилась по объему, при этом реакция, как предполагается, была кинетически ограниченной. Геометрия реактора учитывалась безразмерным параметром (H / D _i ), основанным на внутреннем диаметре (D _i ) и высоте растворителя (H), что позволяет предположить, что реакция массопереноса ограничена H / D _i < 4.Этот результат предоставляет ценную информацию для будущих исследований и проектирования реактора, хотя, несомненно, на него будет влиять множество других переменных (например, скорость потока газа, растворимость, размер пузырьков и т. Д.).

Правдоподобным объяснением этого ограничения массопереноса было насыщение i- PrOH аммонием (Nh5 +), карбаматом (NH ₂ CO2-), бикарбонатом (HCO3-) и карбонатом (CO32-), которые ингибируют дальнейшее растворение. . Если это так, ограничение можно преодолеть, увеличив фильтрацию осадков из раствора, чтобы способствовать дальнейшему осаждению и растворению.Чтобы изучить это, были проведены эксперименты с различными скоростями рециркуляции растворителя с 300 мл растворителя, результаты которых показаны на рисунке 4C. Результаты показали, что повышенная скорость рециркуляции растворителя постоянно улучшает конверсию во всем исследуемом диапазоне, увеличиваясь с 46% при 250 мл / мин до 98% при 360 мл / мин. Эффект лучшего массопереноса от принудительной конвекции был дискредитирован повторным исследованием влияния объема растворителя при сниженной скорости рециркуляции, как показано на рисунке 4D. Число Рейнольдса было оценено в 6.33 × 10 ⁴ и 6,16 × 10 ⁴ для 360 и 350 мл / мин соответственно, что указывает на аналогичное перемешивание в турбулентном режиме. Несмотря на это, более низкие скорости рециркуляции позволили достичь более низких конверсий и продемонстрировать более стойкие ограничения массопереноса, о чем свидетельствует работа при 350 мл / мин, ограниченная до тех пор, пока H / D _i <6). Это убедительно доказывает теорию о том, что причиной проблем с массопереносом было насыщение i- PrOH высокими концентрациями осадка, подчеркивая, что общее преобразование может быть улучшено путем быстрого удаления осадка из раствора.

Кроме того, ожидалось, что снижение температуры реакции увеличит конверсию. Поскольку реакция синтеза является экзотермической (уравнение 4), отвод тепла может привести к более высокой конверсии за счет смещения равновесия в сторону образования карбамата. Кроме того, пониженные температуры могут увеличить растворимость NH ₃ и CO ₂ в i- PrOH, что, вероятно, приведет к более быстрому растворению и более высоким концентрациям насыщения (потенциально противодействуя вышеупомянутым ограничениям массопереноса).Чтобы исследовать влияние температуры, эксперименты были проведены, как указано выше, но с реактором, охлаждаемым до 0 ° C с помощью внешней охлаждающей рубашки. Результаты показали, что реакция при 0 ° C повлияла на конверсию 87% по сравнению с 97% при 20 ° C, что противоречит прогнозам. Из этого был сделан вывод, что более низкая температура замедлила кинетику реакции в достаточной степени, чтобы компенсировать любые предполагаемые улучшения растворения, растворимости и / или равновесия. Это открытие имеет положительные последствия для масштабирования, поскольку указывает на то, что реакция может протекать при температуре окружающей среды без финансовых и энергетических затрат, связанных с существенным охлаждением.

Для удобства конверсия до сих пор оценивалась исходя из предположения, что в результате реакции образуется исключительно карбамат аммония. Несмотря на это, известно, что реакция дает смесь карбамата, бикарбоната и карбоната аммония. Поэтому было решено проанализировать состав осадка, образующегося при оптимальных условиях. Выделенный осадок анализировали количественным анализом ¹³ C-ЯМР, и результирующий спектр, показанный на Фигуре 5, показал три различных пика при химических сдвигах δ = 165.6, 162,4 и 64,1 м.д. Эти пики были отнесены к (би) карбонату аммония (относятся к бикарбонату и карбонату, которые практически неотличимы с помощью ¹³ C-ЯМР), карбамату аммония и остаточному растворителю i- PrOH соответственно. Интеграция пиков продукта позволила оценить состав как 43% карбамата и 57% (би) карбоната. Этот результат был несколько неожиданным, поскольку, как сообщается, образование (би) карбоната усиливается при повышенных уровнях CO ₂ (<2: 1 NH ₃ : CO ₂ ) и высоких концентрациях воды, тогда как в этой работе использовалось стехиометрическое соотношение ( 2: 1 для NH ₃ : CO ₂ ) и высушенный i- PrOH.Считается, что реакция растворенного Nh5 + с HCO3- приводит к образованию воды, что может объяснить образование (би) карбоната в осадке. В качестве альтернативы, это может быть связано с взаимодействием с атмосферной влагой до анализа ¹³ C-ЯМР, несмотря на хранение образца при CO ₂ . Поскольку карбамат является ключевым промежуточным продуктом в отношении мочевины, его селективное образование было весьма желательным. Тем не менее, хорошо известна реакция бикарбоната с образованием карбамата, а это означает, что образование (би) карбоната не исключает возможности эффективного дальнейшего преобразования в мочевину.

Рисунок 5 . ¹³ C-ЯМР (400 МГц, D ₂ O) спектр изолированных твердых веществ с соответствующими отнесениями (а) карбамата аммония [δ = 162,4], (b) (би) карбоната аммония [δ = 165,6], и (c) остаточный растворитель i- PrOH [δ = 64,1].

Синтез мочевины

Сообщается, что последующее образование мочевины из карбамата регулируется равновесием между соответствующими реакциями разложения и синтеза (уравнения 4, 5).Ожидалось, что влияние давления будет иметь решающее значение для поддержки прямой реакции и предотвращения обратной. Эксперименты изучали реакцию 0,25 г / мл сырья при 170 ° C в течение 4 часов при нескольких начальных давлениях CO ₂ , как показано на рисунке 6A. Результаты подтвердили важность давления, поскольку отсутствие начального повышения давления привело к фактически нулевому преобразованию, тогда как даже умеренное повышение давления до 5 бар позволило достичь преобразования 34% и постепенного увеличения до 38% при 40 бар.Для сравнения (Meessen, 2010) сообщается, что равновесная конверсия при аналогичных условиях составляет примерно 40%, что позволяет предположить, что реакция протекает почти в равновесии. Это свидетельствует о том, что разложение карбамата преобладает до тех пор, пока высвобождаемые газы не создадут достаточное давление наверху, чтобы продвинуть равновесие вперед, после чего начнется образование мочевины. Также предполагалось, что создание давления смесью NH ₃ : CO ₂ вместо исключительно CO ₂ еще больше сместит равновесие вперед, поскольку в последнем случае относительный избыток CO ₂ будет способствовать разложению для уравновешивания. соотношение NH ₃ : CO ₂ .Это было испытано путем повышения давления в реакторе до приблизительно 5 бар с молярным соотношением 2: 1 NH ₃ : CO ₂ , что привело к конверсии 37% по сравнению с 34% только от CO ₂ . Эти результаты показали значительные практические преимущества. Во-первых, конверсия, близкая к равновесной, может быть достигнута при относительно низких начальных давлениях (<40 бар), что означает меньшие затраты на повышение давления. Во-вторых, повышение давления смесью 2: 1 NH ₃ : CO ₂ означает, что непрореагировавшие газы могут быть возвращены в предыдущий процесс синтеза карбамата в правильном стехиометрическом соотношении без необходимости разделения.

Рисунок 6 . Влияние различных условий реакции на конверсию карбамата аммония, а именно давления (A), , температуры (B), , времени реакции (C), и плотности упаковки карбамата (D), .

Не менее важным является влияние температуры из-за эндотермической природы реакции синтеза мочевины (уравнение 5). Это было исследовано при вышеуказанных условиях и начальном давлении до 40 бар с CO ₂ , как показано на рисунке 6B.Результаты показали, что конверсия была фактически нулевой при более низких температурах (≤155 ° C), затем быстро увеличивалась до 34%, а затем постепенно до 38% при 170 ° C. Слияние автотермического давления было дискредитировано из-за разницы в тенденциях и уменьшающегося эффекта повышенных давлений, показанных на Рисунке 6A. Эти результаты указывают на кинетические ограничения при <155 ° C и чрезвычайно медленную скорость реакции, наблюдение, подтвержденное Barzagli et al. (2011), которые сообщили о конверсии всего 3% при 130 ° C за 3 дня.Тем не менее, при достижении пороговой температуры между 155 и 160 ° C обеспечивалась энергия активации, достаточная для продвижения эндотермической реакции. Оптимальная температура, найденная в этой работе, хорошо согласуется с температурой, использованной Barzagli et al. (2016). Впоследствии кинетика реакции при оптимальной температуре была исследована, как показано на рисунке 6C. При 170 ° C реакция быстро достигла конверсии 39% в течение 1 часа, после чего она была стабильной на уровне 38% до 24 часов. Мессен (2010) сообщает, что равновесная конверсия при этой температуре составляет ~ 40%, предполагая, что реакция достигла равновесия в течение примерно 1 часа реакции.Это очень выгодно для концепции Blue Urea , которая требует, чтобы составляющие процессы реагировали на переменный ввод энергии из возобновляемых источников (например, энергии ветра). Этот результат указывает на то, что превращение карбамата в мочевину завершается всего за 1 час, что означает меньшее время нагрева и меньшее потребление энергии, а также большую производительность и оборот обработки.

Подобные кинетические эксперименты Barzagli et al. (2016) сообщили о конверсии 49% в течение 90 минут при 165 ° C и 38 бар, что значительно противоречит приведенным выше результатам.Разница между приведенным выше результатом и результатом Barzagli et al. (2016) предполагалось, что это связано с плотностью упаковки. Плотность, использованная этими авторами, была рассчитана как 0,5 г / мл, в отличие от 0,25 г / мл, использованной выше, которая была рекомендована фильтрационной коркой, полученной во время исследований фильтрации карбамата (см. Дополнительную информацию). Предполагалось, что большие сжимаемые объемы являются побочным продуктом более низкой плотности упаковки и требуют относительно большего количества газа для повышения давления. По существу, большая часть карбамата разлагается до того, как равновесие благоприятно смещается в сторону синтеза мочевины (аналогично обсуждению фиг. 6A выше).Чтобы выяснить это, в экспериментах изучались плотности упаковки 0,12, 0,25 и 0,40 г / мл при тех же условиях, как показано на рисунке 6D. Результаты показали положительную корреляцию между плотностью и конверсией с измеренными значениями 15, 38 и 42% соответственно, подтверждая положительный эффект от большей плотности упаковки. Это подчеркивает важность фильтрации в предыдущем процессе, где плотность фильтрационной корки должна быть максимальной, чтобы гарантировать высокую плотность упаковки при последующем синтезе мочевины.

Важно отметить, что для успешного применения в качестве удобрения мочевина должна быть в достаточной степени свободна от загрязняющих веществ, которые могут оказывать разрушительное гербицидное действие, таких как карбамат и биурет (побочный продукт, образующийся при высоких температурах).Чтобы проверить наличие нежелательных частиц в Blue Urea , карбамат, синтезированный указанным выше способом (см. Рисунок 5), подвергался реакции в указанных выше оптимальных условиях перед нагреванием до 85 ° C для разложения непрореагировавшего карбамата и / или (bi). карбонат. Оставшийся продукт затем анализировали с помощью FTIR вместе с коммерческими эталонными материалами для мочевины, карбамата аммония и биурета (как показано на рисунке 7). Как можно видеть, Blue Urea продемонстрировал исключительное сходство с эталонной мочевиной, а также полное отсутствие примесей и необъяснимых полос.Это подтвердило химический состав Blue Urea и предположило, что он не содержит примесей, которые могут препятствовать его использованию в качестве азотного удобрения.

Рисунок 7 . Спектры FTIR-ATR для эталонных материалов (а) карбамата аммония, (б) биурета и (в) мочевины по сравнению со спектром (г) синтезированного Blue Urea .

Применение

Голубая мочевина Удобрение

Контролируемое тестирование Blue Urea против как лабораторно синтезированного AN, так и нитрама (коммерчески доступного удобрения) было проведено для оценки эффективности пастбищ, характерных для молочного животноводства.В таблице 1 показаны использованные нормы внесения азота (N), которые были эквивалентны стандартной практике Великобритании для молочных пастбищ. Результаты на Фигуре 8A показывают накопленную биомассу для обработок в СО №. 2, тогда как на Рисунке 8B сравниваются окончательные приросты биомассы в JI no. 2 и деградированная почва (DS). На Фигуре 8A показано, что обработки на 2-й и 5-й неделях (до внесения удобрений) были статистически индифферентны по сравнению с JI No. 2 контроль. После соответствующей обработки удобрениями и дальнейшего роста биомасса JI no.Наблюдалось, что биомасса контрольного дерна 2 была значительно ниже, чем у всех обработанных газонов, со снижением на 18, 16 и 17% по сравнению с AN, нитрамом и мочевиной, соответственно. Аналогичная тенденция наблюдалась в DS, хотя накопленная биомасса была ниже на протяжении роста по сравнению с номером JI. 2. Для наростов на DS снижение между контрольным и обработанным газоном было больше, чем для JI no. 2, со значениями 20%, 26% и 24% для AN, нитрама и мочевины соответственно. Это предполагалось из-за более низкого исходного азота, доступного в DS, а также из-за его худших физических свойств, которые отрицательно влияли на всхожесть и плотность дерна.Тем не менее, все обработки удобрениями значительно увеличивали среднюю биомассу на 64–70% между 5 и 7 неделями по сравнению с JI №. 2 (который сам увеличился на 44%), как показано в Таблице 2. Конкретно исследуя Фигуру 8B на предмет различий между обработками, все удобрения приводили к росту биомассы, который был статистически безразличным для обоих JI No. 2 и DS, демонстрируя сопоставимые характеристики между AN, нитрамом и Blue Urea . Кроме того, что касается влияния почвы, Рисунок 8B показывает, что механически поврежденная почва снижает продуктивность дерна на 70-74%.Механизированные методы приводят к сильному уплотнению, что приводит к плохому укоренению рассады, недостаточному проникновению корней, снижению доступности воды для сельскохозяйственных культур и увеличению потерь доступного азота в атмосферу. По оценкам, общие уплотненные почвы обходятся экономике Великобритании в 0,42 млрд фунтов стерлингов в год для Англии и Уэльса (Graves et al., 2015).

Таблица 1 . Содержание азота при каждой обработке удобрений для эквивалентной нормы внесения азота.

Рисунок 8 .Накопленная биомасса травяного дерна, обработанного AN, нитрамом, голубой мочевиной, и необработанного контроля. (A) СО № 2 стандартных компоста; (B) сравнение СО № 2 с деградированными почвами (DS) (bar = SEmean, n = 5 JI № 2, n = 3 DS).

Таблица 2 . Средняя конечная биомасса и значимость для контроля на 95% газонов, выращенных в JI no. 2 и деградированная почва (DS).

Наличие азота в листьях растений имеет решающее значение для общей продуктивности.Чтобы проверить доступность азота из удобрений, измеряли% N в листьях дерна, выращенных в JI №. 2, а также почву, корни и листья для газонов, выращиваемых в DS (рисунки 9A, B, таблица 3). Кроме того, для каждого случая также измеряли концентрацию хлорофилла. Результаты этих измерений показаны на рисунках 9A – D. Что касается измерения% N, результаты на рисунках 9A, B подтверждают наличие азота (из почвы, через корни к листьям) в обоих JI No. 2 и DS, причем все обработки удобрениями действуют одинаково в обеих почвах (несмотря на снижение конечной биомассы, о котором говорилось выше).Принимая во внимание более низкую конечную биомассу, достигнутую в DS, была выдвинута гипотеза, что азота, доступного от обработок, было достаточно для поддержания уровней N в меньшем количестве присутствующих листьев. Изучая фигуру 9B, на предмет роста DS средняя концентрация N в листьях увеличивалась на 30, 32 и 39% для AN, нитрама и мочевины соответственно по сравнению с контролем. Этот результат показал, что обработка Blue Urea была статистически выше, чем обработка AN (тест Стьюдента t , p = 0.047) (таблица 3).

Рисунок 9 . Суммарный листовой N у растений, выращенных в СО №. 2 при различных вариантах обработки удобрениями (A) ; Общее количество почвы, корней и N листьев растений, выращенных в DS, вместе с контрольным образцом только почвы (B) ; соответствующее содержание хлорофилла в листьях растений в СО №. 2 (C) и DS (D) . (Статистика в таблице 3 и дополнительная информация). Пунктирная линия показывает эквивалентное положение по оси Y для сравнения.

Таблица 3 .Средний% общего азота в листьях, выращенных в JI no. 2 и деградированная почва (DS) ^a .

Что касается хлорофилла, то повышенная концентрация в листьях сельскохозяйственных культур коррелирует с увеличением урожайности. Это связано с фундаментальной ролью хлорофилла в фотосинтезе, поскольку повышенное содержание хлорофилла в листьях определяет верхний предел урожайности сельскохозяйственных культур. Измерения хлорофиллов листьев (Ca, Cb и Ca + b) можно увидеть на рисунках 9C, D для JI no.2 и DS соответственно. Результаты показали, что содержание хлорофиллов в листьях было значительно выше у культур, обработанных удобрениями, за заметным исключением Cb, который статистически не отличался от контроля в DS (как показано в дополнительной информации). Взаимосвязь между хлорофиллом и N хорошо известна (Evans, 1989), поскольку N является структурным элементом синтеза хлорофилла. Однако влияние на продуктивность изменяется через , связывающее углерод соединение RUBISCO, самый распространенный белок в листьях, на который приходится 20–30% общего азота листьев (Sage et al., 1987). Измерение содержания хлорофилла в листьях свидетельствует о том, что доступный азот направлен на повышение урожайности сельскохозяйственных культур. Хлорофиллы были значительно увеличены в JI no. 2 в среднем на 35% по сравнению с соответствующим контролем. В контроле DS тяжелый хлороз (пожелтение листа из-за недостатка хлорофилла) был виден к 7-й неделе, что ясно указывает на влияние азота на хлорофилл и последующую продуктивность. На основании собранных данных связь между азотом и хлорофиллом была дополнительно подтверждена линейным регрессионным анализом, который сохранялся для обоих типов почвы для всех обработок (как показано на рисунке 10A) в соответствии с предыдущими результатами (Evans, 1989).

Рисунок 10. (A) Линейный регрессионный анализ% N и хлорофилла a + b. (линейная регрессия R ² = 0,717, p = 0,008, коэффициент корреляции Пирсона = 0,847, n = 8, df: 1, 6, F = 15,19). (B) pH почвы, измеренный через 8 недель с помощью DS. Был включен дополнительный контроль почвы (без растений). Буквы обозначают значимое различие [обработка АН и мочевины значительно ниже, чем в контроле ( t — тесты Стьюдента AN p = 0.036, Мочевина p = 0,04), нитрам существенно не отличается от контроля ( p = 0,14). Контроль почвы значительно ниже, чем все другие обработки ( p ≤ 0,005), n = 9).

В дополнение к вышесказанному, подкисление почвы является основной причиной деградации почвы в результате естественных процессов с течением времени. Однако важно то, что это подкисление также происходит за счет внесения азотных удобрений (Holland et al., 2018). Таким образом, pH почвы был измерен после внесения удобрений, как показано на Фигуре 10B.Результаты показали повышенное значение pH выше 7,0, что отражает состав почвы как известковый суглинок. Обработка удобрением немного снизила pH почвы по сравнению с контролем, что указывает на возникновение подкисления, однако все обработки показали значения pH выше, чем у контроля почвы (исключительно для измерения почвы). Был сделан вывод, что внесение удобрений не оказало вредного воздействия на pH почвы.

Наконец, поскольку мочевина имеет более высокое массовое содержание азота, чем AN или нитрам (как показано в таблице 1), был проведен заключительный эксперимент, чтобы выяснить, увеличивает ли дополнительный азот, обеспечиваемый мочевиной, урожайность сельскохозяйственных культур при внесении с эквивалентной массовой нормой внесения ( в отличие от эквивалентного приложения N).В этих экспериментах мочевина применялась в количестве 3,7 г / м ² (низкий N) и 5 ​​г / м ² (высокий N) в JI No. 2 и позволяли расти, как и раньше, после чего измеряли биомассу и хлорофилл. Что касается биомассы, окончательные средние значения до и после обработки существенно не различались для каждого уровня применения. Измерения для Ca, Cb и Ca + b также существенно не различались и приравнивались к уровням в JI no. 2 (оба были предоставлены в дополнительной информации).Пунктирная линия эквивалентна рисунку 9C, который показывает стабильную реакцию на это удобрение в условиях лабораторных испытаний.

Выводы

В заключение, долгосрочная устойчивость традиционного производства карбамидных удобрений ставится под сомнение из-за использования ископаемого сырья. Эту проблему можно решить путем интеграции избыточной возобновляемой энергии для обеспечения электролитического производства H ₂ . После последующей реакции с образованием NH ₃ водная реакция с уловленным извне CO ₂ (т.е.д., прямой захват воздуха или от точечного источника выбросов) может обеспечить более устойчивый путь к так называемому удобрению Blue Urea , которое может иметь пониженное содержание углерода или даже углеродно-нейтральное. Это исследование успешно продемонстрировало концепцию Blue Urea , продемонстрировав техническую осуществимость производственного процесса, а также эффективность мочевины в качестве синтетического азотного удобрения. Было показано, что производство NH ₃ из исходного газа, состоящего из H ₂ и N ₂ , является эффективным с используемой конфигурацией, достигая установившихся концентраций на выходе 14 об.% NH ₃ (что соответствует конверсии из 23.6%) примерно через 2 часа после запуска. В этом исследовании использовались цилиндры H ₂ для ускорения разработки процесса, поскольку электролитический H ₂ должен был поставляться внешним поставщиком (ITM Power) с использованием запатентованных технологий. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы продемонстрировать процесс с включением цикла рециркуляции для непрореагировавшего H ₂ / N ₂ (в отличие от используемой однопроходной схемы). Отдельно охарактеризована водная реакция NH ₃ с CO ₂ с осаждением карбамата аммония.Было обнаружено, что высушенный i- PrOH является прекрасным растворителем, который обеспечивает почти количественное превращение NH ₃ . Несколько других параметров процесса были изучены на предмет их влияния на реакцию, прежде чем состав осадка в оптимальных условиях был проанализирован с помощью ЯМР ¹³ C и обнаружил, что он содержит 43% карбамата аммония и 57% (би) карбоната аммония. Превращение карбамата в мочевину также отдельно исследовали при различных условиях реакции, и были описаны оптимальные условия.Впоследствии образовавшийся ранее осадок карбамат / (би) карбонат подвергся реакции в этих оптимальных условиях с образованием Blue Urea . После дальнейшей обработки этот продукт был проанализирован с помощью FTIR и оказался свободным от примесей, что свидетельствует о химической чистоте синей мочевины , синтезированной в этих условиях. Затем этот Blue Urea применяли в исследованиях роста, чтобы проверить его эффективность в качестве азотного удобрения, и после экспериментов были приняты три (i, ii и iii) нулевые гипотезы.В целом, исследования показали, что Blue Urea работает сопоставимо с синтезированным AN и коммерческими нитрамовыми удобрениями в применяемых условиях роста. Предварительные данные предполагают, что применение Blue Urea будет эффективным для доставки азота, который доступен для поглощения растениями. Однако эти исследования проводились в контролируемых условиях в закрытой системе, и признано, что взаимодействие между почвой, посевами и удобрениями осложняется внешними условиями (например,g., тип почвы, тип сельскохозяйственных культур, колебания метеорологических параметров и т. д.). Таким образом, рекомендуется провести полевые испытания Blue Urea для оценки его характеристик в наружных и неконтролируемых условиях.

Доступность данных

Все наборы данных, созданные для этого исследования, включены в рукопись и / или дополнительные файлы.

Авторские взносы

JD, RO, TM, JM и PS несли ответственность за свой индивидуальный вклад в производство и определение характеристик синтезированных удобрений.JL внесла свой вклад в применение этих удобрений и описание их воздействия на рост растений.

Финансирование

Эта работа была совместно профинансирована Исследовательским советом по биотехнологии и биологическим наукам (BBSRC) и Советом по исследованиям в области инженерных и физических наук (EPSRC) под соответствующими номерами грантов BB / M011917 / 1 и EP / K007947 / 1, EP / H035702 / 1.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Эта работа выражает благодарность за совместную финансовую поддержку BBSRC и EPSRC. Авторы также хотели бы поблагодарить Джонсона Матти за предоставленный катализатор синтеза аммиака, используемый в экспериментах. Наконец, выражаем благодарность Сандре ван Мерс (факультет химии Университета Шеффилда) за ее опыт в проведении измерений ¹³ C-ЯМР.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https: // www.frontiersin.org/articles/10.3389/fenrg.2019.00088/full#supplementary-material

Список литературы

Заявление, М. (2011). Аммиак, 2. Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH Verlag CmbH & Co. KGaA. DOI: 10.1002 / 14356007.o02_o11

CrossRef Полный текст

Барзагли Ф., Мани Ф. и Перуццини М. (2011). От парникового газа к сырью: образование карбамата аммония из CO ₂ и NH ₃ в органических растворителях и его каталитическое превращение в мочевину в мягких условиях. Green Chem. 13: 1267–1274. DOI: 10.1039 / c0gc00674b

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Барзагли Ф., Мани Ф. и Перуццини М. (2016). Поглощение диоксида углерода в виде карбаматов аммиака и аминов и их эффективное преобразование в мочевину и 1,3-дизамещенные мочевины. J. CO2 Util. 13, 81–89. DOI: 10.1016 / j.jcou.2015.12.006

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бисер Ю., Динсер И., Замфиреску К., Везина Г. и Расо Ф.(2016). Сравнительная оценка жизненного цикла различных методов производства аммиака. J. Clean. Prod. 135, 1379–1395. DOI: 10.1016 / j.jclepro.2016.07.023

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Буламанти, А., Мойя, Дж. А. (2017). Себестоимость продукции химической промышленности в ЕС и других странах: аммиак, метанол и легкие олефины. Обновить. Sust. Energy Rev. 68, 1205–1212. DOI: 10.1016 / j.rser.2016.02.021

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Университет Крэнфилда.(2018). Путеводитель по почвам . Доступно на сайте: www.landis.org.uk (по состоянию на 11 июля 2018 г.).

Доусон, К. Дж., И Хилтон, Дж. (2011). Доступность удобрений в мире с ограниченными ресурсами: производство и переработка азота и фосфора. Продовольственная политика 36, 14–22. DOI: 10.1016 / j.foodpol.2010.11.012

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фраттини Д., Чинти Г., Бидини Г., Дезидери У., Чоффи Р. и Джаннелли Э. (2016). Системный подход в энергетической оценке интеграции различных возобновляемых источников энергии на предприятиях по производству аммиака. Обновить. Энергия 99, 472–482. DOI: 10.1016 / j.renene.2016.07.040

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Грейвс, А. Р., Моррис, Дж., Дикс, Л. К., Риксон, Р. Дж., Кибблвайт, М. Г., Харрис, Дж. А. и др. (2015). Общие затраты на деградацию почвы в Англии и Уэльсе. Ecol. Экон. 119, 399–413. DOI: 10.1016 / j.ecolecon.2015.07.026

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Холланд, Дж. Э., Беннетт, А. Э., Ньютон, А. К., Уайт, П.Дж., Маккензи, Б. М., Джордж, Т. С. и др. (2018). Ограничение воздействия на почвы, посевы и биоразнообразие в Великобритании: обзор. Sci. Total Environ. 610–611, 316–332. DOI: 10.1016 / j.scitotenv.2017.08.020

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

IFA (2018). Международная ассоциация удобрений (IFA), Статистика: производство и международная торговля . Доступно в Интернете по адресу: https://www.ifastat.org/ (по состоянию на 27 февраля 2019 г.).

IPCC (2018). Специальный отчет: Глобальное потепление на 1,5 ^o C . Доступно в Интернете по адресу: https://www.ipcc.ch/sr15/ (по состоянию на 1 марта 2019 г.).

Леунг Д. Ю., Караманна Г. и Мерседес Марото-Валер М. (2014). Обзор текущего состояния технологий улавливания и хранения диоксида углерода. Обновить. Sust. Energy Rev. 39, 426–443. DOI: 10.1016 / j.rser.2014.07.093

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мессен, Дж.(2010). Мочевина, Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH Verlag CmbH & Co. KGaA.

Морган Э., Мэнвелл Дж. И Макгоуэн Дж. (2014). Производство аммиачного топлива на ветроэнергетике для удаленных островов: тематическое исследование. Обновить. Энергия 72, 51–61. DOI: 10.1016 / j.renene.2014.06.034

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ни З., Ким Э. Д. и Чен Дж. (2009). Анализы хлорофилла и крахмала. Protoc. Exch .DOI: 10.1038 / nprot.2009.12

CrossRef Полный текст

Риз, М., Маркварт, К., Малмали, М., Вагнер, К., Бьюкенен, Э., Маккормик, А. и др. (2016). Выполнение мелкомасштабного процесса Габера. Ind. Eng. Chem. Res. 55, 3742–3750. DOI: 10.1021 / acs.iecr.5b04909

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сейдж Р. Ф., Пирси Р. У. и Земанн Дж. Р. (1987). Эффективность использования азота для растений C ₃ и C ₄ . Plant Physiol. 85, 355–359. DOI: 10.1104 / стр.85.2.355

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Стюарт, У. М., и Робертс, Т. Л. (2012). Продовольственная безопасность и роль удобрений в ее поддержании. Proc. Англ. 46, 76–82. DOI: 10.1016 / j.proeng.2012.09.448

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Стайринг, П., и Янсен, Д. (2011). Улавливание и использование углерода в «зеленой» экономике. Йорк: Центр фьючерсов с низким содержанием углерода.

Таллаксен, Дж., Бауэр, Ф., Хельтеберг, К., Риз, М., и Альгрен, С. (2015). Азотные удобрения, произведенные с использованием энергии ветра: парниковые газы и энергетический баланс производства аммиака в масштабах местного населения. J. Clean. Prod. 107, 626–635. DOI: 10.1016 / j.jclepro.2015.05.130

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вилла Сарагоса, А. П. (2018). Основы оценки воздействия на окружающую среду процессов использования диоксида углерода. Докторская диссертация, Университет Шеффилда, Великобритания .Доступно в Интернете по адресу: http://etheses.whiterose.ac.uk/21037/ (по состоянию на 28 мая 2019 г.).

Что такое удобрение на основе мочевины? | Home Guides

Лесли Роуз Обновлено 17 декабря 2018 г.

Мочевина — это недорогая форма азотных удобрений с соотношением NPK (азот-фосфор-калий) 46-0-0. Хотя мочевина естественным образом вырабатывается людьми и животными, синтетическая мочевина производится с безводным аммиаком. Хотя мочевина часто предлагает садоводам больше азота по самой низкой цене на рынке, при внесении мочевины в почву необходимо принимать специальные меры, чтобы предотвратить потерю азота в результате химической реакции.

Производственный процесс

Мочевина производится, когда диоксид углерода взаимодействует с безводным аммиаком. Этот процесс происходит под сильным давлением, при температуре 350 градусов по Фаренгейту. Мочевина перерабатывается, чтобы получить форму гранул или твердых шариков, известных как гранулы. Сухая мочевина очень растворима, и до использования ее необходимо хранить вдали от влаги.

Как использовать мочевину

Когда мочевина помещается на поверхность почвы, происходит химическая реакция, которая превращает мочевину в бикарбонат аммония.Аммоний превратится в газ, который, если его не защитить, будет утерян. Это означает, что для максимальной эффективности мочевину следует смешивать с почвой. Это можно сделать либо путем разбрызгивания мочевины с последующим ее вспахиванием в почву, либо путем впрыскивания мочевины в почву. Это также можно сделать путем разбрызгивания мочевины с последующим интенсивным орошением, чтобы вытолкнуть растворенную мочевину в почву.

Преимущества мочевины

Как правило, мочевина обеспечивает наибольшее количество азота при минимальных затратах.Его легко хранить, и он не представляет опасности возгорания при длительном хранении. Мочевину можно смешивать с другими удобрениями или вносить отдельно. Для растений, которые любят кислые почвы, мочевина — одно из лучших удобрений для подкисления почвы. Для садоводов, выращивающих такие культуры, как кукуруза, клубника, черника и другие тяжелые азотные удобрения, мочевина станет незамедлительным и мощным источником азота.

Недостатки мочевины

В результате химической реакции, которая происходит при внесении мочевины в почву, необходимо соблюдать особую осторожность, чтобы гарантировать, что азот не теряется при испарении аммония.Это может сделать мочевину непрактичной для садоводов, имеющих дело с большими участками земли. Высокая растворимость мочевины также требует условий хранения в сухом виде.

Как быстро удобрения на основе мочевины становятся доступными для растений? | Home Guides

Мочевина обеспечивает рентабельный способ добавить в вашу почву важное питательное вещество: азот. Мочевину, которую часто продают в виде гранул, которую вы рассыпаете по саду и двору, чтобы стимулировать цвет и рост растений, необходимо полить или обработать почву в течение двух дней, чтобы растения могли получить доступ к как можно большему количеству азота.

Как работает мочевина

Растения не могут есть мочевину в том виде, в каком вы ее разложили по двору. Вместо этого заводы используют побочные продукты, образующиеся, когда мочевина начинает разлагаться. Мочевина сначала распадается на аммоний, а затем превращается в нитрат. Этот распад начинается сразу после внесения мочевины, поэтому вы должны работать быстро, чтобы внести ее в почву, желательно в течение двух дней. Аммоний может выделяться в виде газа, если гранулы лежат на поверхности, уменьшая количество материала, который превращается в полезный нитрат в почве.

Добавление мочевины

Когда вы ожидаете дождя в течение следующего дня или около того, нет необходимости вносить удобрения в почву. Он смывается с почвой вместе с дождем, а влага помогает активировать химический процесс, который превращает мочевину в азотистое соединение. Этот процесс начинается через два-четыре дня после того, как мочевина коснется почвы, в зависимости от влажности почвы и pH. Если в прогнозе нет дождя, полейте мочевину в почву с помощью разбрызгивателей или превратите ее в верхний дюйм почвы с помощью шпателя.

Как долго это работает

Азот из мочевины остается в почве до тех пор, пока растения не израсходуют его или не выщелачивают водой. Время, в течение которого он доступен, варьируется в зависимости от того, сколько растений питает мочевина и сколько осадков выпадает в данной местности. Даже если некоторое количество останется в почве, когда вы будете готовы добавить больше удобрений, этого может быть недостаточно для поддержки растений в следующем сезоне. Проверка уровня азота с помощью наборов для самопроверки позволяет узнать, когда пора добавить больше мочевины.

Почему важен азот

Азот помогает многим растениям дать толчок в течение их цикла роста, помогая им развивать более сильные клетки для фотосинтеза. Он также помогает производить и хранить белки, необходимые для выживания растений. У многих растений он помогает развить темно-зеленый цвет, признак того, что фотосинтез работает хорошо. Когда листья начинают желтеть, это может быть связано с недостатком азота.

Пять вещей, которые вы должны знать об использовании удобрений на основе мочевины

Присоединяйтесь к нашему форуму сейчас и
Задайте любой вопрос БЕСПЛАТНО

Станьте участником Smart Fertilizer Knowledge Hub

Сообщество экспертов по питанию растений

Спасибо за участие и добро пожаловать на наш форум!

Присоединяйтесь к нашему форуму сейчас и
Задайте любой вопрос БЕСПЛАТНО

Станьте участником Smart Fertilizer Knowledge Hub

Сообщество экспертов по питанию растений

Спасибо за участие и добро пожаловать на наш форум!

1.Мочевина не всегда была основным источником азота для сельскохозяйственных культур

Мочевина была впервые синтезирована немецким химиком Фридрихом Велером в 1828 году. До этого времени органические источники азота, такие как моча, ночная почва, навоз и компост, были единственными средствами доставки этого важного макроэлемента в почву.

Рекомендуемая литература: POTASIO EN LAS PLANTAS

Другие химические соединения использовались в качестве популярных удобрений в течение последнего столетия. Аммиачная селитра (N2h5O3.) является одним из таких соединений и имеет рейтинг NPK 34-0-0. Мочевина, с другой стороны, имеет класс NPK 46-0-0, что делает ее более экономичной для транспортировки. Девяносто процентов производимой синтетической мочевины сейчас идет на удобрения.

Пожалуйста, присоединяйтесь к нашему бесплатному еженедельному вебинару

Нажмите кнопку, и наш чат-бот поможет вам зарегистрироваться

Присоединяйтесь к вебинару

2. Примеси и неправильное использование мочевинных удобрений могут повредить растения

Обычной примесью удобрений на основе мочевины является биурет (C2H5N3O2), который может расщепляться в почве, но делает это в течение длительного периода времени, и при этом является фитотоксичным.

Как и любой другой источник азота, мочевина сама по себе может повредить растения: азот ухудшает или полностью препятствует прорастанию семян, а слишком большое количество азота может вызвать «ожог» растений.

3. Существующие почвенные бактерии разрушают мочевинные удобрения

Первым шагом в обеспечении доступа растений к азоту мочевины (Ch5N2O) является его преобразование либо в аммиак (Nh4), либо в ионы аммония (Nh5 +) и ионы бикарбоната (HCO3-). Встречающиеся в природе почвенные бактерии — широко известные как аммиакокисляющие бактерии (АОБ) — быстро добиваются этого с помощью фермента уреазы.

После этого в процессе нитрификации аммиак окисляется до нитрита. Нитрит окисляется до нитрата нитритокисляющими бактериями (NOB).

Как аммоний, так и нитрат являются формами азота, которые наиболее легко усваиваются растениями.

4. Мочевина удобрений воздействует на почву pH

В процессе нитрификации увеличивается количество свободных ионов водорода (H +) в почве, что создает кислотность.Кроме того, когда растения поглощают ионы аммония (Nh5 +), они также выделяют ионы водорода в почву.

Таким образом, необходимо соблюдать осторожность, чтобы нейтрализовать избыточную кислотность, используя такие соединения, как эффективный карбонат кальция (ECC).

Легко составьте план внесения удобрений с помощью нашего программного обеспечения

Начните использовать и увеличьте урожай до 40%

Создайте свой план

5. Здоровый рост растений зависит от качества, а не от количества

Как упоминалось выше, слишком много мочевины и, как следствие, слишком много азота может иметь негативное воздействие на растения.Это также может иметь негативное влияние на окружающую среду: нитраты очень подвижны в воде, а вымывание в результате сельского хозяйства вредно для водных путей.
Рекомендуемая литература: EL FÓSFORO EN SUELO Y AGUA

Таким образом, хотя карбамидные удобрения в целом являются экологически безопасным и экономичным выбором, при их применении необходимо соблюдать осторожность, чтобы обеспечить максимальную пользу для ваших культур с минимальным воздействием на окружающую среду.

Используя SMART! Инструменты сельского хозяйства могут помочь сделать этот выбор.Фактически, в нашем программном обеспечении есть специальная функция для внесения удобрений перед посадкой, в которой учитываются различные формы азота (мочевина, аммоиний и нитрат), чтобы уменьшить потери и вымывание. Это позволяет пользователю не только экономить деньги и избегать нанесения ущерба окружающей среде, но и более эффективно вносить питательные вещества в урожай.

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

• Рекомендует идеальную смесь / смеси удобрений
• Экономия до 50% на удобрениях
• Исчерпывающие данные по сотням сортов сельскохозяйственных культур
• Интерпретирует результаты тестов для любого метода экстракции

Попробовать наше программное обеспечение сейчас

Вы хотите прочитать статью полностью? Оставьте пожалуйста свой электронный адрес

Мы регулярно обновляем нашу базу статей, а также работаем над качеством материалов.Оставьте свой адрес электронной почты и всегда получайте новые статьи в нашей еженедельной рассылке. Узнай первым, не упускай важного!

Мочевина удобрения — обзор

4.1.1 Влияние азотных удобрений на биоразнообразие почвы

Разнообразие бактерий — Азотные удобрения могут напрямую влиять на разнообразие почвенных бактерий, изменяя химический состав почвы. При высоких дозах удобрения на основе аммония и мочевины могут подавлять почвенные микроорганизмы из-за токсичности аммиака и увеличения ионной силы (Eno et al., 1955; Omar and Ismail, 1999). Неорганические азотные удобрения часто поставляются в виде NH ₄ ⁺ , который выделяет ионы H ⁺ при окислении и снижает pH почвы (Magdoff et al., 1997). Обычно это снижает микробное разнообразие почвы (Fierer, Jackson, 2006; Zhang et al., 2015). Несмотря на множество исследований, показывающих, что высокие уровни поступления синтетического азота негативно влияют на сообщества почвенных бактерий (Fierer et al., 2012; Frey et al., 2014; Treseder, 2008; Wallenstein et al., 2006), наш метаанализ показал что высокие нормы внесения азотных удобрений не оказали значительного отрицательного воздействия на бактериальное биоразнообразие. Кроме того, низкие нормы внесения азотных удобрений увеличивают разнообразие бактерий. В то время как значительное сокращение разнообразия с более высокими по сравнению с более низкими поступлениями азота подтверждает, что внесение удобрений может отрицательно влиять на разнообразие бактерий (например,грамм. Фирер и др., 2012; Poulsen et al., 2013; Сулейман и др., 2016; Wood et al., 2015), наши данные подчеркивают, что ответы сильно различаются. Эту изменчивость часто можно объяснить различиями в условиях участков между исследователями (Fierer et al., 2012), где удобрения могут по-разному влиять на другие факторы, влияющие на биоразнообразие почвы, такие как синтетические свойства почвы, продуктивность растений, разнообразие растений и органическое вещество почвы. содержание.

Наши результаты показывают, что вызванные удобрением изменения в содержании органического вещества почвы (ПОВ) особенно важны в опосредовании реакции бактериального разнообразия на добавление азота.А именно, мы обнаружили, что бактериальное разнообразие увеличивалось (~ 6%), когда азот применялся в качестве органического удобрения или в виде комбинации неорганических и органических азотных удобрений. Кроме того, внесение азотных удобрений увеличивало микробное разнообразие, когда исследования проводились в течение более 5 лет, даже когда азот вносился в больших количествах. В обоих случаях азотные удобрения, вероятно, привели к накоплению ПОВ либо непосредственно за счет внесения органических материалов, либо за счет вызванного удобрениями увеличения поступления углерода растительного происхождения в почву (Belay-Tedla et al., 2009; Чен и др., 2018; Rasse et al., 2005; Zhang et al., 2017b). SOM увеличивает доступность ресурсов для почвенных микробов (Hao and Chang, 2002; Mooleki et al., 2002), он улучшает физические свойства почвы, такие как структура, аэрация, дренаж и водоудерживающая способность (Miller et al., 2002; Reynolds et al. , 2003; Whalen and Chang, 2002) и защищает от колебаний pH. Наши результаты показывают, что методы управления, которые увеличивают ввод и удержание ПОВ, могут работать на сохранение или поощрение бактериального биоразнообразия почвы.Дальнейшие исследования, оценивающие роль поправок к ЗВЛ в сдерживании потерь биоразнообразия от синтетических поступлений азота, и, в частности, понимание количества ЗВЛ, необходимого для предотвращения негативных воздействий, будут полезны при принятии управленческих решений.

Разнообразие грибов — Разнообразие грибов постоянно увеличивается с поступлением азота. Положительное влияние добавления азота на таксоны грибов, отличных от экто- и арбускулярных микоризных грибов, наблюдалось в различных экосистемах умеренного пояса, включая сосновые леса (Weber et al., 2013), смешанные лиственные породы (Morrison et al., 2016) и луга (Chen et al., 2018). Похоже, что это увеличение разнообразия может быть вызвано, в частности, увеличением разнообразия и богатства определенных функциональных и / или таксономических групп, в частности аскомицетов, сапротрофов и дрожжей (Morrison et al., 2016; Weber et al., 2013). Механизмы, которые приводят к увеличению сапрофитного разнообразия с добавками азота, неясны. Тем не менее, похоже, что подобно ответам бактериального сообщества, грибное сообщество могло иметь увеличенное количество видов с более копиотрофным образом жизни, таких как дрожжи, которые одновременно обладают большей генетической способностью к поглощению неорганического N, чем другие группы грибов ( Треседер и Леннон, 2015).Кроме того, доступность P может опосредовать реакцию грибного сообщества на добавление азота (Lauber et al., 2008). Повышенное разнообразие грибов может быть вызвано, по крайней мере частично, снижением pH, вызванным азотными удобрениями. Это изменение может усилить процессы выветривания, которые высвобождают P и повышают активность фосфатазы (Chen et al., 2018; Marklein and Houlton, 2012; Vitousek et al., 2010). Однако механистические связи между плодородием почвы и разнообразием сапрофитных грибов еще предстоит изучить.

Другой возможный механизм положительного воздействия азотных удобрений на разнообразие грибов — косвенное изменение состава растительного сообщества.Пятьдесят процентов исследований разнообразия грибов в нашем анализе проводились на пастбищах, где поступление азота обычно снижает разнообразие растительных сообществ, способствуя развитию быстрорастущих видов, питающихся питательными веществами (Chen et al., 2018; Clark and Tilman, 2008; Roth et al. ., 2013). Некоторые исследования связывают потерю биоразнообразия растений с утратой биоразнообразия почвы (Fanin et al., 2018; Kowalchuk et al., 2002; Wagg et al., 2011), таким образом предполагая, что поступление азота в невозделываемые экосистемы может привести к утрате биоразнообразия почвы. .Однако утрата биоразнообразия растений из-за добавления азота непредсказуемо снижает биоразнообразие почвы (Chen et al., 2018; Fierer and Jackson, 2006). Это говорит о том, что механизмы, действующие на наземное разнообразие, не переносятся аналогичным образом на подземную систему (Chen et al., 2018; Tedersoo et al., 2014). Требуется дополнительная работа, чтобы связать структуру надземной и подземной экосистемы и изменения в ней после экологических нарушений (Kardol and De Long, 2018).

Разнообразие AMF —Внесение азотных удобрений в количествах, превышающих 150 кг N га ^{— 1} год ^{— 1} , или внесение удобрений более 5 лет значительно снизило разнообразие AMF (- 20% и — 10%).Это может быть вызвано сокращением численности видов AMF после внесения азотных удобрений (Egerton-Warburton and Allen, 2000; Johnson et al., 1991) из-за изменений химического состава почвы и pH (Dumbrell et al., 2010; Liu et al. ., 2012; Qin et al., 2015) или сокращение инвестиций растений в ресурсы для AMF в условиях высокого азота (Treseder, 2004). С другой стороны, поступление азота может способствовать распространению таксонов AMF, которые вытесняют таксоны, которые не процветают в условиях, богатых азотом, что снижает разнообразие (Johnson, 2010; Johnson et al., 2015; Лю и др., 2015). Механизм, с помощью которого азотные удобрения уменьшают разнообразие AMF, по-видимому, зависит от конкретной местности. Например, разнообразие пастбищ C4 уменьшилось из-за распространения конкурирующих видов гломеромицетов, в то время как на пастбищах C3 произошло общее снижение видового богатства (Egerton-Warburton et al., 2007). При внесении азотных удобрений в малых количествах или в краткосрочных исследованиях не наблюдалось влияния внесения азотных удобрений на разнообразие AMF, что позволяет предположить, что величина и направление реакции разнообразия сообщества AMF регулируются пороговым значением нормы внесения азота или совокупным количеством азота.Этот порог может быть определен стехиометрическими соотношениями C: N и N: P в системах. Низкая доступность C в сочетании с высокой доступностью N может значительно изменить конкурентные отношения в сообществах AMF, что приведет к размножению копиотрофных видов и снижению равномерности (Leff et al., 2015; Verbruggen and Kiers, 2010). Более того, в почвах с низким содержанием фосфора азотные удобрения имеют тенденцию усугублять зависимость растений-хозяев от AMF для поглощения P, тем самым способствуя видовому разнообразию AMF (Egerton-Warburton et al., 2007). В заключение, наши результаты показывают, что азотные удобрения, вносимые в больших количествах и в течение длительного времени, вероятно, уменьшат разнообразие сообществ AMF, и мы предполагаем, что эти эффекты будут особенно выражены в системах с низким содержанием углерода в почве и высокой концентрацией фосфора. Это делает агроэкосистемы, особенно те, которые традиционно управляются многократным добавлением азота в больших количествах, особенно уязвимыми к утрате разнообразия AMF.

Разнообразие почвенной фауны — На разнообразие почвенной фауны отрицательно повлияли поступления синтетического азота, но только в том случае, если они поступали в количестве, не превышающем 150 кг N га ^{— 1} год ^{— 1} .Кроме того, отрицательное влияние азотных удобрений на разнообразие почвенной фауны было обнаружено в исследованиях продолжительностью менее 5 лет (но не в долгосрочных исследованиях). Почвенные нематоды часто подвергаются негативному воздействию азота (Wei et al., 2012). Однако реакция на добавление азота обычно различается среди групп, питающихся нематодами (Liang et al., 2009; Sarathchandra et al., 2001), при этом количество питающихся грибами линейно уменьшается в ответ на добавление азота (Hu et al., 2010; Liang et al. , 2009) и бактериальные питатели, стимулируемые низкими дозами азота, т.е.е., демонстрируя горбатые отношения (Wei et al., 2012). Кроме того, реакции разнообразия питающихся растениями нематод часто меняются со временем после внесения удобрений (Liang et al., 2009) и сильно зависят от видов сельскохозяйственных культур или изменений в составе видов растений после внесения удобрений. Другая почвенная фауна, такая как коллемболы, может быть не особенно чувствительна к азотным удобрениям (например, Coulibaly et al., 2017). Эта изменчивость реакции среди групп почвенной фауны и внутри них может объяснить, почему только низкие поступления синтетического азота и краткосрочные исследования отрицательно сказались на биоразнообразии.А именно, исследования, включенные в этот анализ, включали очень разнообразную группу организмов (то есть нематоды, коллемболы и клещи), и стохастичность организмов, включенных в категории, может сильно повлиять на результаты. В качестве альтернативы исчезновение отрицательных эффектов азота при более высоких нормах внесения азотных удобрений и в более долгосрочных исследованиях может быть связано с вызванным азотом увеличением поступления углерода в растения. Повышенное поступление углерода в растения способствует разнообразию почвенной фауны за счет увеличения доступности пищи (например, ПОВ, микробные сообщества или другая почвенная фауна; Wang et al.