Da Havlin, Beaton, Tisdale e Nelson (1999)
NH3 anidro
NH3 anidro contiene l ‘ 82% di N, la più alta quantità di qualsiasi fertilizzante N. Per alcuni aspetti NH3 si comporta come l’acqua, poiché entrambi hanno stati solidi, liquidi e gassosi. La grande affinità di NH3 anidro per l’acqua è evidente dalla sua solubilità. Di conseguenza, NH3 viene rapidamente assorbito dall’acqua nel tessuto umano. Poiché l’NH3 è molto irritante per gli occhi, i polmoni e la pelle, le precauzioni di sicurezza devono essere sempre prese con l’uso di NH3 anidro., Sono necessari occhiali di sicurezza, guanti di gomma e una maschera antigas NH3. Un grande contenitore di acqua attaccato al serbatoio NH3 è necessario anche per lavare la pelle e gli occhi esposti a NH3. In condizioni atmosferiche normali, l’NH3 anidro in una nave aperta bolle e sfugge nell’atmosfera. Per evitare la fuga, viene immagazzinato sotto pressione e / o refrigerazione (-28F), come spesso avviene in grandi e moderni impianti di stoccaggio alla rinfusa. Quando il liquido NH3 viene rilasciato da un recipiente pressurizzato, si espande rapidamente, vaporizza e produce una nuvola bianca di vapore acqueo., Questa nube è formata dalla condensazione dell’acqua nell’aria che circonda il liquido NH3 mentre vaporizza.
Poiché l’NH3 anidro è un gas a pressione atmosferica, alcuni possono essere persi nell’atmosfera fuori terra durante e dopo l’applicazione. Se il terreno è duro o pieno di zolle durante l’applicazione, la fessura dietro la lama dell’applicatore non si chiuderà o si riempirà e alcuni NH3 sfuggiranno all’atmosfera. I convertitori anidri NH3 sono spesso utilizzati per ridurre la necessità di un’iniezione profonda e di una lavorazione pre-applicazione., I convertitori fungono da camere di depressurizzazione per NH3 anidro compresso immagazzinato nell’applicatore o nel carro armato dell’infermiera. An-hydrous NH3 si congela mentre si espande nei convertitori, separando il liquido NH3 dal vapore e riducendo notevolmente la pressione. La temperatura del liquido NH3 è di circa -32C (- 26F). Circa l ‘ 85% dell’NH3 anidro si trasforma in liquido; il resto rimane in forma di vapore. Il liquido scorre per gravità attraverso apparecchiature di applicazione regolari nel terreno. Il vapore raccolto nella parte superiore del convertitore viene iniettato nel terreno nel solito modo.
ZONE DI RITENZIONE., Immediatamente dopo l’iniezione di NH3 nel suolo, una zona localizzata alta sia in NH3 che in NH4 è creata. La zona orizzontale, approssimativamente circolare-a forma ovale è di circa I-X a 5 in. di diametro, a seconda del metodo e della velocità di applicazione, spaziatura, struttura del suolo e contenuto di umidità del suolo. Movimento verticale è normalmente di circa 2 in., con la maggior parte di esso diretto verso la superficie del suolo. Un certo numero di cambiamenti temporanei ma drammatici si verificano nelle zone di ritenzione NU3 che influenzano notevolmente le condizioni chimiche, biologiche e fisiche del suolo nella zona di ritenzione., Alcune delle condizioni che si sviluppano includono
1 .Aumento delle concentrazioni di NH3 e NH4+ (da 1.000 a 3.000 ppm).
2. pH aumenta a 9 o superiore.
3. N02-aumenta a 100 ppm o più.
4. Aspirazione osmotica di soluzione di terreno superiore a 10 bar.
5. Popolazioni inferiori di microrganismi del suolo.
6. Solubilizzazione di OM.
L’NH3 libero è estremamente tossico per i microrganismi, le piante superiori e gli animali. Può facilmente penetrare le membrane cellulari, che sono relativamente impermeabili a N ” 4+. Esiste una relazione molto stretta tra pH e concentrazione di NH3 e NH4+liberi o non ionizzati., Tra pH 6.0 e 9.0, c’è una 500 volte in-piega in concentrazione di NH3 (Fig. 4.35). La figura 4.42 riassume schematicamente gli effetti del pH, dell’aspirazione osmotica e / o della concentrazione di NH4+ sulla formazione di N02 – e N03 The L’influenza dell’alta aspirazione osmotica o NH4+ nella soluzione del suolo è principalmente sui batteri Nitrosomonas. L’attività è ritardata da valori di pH superiori a 8,0, specialmente in presenza di grandi quantità di NH3. N02-si accumula a valori di pH tra 7 e 8, mentre al di sotto di pH 7, N03-diventa abbondante., L’NH3 viene perso nell’atmosfera se reagisce rapidamente con l’acqua e vari componenti organici e inorganici del suolo. I possibili meccanismi di ritenzione di NH3 sono i seguenti:
1. Chimica
a. NH3 + H+ —NH4+
b. NH3 + H20 — NH4+ + OH-
c. Reazione di NH3 con OH – gruppi e acqua strettamente legata di minerali argillosi.
d. Reazione con acqua di idratazione attorno ai cationi scambiabili sul complesso di scambio.
e. Reazione con OM.
2. Fisico
a.NH4 + fissazione espandendo minerali argillosi.
b. Adsorbimento da minerali argillosi e componenti organici attraverso H bonding.,
L’importanza relativa di questi meccanismi varia da suolo a suolo ed è influenzata anche dalle condizioni ambientali. La capacità dei suoli di trattenere NH3 aumenta con il contenuto di umidità del suolo, con la massima ritenzione di NH3 che si verifica a o vicino alla capacità del campo. Man mano che i terreni diventano più secchi o più umidi della capacità di campo, perdono la loro capacità di trattenere NH3. La dimensione della zona di ritenzione iniziale NH3 diminuisce con l’aumentare dell’umidità del suolo. La diffusione di NH3 dalla zona dell’iniezione è impedita da alta umidità del suolo, essere-causa della forte affinità di NH3 per acqua., La capacità di tenuta NH3 dei terreni aumenta con il contenuto di argilla. Il movimento NH3 è maggiore nei terreni sabbiosi rispetto ai terreni argillosi poiché NH3 può diffondersi più liberamente nei pori più grandi nei terreni a trama grossolana. Le differenze strutturali del suolo nella ritenzione di NH3 sono spesso oscurate da altre proprietà, come OM e contenuto di umidità. Come ci si potrebbe aspettare, la ritenzione di NH3 aumenta con l’aumentare della profondità di iniezione e varia considerevolmente, a seconda delle proprietà e delle condizioni del suolo., Gli studi hanno dimostrato che una profondità di iniezione di 5 cm era efficace per un terreno argilloso limo, ma il posizionamento a 10 cm era necessario in un terreno argilloso fine e sabbioso. Nel terreno asciutto, la perdita di NH3 diminuisce con l’aumentare della profondità di posizionamento (Fig. 4.43). Ad una data velocità, l’NH3 applicato per unità di volume di terreno diminuisce con la spaziatura di iniezione decrescente. Con la maggiore ritenzione ottenuta con spazi ristretti, c’è meno possibilità di perdita di NH3, in particolare nei terreni sabbiosi con capacità limitata di trattenere NH3 – La componente OM dei terreni contribuisce in modo significativo alla ritenzione di NH3., Almeno il 50% della capacità di tenuta NH3 dei terreni è attribuito a OM. La natura e l’entità dei cambiamenti nelle proprietà del suolo con le applicazioni NH3 possono avere un impatto importante sulle risposte delle colture ai fertilizzanti N. L’alta concentrazione di NH3 e NH4+, che produce un elevato pH del suolo e un elevato potenziale osmotico, provoca una sterilizzazione parziale e temporanea del suolo all’interno della zona di ritenzione (Tabella 4.24). L’attività batterica è probabilmente influenzata maggiormente dall’NH3 libero, mentre i funghi sono depressi dall’alto pH., Le condizioni parzialmente sterilizzate al centro della zona di ritenzione sono note per persistere per diverse settimane. Generalmente si verifica un rapido recupero dell’attività dei batteri e degli actinomiceti. Come conseguenza della ridotta attività microbica, la nitrificazione di NH4+ a N02 – e N03 – sarà ridotta fino a quando le condizioni non torneranno alla normalità. Alte concentrazioni di NH3, NH4+ e N02 – possono danneggiare gravemente le piantine germinanti (Fig. 4.44). Concentrazioni superiori a 1.000 ppm di NH3 vicino al seme sono state associate a sostanziali riduzioni delle piante di mais., L’iniezione più profonda compensa gli effetti nocivi degli alti tassi di NH3 più che estendere il tempo affinchè gli effetti NH3 dissipino. Il gioco più vicino dell’iniezione NH3 inoltre ridurrebbe l’effetto pregiudizievole di grandi quantità di NH3 – L’OH – prodotto dalla reazione di NH3 anidro in suolo dissolverà o solubilizzerà l’OM del suolo. La maggior parte di questi effetti sulla OM sono solo temporanei. La solubilizzazione dell’OM può aumentare temporaneamente la disponibilità di nutrienti associati all’OM. Dopo l’uso di NH3 anidro sono stati riportati effetti benefici e dannosi contrastanti sulla struttura del suolo., Diversi studi a lungo termine non hanno mostrato alcuna differenza tra le fonti N sulle proprietà fisiche del suolo. La compromissione della struttura del suolo non dovrebbe essere grave o duratura, tranne in situazioni che coinvolgono terreni a bassa OM, in cui qualsiasi alterazione o perdita di OM sarebbe probabilmente dannosa.