De Havlin, Beaton, Tisdale et Nelson (1999)
NH3 anhydre
Le NH3 anhydre contient 82% d’azote, la plus grande quantité de tout engrais à base d’azote. À certains égards, le NH3 se comporte comme de l’eau, car ils ont tous deux des états solides, liquides et gazeux. La grande affinité du NH3 anhydre pour l’eau résulte de sa solubilité. En conséquence, le NH3 est rapidement absorbé par l’eau dans les tissus humains. Étant donné que le NH3 est très irritant pour les yeux, les poumons et la peau, des précautions de sécurité doivent toujours être prises avec l’utilisation de NH3 anhydre., Des lunettes de sécurité, des gants en caoutchouc et un masque à gaz NH3 sont des équipements de sécurité requis. Un grand récipient d’eau fixé au réservoir de NH3 est également nécessaire pour laver la peau et les yeux exposés au NH3. Dans des conditions atmosphériques normales, le NH3 anhydre dans un récipient ouvert bout et s’échappe dans l’atmosphère. Pour éviter toute fuite, il est stocké sous pression et/ou réfrigéré (-28F), comme cela se fait souvent dans les grandes installations modernes de stockage en vrac. Lorsque le NH3 liquide est libéré d’un récipient sous pression, il se dilate rapidement, se vaporise et produit un nuage blanc de vapeur d’eau., Ce nuage est formé par la condensation de l’eau dans l’air entourant le NH3 liquide lorsqu’il se vaporise.
comme le NH3 anhydre est un gaz à pression atmosphérique, une partie peut être perdue dans l’atmosphère aérienne pendant et après l’application. Si le sol est dur ou plein de mottes pendant l’application, la fente derrière la lame de l’applicateur ne se fermera pas ou ne se remplira pas, et du NH3 s’échappera dans l’atmosphère. Les convertisseurs NH3 anhydre sont souvent utilisés pour réduire le besoin d’injection profonde et de travail du sol avant application., Les convertisseurs servent de chambres de dépressurisation pour le NH3 anhydre comprimé stocké dans l’applicateur ou le réservoir infirmier. Le NH3 an-hydraté gèle pendant qu’il se dilate dans les convertisseurs, séparant le NH3 liquide de la vapeur et réduisant considérablement la pression. La température du liquide NH3 est d’environ – 32C (- 26F). Environ 85% du NH3 anhydre se transforme en liquide; le reste reste sous forme de vapeur. Le liquide s’écoule par gravité à travers un équipement d’application régulier dans le sol. La vapeur recueillie au sommet du convertisseur est injectée dans le sol de la manière habituelle.
zones de rétention., Immédiatement après l’injection de NH3 dans le sol, une zone localisée riche en NH3 et NH4 est créée. La zone horizontale, à peu près circulaire à ovale est d’environ I – X à 5 po. de diamètre, selon la méthode et le taux d’application, l’espacement, la texture du sol et de l’humidité du sol. Le mouvement Vertical est normalement d’environ 2 po., avec la plus grande partie dirigée vers la surface du sol. Un certain nombre de changements temporaires mais spectaculaires se produisent dans les zones de rétention du NU3 qui influencent de manière marquée les conditions chimiques, biologiques et physiques du sol dans la zone de rétention., Certaines des conditions qui se développent comprennent
1 .Augmentation des concentrations de NH3 et de NH4 + (1 000 à 3 000 ppm).
2. le pH augmente à 9 ou plus.
3. N02-augmente à 100 ppm ou plus.
4. Aspiration osmotique de la solution de sol qui dépasse 10 bars.
5. Populations inférieures de microorganismes du sol.
6. Solubilisation de L’OM.
le NH3 libre est extrêmement toxique pour les micro-organismes, les plantes supérieures et les animaux. Il peut facilement pénétrer les membranes cellulaires, qui sont relativement imperméables à N »4+. Il existe une relation très étroite entre le pH et la concentration de NH3 et de NH4+libres ou non ionisés., Entre un pH de 6,0 et 9,0, la concentration de NH3 est multipliée par 500 (fig. 4.35). La Figure 4.42 résume schématiquement les effets du pH, de l’aspiration osmotique et/ou de la concentration de NH4+ sur la formation de N02 – et N03 The l’influence de l’aspiration osmotique élevée ou du NH4+ dans la solution du sol est principalement sur les bactéries Nitrosomonas. L’activité est retardée par des valeurs de pH supérieures à 8,0, en particulier en présence de grandes quantités de NH3. N02-s’accumule à des valeurs de pH comprises entre 7 et 8, alors qu’en dessous de pH 7, N03 – devient abondant., Le NH3 est perdu dans l’atmosphère s’il réagit rapidement avec l’eau et divers composants organiques et inorganiques du sol. Les mécanismes possibles de rétention du NH3 sont les suivants:
1. Chimique
A. NH3 + H+ —NH4+
B. NH3 + H20 — NH4+ + OH-
C. réaction du NH3 avec les groupes OH et l’eau étroitement liée des minéraux argileux.
D. réaction avec l’eau d’hydratation autour des cations échangeables sur le complexe d’échange.
E. réaction avec OM.
2. Physique
A. NH4+ fixation par expansion des minéraux argileux.
B. Adsorption par les minéraux argileux et les composants organiques par liaison H.,
L’importance relative de ces mécanismes varie d’un sol à sol et est également influencée par les conditions environnementales. La capacité des sols à retenir le NH3 augmente avec la teneur en humidité du sol, la rétention maximale du NH3 se produisant à la capacité du champ ou à proximité. À mesure que les sols deviennent plus secs ou plus humides que la capacité du champ, ils perdent leur capacité à retenir le NH3. La taille de la zone de rétention initiale de NH3 diminue avec l’augmentation de l’humidité du sol. La Diffusion du NH3 à partir de la zone d’injection est entravée par une forte humidité du sol, ce qui explique la forte affinité du NH3 pour l’eau., La capacité de rétention du NH3 des sols augmente avec la teneur en argile. Le mouvement du NH3 est plus important dans les sols sableux que dans les sols argileux, car le NH3 peut diffuser plus librement dans les pores plus grands des sols à texture grossière. Les différences de texture du sol dans la rétention du NH3 sont souvent masquées par d’autres propriétés, telles que L’OM et la teneur en humidité. Comme on pouvait s’y attendre, la rétention du NH3 augmente avec l’augmentation de la profondeur d’injection et varie considérablement en fonction des propriétés et des conditions du sol., Des études ont montré qu’une profondeur d’injection de 5 cm était efficace pour un sol limoneux, mais un placement à 10 cm était nécessaire dans un sol limoneux fin et sableux. Dans un sol sec, la perte de NH3 diminue avec l’augmentation de la profondeur de placement (Fig. 4.43). À un rythme donné, le NH3 appliqué par unité de volume de sol diminue avec l’espacement des injections. Avec une plus grande rétention obtenue avec des espacements étroits, il y a moins de chance de perte de NH3, en particulier dans les sols sableux ayant une capacité limitée de rétention du NH3 – la composante OM des sols contribue de manière significative à la rétention du NH3., Au moins 50% de la capacité de rétention du NH3 des sols est attribuée à L’OM. La nature et l’étendue des changements dans les propriétés du sol avec les applications de NH3 peuvent avoir une incidence importante sur les réponses des cultures aux engrais azotés. La forte concentration de NH3 et de NH4+, qui produit un pH du sol élevé et un potentiel osmotique élevé, entraîne une stérilisation partielle et temporaire du sol dans la zone de rétention (tableau 4.24). L’activité bactérienne est probablement la plus affectée par le NH3 libre, tandis que les champignons sont déprimés par un pH élevé., Les conditions partiellement stérilisées au centre de la zone de rétention sont connues pour persister aussi longtemps que plusieurs semaines. Une récupération rapide de l’activité des bactéries et des actinomycètes se produit généralement. En raison de la réduction de l’activité microbienne, la nitrification du NH4+ en N02 – et N03 – sera réduite jusqu’à ce que les conditions reviennent à la normale. Des concentrations élevées de NH3, de NH4+ et de N02 – peuvent gravement endommager les plantules en germination (Fig. 4.44). Des Concentrations supérieures à 1 000 ppm de NH3 près de la graine ont été associées à des réductions substantielles des plants de maïs., Une injection plus profonde compense les effets nocifs des taux élevés de NH3 plus que de prolonger le temps de dissipation des effets du NH3. Un espacement plus étroit de l’injection de NH3 réduirait également l’effet nocif de grandes quantités de NH3 – le OH – produit par la réaction du NH3 anhydre dans le sol dissoudra ou solubilisera l’OM du sol. La plupart de ces effets sur L’OM ne sont que temporaires. La solubilisation de L’OM peut augmenter temporairement la disponibilité des nutriments associés à L’OM. Des effets bénéfiques et nocifs contrastés sur la structure du sol ont été rapportés suite à l’utilisation de NH3 anhydre., Plusieurs études à long terme n’ont montré aucune différence entre les sources D’azote sur les propriétés physiques du sol. L’altération de la structure du sol ne devrait pas être grave ou durable, sauf dans les situations impliquant des sols à faible OM, dans lesquelles toute altération ou perte de OM serait probablement nocive.