МОЧЕВИНО-ФОРМАЛЬДЕГИДНЫЕ УДОБРЕНИЯ [6]

В СССР и ряде зарубежных стран ведутся исследовательские работы ,по созданию труднорастворимого, но хорошо усвояемого растениями азотного удобрения.
Высокая растворимость и подвижность в почве азотных удобрений обычных видов не всегда полезны.

В районах

достаточного увлажнения, особенно на легких почвах, азотные удобрения, благодаря именно этой подвижности, быстро вымываются и для сельскохозяйственных растений теряются. Во влажных субтропиках СССР коэффициент использования растениями азота удобрений (чайные хозяйства) 20—25%; 50— 60% внесенного азота вымывается осадками. Значительны потери азота на легких почвах западных и некоторых центральных областей страны. Высокая подвижность азотных удобрений отрицательно влияет на использование их и в республиках Средней Азии, где они, даже если их вносят в аммиачной форме, быстро нитрифицируются и восходящими токами влаги выносятся на поверхность почвы, образуя своеобразные солевые выцветы.
В двух крайних случаях — избыточное увлажнение или сухой и жаркий климат — слишком быстрая миграция азота вниз или вверх по профилю почвы приводит к слабому использованию его растениями. Для этих областей требуется такое удобрение, которое бы постоянно находилось в том слое почвы, куда его внесли, в слое размещения основной массы корней.
Кроме того, даже самые высокие дозы труднорастворимых, но хорошо усвояемых азотных удобрений не создают избыточно вредных концентраций подвижного азота и высокого осмотического давления почвенного раствора, к которому чувствительны очень многие растения, особенно в начале своего развития. Создание удобрения, отвечающего указанным требованиям,— важная задача агрохимиков и технологов.
При компенсации мочевины с алифатическими альдегидами (формальдегидом, ацетальдегидом, пропионовым альдегидом) получаются конденсаты, содержащие азот в труднорастворимой форме. В 1916 г. Диксон и Тейлор впервые выделили и описали метиленмочевину ((NH2)2COCH2), образующуюся при определенных условиях конденсации мочевины ~с формальдегидом. Метиленмочевина гидролизуется минеральными кислотами, в холодной воде нерастворима, в горячей — отчасти.
В США в 1939 г. компания «Дюпон» получила на опытной установке конденсацией мочевины с формальдегидом удобрение, содержащее около 38% азота, основная масса которого нерастворима в холодной воде. Это удобрение назвали уреа- формом. Позже удобрения такого типа получили в ГДР и некоторых других странах.
Опыты, проведенные в США, Англии, ГДР, Японии и др. [1—4], показали, что в почве азот уреаформа очень' медленно превращается в нитратную форму и практически из почвы не вымывается, но в то же время благодаря происходящим биологическим и физико-химическим процессам он становится доступным растениям.
Необходимо отметить, что использование растениями азота мочевино-формальдегидных удобрений, изготовленных в разных
странах, колеблется в довольно широком интервале. Это связано с тем, что условия изготовления оказывают существенное влияние на химический состав этих препаратов и на доступность их азота растениям. Важное значение имеют температура, при которой производится конденсация мочевины с формальдегидом, соотношение этих компонентов в реакционной смеси, pH, продолжительность конденсации и т. п. В кислой среде первый продукт конденсации — метилолмочевина NH2CONHCH2OH — соединение, хорошо растворимое в холодной воде и сравнительно быстро гидролизующееся в почве. В ходе процесса метилолмочевина конденсируется в метилен- мочевину с выделением Н20.
NH2CONHCH2OH NH0CONHCH0 + Н20.
Метиленмочевина полимеризуется в продукт с большим или меньшим числом метиленмочевинных групп. Этот продукт — основное вещество мочевино-формальдегидных удобрений. Ценность его как источника азота для растений в значительной мере определяется его способностью к гидролизу и к расщеплению на более лабильные формы. Последнее зависит от степени полимеризации и структуры рассматриваемого вещества. Кроме основного продукта, мочевино-формальдегидные удобрения содержат метилолмочевину и небольшое количество непрореагировавшей мочевины. В зависимости от условий конденсации содержание их в удобр'ении значительно варьирует. Это вносит существенные расхождения в оценку эффективности мо- ^евино-формальдегидных удобрений.
В опытах, проведенных в США и ГДР, показано, что соотношение мочевины и формальдегида в реакционной смеси оказывает большое влияние на скорость нитрификации уреаформа в почве и на эффективность его азота (Кларк, 1956; Ансорг, 1962) [1, 2]. При отношении, близком к эквимолярному (примерно моль мочевины на моль формальдегида), нитрификация уреаформа протекала крайне медленно и азот его очень слабо усваивался растениями. При более высоком молярном отношении мочевины к формальдегиду интенсивность нитрификации уреаформа и доступность его азота растениям повышалась.
Подобные результаты получены и Научным институтом по удобрениям и инсектофунгицидам (НИУИФ). В опытах изучали препараты, синтезированные в Лаборатории химической технологии МГУ под руководством акад. С. И. Вольфковича, названные им карбамиформом (табл. 1).
Изучение образцов карбамиформа показало, что водорастворимая фракция азота обоих препаратов усваивается растениями, как и азот обычных удобрений, но существует значительное различие в усвояемости нерастворимого азота (табл. 2, 3).
Из приведенных в таблицах 2 и 3 данных видно, что нерастворимый азот карбамиформа I усваивался растениями чрез-

Содержание азота в препаратах карбамиформа

Препараты карбамиформа	Молярное отношение мочевины к формальдегиду	Содержание общего азота, %	Содержание водорастворимого азота, %	Водорастворимый азот, % от общего азота
I II	1,25:1 1,50:1	39.6 41.6	10,0 16,68	25,28 40,1

Таблица 2


Вынос азота урожаем овса в вегетационном опыте с различными препаратами карбамиформа

Удобрения	весь азот	Цоза азота, г в том	числе	Урожай сухой зеленой массы овса, г	Азот в урожае, г	Использо- v вание растениями азота из удобрения, г
		водораст воримый	водоне раствори мый
РК фон (конт
роль)	—	—	—	10,1	0,093	—
РК + мочевина	1,0	1,0	—	71,8	0,808	0,715
РК + карбами-
форм I	1,0	0,256	0,744	38,5	0,340	0,247
РК + карбами
форм I	3,0	0,768	2,232	72,3	0,815	0,722
РК + карбами
форм II	1,0	0,401	0,599	60,5	0,546	0,453
РК + карбами
форм II	3,0	1,203	1,797	' 82,3	1,557	1,464

Удобрения	Доза азота, г	Урожай сухой зеленой массы овса, г	Азот в зеленой массе овса, г	Вынос азота урожаем, г	Использование азота растениями из удобрений, %
РК фон (контроль)		14,3	0,878	0,125
РК + мочевина	0,3	38,3	1,035	0,398	90
РК + мочевина	1,0	56,4	1,560	0,880	75,5
РК + карбамиформ I			0,945	0,231	10,6
отмытый	1,0	24,4
РК + карбамиформ I				0,487	10,4
отмытый	3,5	46,9	1,035
РК + карбамиформ II				0,317	19,2
отмытый	1,0	42,9	0,740
РК + карбамиформ II отмытый	3,5	64,6	0,945	, 0,610	13,9

Таблица 3





вычайно слабо. Коэффициент использования его за один вегетационный сезон не превышал 10%, коэффициент использования нерастворимого азота карбамиформа II почти в 2 раза выше.
Эти данные хорошо коррелируют с результатами опытов по изучению превращения в почве нерастворимого азота карбамиформа I и II (табл. 4).
Таблица 4
Степень нитрификации нерастворимого азота препаратов карбамиформов I и II (опыты в лабораторных условиях, температура 25° С, влажность 60% от полной влагоемкости)

Препараты	Почва	Продолжительность компостирования с почвой, дней	% нитрифицировавшегося азота от внесенного количества
Карбамиформ I	Подзолистая суглинистая	45	0
Карбамиформ I	То же	70	22
Карбамиформ II	„ „	45	8
Карбамиформ II	» »	70	42
Карбамиформ I	Серозем	45	5
Карбамиформ I	То же	70	7
Карбамиформ II	» »	45	10,5
Карбамиформ II	” -	70	31

Большое влияние на эффективность мочевино-формальде- гидных удобрений оказывает температура конденсации мочевины с формальдегидом. При температуре 30—40° С и при оптимальном молярном отношении получают продукты с наиболее высокой усвояемостью азота, дальнейшее повышение температуры конденсации приводит к снижению эффективности получаемого продукта. Это хорошо видно по результатам опытов НИУИФ, в которых изучались отдельные препараты карбамиформа, изготовленные в лаборатории ГИАП (Государственный институт производства и проектирования азотной промышленности) при одном и том же молярном отношении мочевины и формальдегида (2: 1),но при разных температурах (табл. 5).
Препарат 36 (температура конденсации 30°С) достаточно эффективен, его нерастворимый азот хорошо усваивается растениями. Совершенно иные результаты дало испытание препарата 37, полученного при сравнительно высокой температуре конденсации 60°С. Этот препарат оказывал некоторое положительное действие на растения лишь благодаря наличию в нем водорастворимой фракции азота. Но когда эту фракцию отмыли, эффективность препарата резко снизилась. Следовательно, при современном состоянии технологии получения мо- чевино-формальдегидных удобрений температура конденсации не должна превышать 30—40°С.

Влияние температуры конденсации при получении карбамиформа на его эффективность (доза азота— 1,0 г на сосуд)

	CJ 0 о. 5	о О ю ? “о°amp; О) U. с.	Урожай овса, г
Препараты карбамиформа	lt;и щ 5 ¦=* S К lt;и о Е-* и	Содержани растворимо азота, % о щего азота парата	зерно	солома	Вынос азот урожаем, ь
Контроль (без азота)			8,2	13,1	186
Препарат 37	60	17,2	16,8	21,2	335
Препарат 36	30	26,8	25,7	28,8	638
Препарат 37, отмытый от водорастворимой фракции	60	—	10,6	14,8	275
Препарат 36, отмытый от водорастворимой фракции	30		27,7	27,8	585

В настоящее время в ГИАП (С. Д. Фридман и др.) разработаны оптимальные условия изготовления карбамиформов с высокой степенью доступности для растений водорастворимого азота:
молярное отношение мочевина : формальдегид                             2:1
температура конденсации, °С                                           30
pH реакционной смеси                             3,0
регулятор pH              НгБСиили
Н3Р04
продолжительность конденсации, час. . .              1
Состав препаратов, полученных при этих условиях, приведен в таблице 6.

Препараты	Содержание общего азота, %	Азот, растворимый в горячей воде, %	Азот, растворимой в холодной воде, %	Содержание общего нерастворимого азота в препарате после отмывания азота холодной водой, %
Карбамиформ 36 (pH регулируется добавлением H2S04)	31,9	8,7	5,4	30,0
Карбамиформ 43 (pH регулируется добавлением Н3Р04)	37,0	11,5	7,2	35,4

Таблица 6


В опытах по испытанию препаратов карбамиформа 36 и 43 их действие сравнивалось с действием обычной мочевины (табл. 7).

Эффективность мочевины и различных препаратов карбамиформа в вегетационном опыте с овсом

	Доза азота, г/сосуд	Урожай овса, г		Вынос азота, мг	Использование	Коэффициент
Источники азота		зерно	солома		растениями азота удобрений, г	использования азота удобрений, %
РК фон (контроль)		8,2	13,1	186
РК + мочевина	0,5	23,6	28,2	529	343	69
РК + мочевина	1,0	31,9	33,5	834	648	65
РК + карбамиформ 36	1,0	25,7	29,2	638	452	45
РК + карбамиформ 43 РК + карбамиформ 36	1,0	28,2	30,2	752	566	57
отмытый РК -г карбамиформ 43 отмытый	1,0	27,7	27,8	585	399	40
	1,0	28,5	28,2	662	476	48

Из таблицы 7 видно, что нерастворимый азот этих препаратов по своей доступности растениям и эффективности приближался к азоту мочевины. Если принять за 100 прибавку урожая и степень использования азота мочевины, то прибавка урожая от такой же дозы азота препаратов карбамиформа выразится величинами, приведенными в таблице 8.
T а б л иц а 8
Действие на урожай растений мочевины и карбамиформа

Виды удобрений	Прибавка урожая, %	Использование азота, %
Мочевина	100	100
Карбамиформ 36	74	70-
Карбамиформ 43	84	87
Карбамиформ 36 отмытый	82	62
Карбамиформ 43 отмытый	77	74

Важной особенностью карбамиформа, синтезированного в ГИАП (молярное отношение мочевина : формальдегид = 2:1, температура конденсации 30°С, pH смеси 3), является то, что эти препараты в отличие от препаратов, имеющихся на зарубежном рынке; могут сравнительно достаточно обеспечивать растения азотом уже в первое время после внесения даже в том случае, если полностью отмыты от водорастворимого азота. Это подтверждает опыт, в котором учет урожая овса производили до образования колоса через 45 дней после посева (табл. 9).
Растения за 45 дней из небольшой дозы карбамиформа усвоили довольно значительное количество азота. При внесении же второй дозы карбамиформа урожай стал близок к уро-

Эффективность мочевины и карбамиформа в краткосрочном вегетационном опыте с овсом

Удобрения	Урожай сухой зеленой массы, г	Содержание азота в растениях, %	Вынос азота урожаем, мг
РК — фон (контроль)	7,7	1,52	117
РК + мочевина 0,5 г азота	14,0	3,12	436
РК + мочевина 0,1 г азота	14,0	3,95	555
РК + карбамиформ 36 0,5 г азота	11,7	2,11	233
РК + карбамиформ 36 1,0 г азота	12,9	2,54	328

жаю по мочевине. Однако карбамиформ не обеспечил тот уровень концентрации усвояемого азота, который создается в почве растворимыми азотными удобрениями. Процент азота в молодых растениях, выращенных при внесении карбамиформа, был значительно ниже, чем у тех, которым давали мочевину. Но избыток растворимого азота в почве не всегда нужен, а часто бывает даже и вреден. В этом опыте первой дозы мочевины было вполне достаточно для начальных этапов роста растений, вторая доза уже не усилила их рост, а только повысила содержание азота в растениях.
В опыте с кукурузой увеличение дозы азота, внесенного в форме мочевины, вызвало даже снижение урожая, в то время как та же доза азота, внесенная с карбамиформом, дала максимальную прибавку урожая сухой массы кукурузы (табл. 10).
Таблица 10
Влияние высоких доз азота на кукурузу

Удобрение	•Доза азота, г	Урожай сухой массы кукурузы, г	Прибавка урожая от азота, г
РК — фон (контроль)	_	27,5
РК + мочевина	1,5	96,5	69,0
РК + мочевина	3,0	77,5	50,0
РК + карбамиформ 42	3,0	113,5	86,0

Постепенная гидролизация карбамиформа в почве делает это удобрение особенно эффективным для тех видов растений, которые проявляют повышенную чувствительность, особенно в первые стадии развития, к избытку усвояемого азота или к повышению осмотического давления, вызываемого внесением растворимых азотных удобрений. Например, лен-долгунец в начале своей жизни весьма чувствителен даже к умеренным до

зам азотных удобрений, поэтому считалось, что под лен нужно вносить не больше 30—40 кг азота на гектар.
Опыты, проведенные на Долгопрудной агрохимической опытной станции НИУИФ, показали, что внесение под лен карбамиформа в дозах, превосходящих обьичные нормы азота, не только не привело к каким-либо отрицательным результатам, но, наоборот, создало наиболее благоприятные условия для развития льна.
Для выяснения степени вымывания азота из различных форм удобрений при внесении их в почву провели лабораторный опыт. В почву вносили по 600 мг азота в виде аммиачной селитры, мочевины и трех образцов карбамиформа. Перемешанную с удобрениями почву помещали в сосуды Митчерлиха и промывали 2,5 л дистиллированной воды. В прошедшей через почву воде определяли содержание общего азота (табл. 11).
Таблица 11
Степень вымываемости азота из различных видов удобрений при внесении их в почву (доза азота = 600 мг)

Удобрение	Содержание водорастворимого азота, % от общего	Всего вымыто азота из почвы, мг	Вымыто азота из удобрения, мг	Степень вымываемости из удобрений,
Без азота — контроль		298
Аммиачная селитра	100	686	388	65
Мочевина	100	527	229	38
Карбамиформ I	25,6	425	127	22
Карбамиформ II	4,6	327	29	5
Карбамиформ III	9,3	353	55	9

Данные таблицы 11 показывают, что больше всего азота вымылось из аммиачной селитры, значительно меньше из мочевины, основная масса азота которой превратилась в почве в аммиачную, менее подвижную форму азота. Из карбамифор- мов вымылся только водорастворимый азот. Следует отметить, что в почве аммиачный азот аммиачной селитры и амидный азот мочевины сравнительно быстро нитрифицируется и переходит в лепшподвижное состояние, что значительно увеличивает потери азота из этих удобрений. Весь образующийся нитратный азот растения успевают полностью использовать. Поэтому потери азота из карбамиформа за счет вымывания незначительны в течение всего вегетационного периода.
Карбамиформ — перспективное удобрение не только для избыточно влажных районов Закавказья и орошаемых районов Средней Азии, но и для отдельных культур в других районах нашей страны, например для льна, некоторых овощных куль

тур и особенно для культур закрытого грунта, где требуется постоянный и оптимальный уровень снабжения растений азотом.
Несмотря на то что единица азота в карбамиформе при всех условиях будет стоить дороже, чем в обычных азотных удобрениях, использование карбамиформа для указанных выше целей весьма целесообразно.
ЛИТЕРАТУРА

1. Clark К. G., Jee Т. J. J. Agric a Food Chem. 4, N 2, 135—140 (1955).
2. A n s о г g е Н., Landwirtsch. Z. Versuchs. — Untersuchungswesen., 8, N 5, 357—368 (1962).
3. W i n s о n L. W., Long I. E. J. Sci. Food. Agric 7, 5 (1956).
4. I s h i z u k a J., Takagishi H. J. Sci. Soil a Manuze, 29, 11 (1959) ж Japan.

Еще по теме МОЧЕВИНО-ФОРМАЛЬДЕГИДНЫЕ УДОБРЕНИЯ [6]:

1. АГРОХИМИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ МОЧЕВИНЫ[3]
2. О ПРИМЕНЕНИИ МОЧЕВИНЫ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ [5]
3. ПРЕВРАЩЕНИЕ МОЧЕВИНЫ В ПОЧВЕ[1]
4. ОТРАВЛЕНИЕ МОЧЕВИНОЙ
5. Отравление карбамидом (мочевиной).
6.   Определение мочевины в сыворотке крови по цветной реакции с диацетилмонооксимом.  
7. Влияние удобрения навозом на уровень и соотношение питательных веществ, вносимых с минеральными удобрениями
8. ПРИМЕНЕНИЕ БЕСПОДСТИЛОЧНОГО НАВОЗА КАК СОСТАВНАЯ ЧАСТЬ СИСТЕМЫ УДОБРЕНИЯ Основы системы удобрения
9. Глава 8 ПОНЯТИЯ О СИСТЕМЕ УДОБРЕНИЙ И ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ СИСТЕМЫ УДОБРЕНИЯ В СЕВООБОРОТЕ
10. УДОБРЕНИЯ С АМИДНОЙ ФОРМОЙ АЗОТА
11. СЛОЖНОСМЕШАННЫЕ УДОБРЕНИЯ