uit Havlin, Beaton, Tisdale en Nelson (1999)
watervrij NH3
watervrij NH3 bevat 82% N, de hoogste hoeveelheid N-meststof. In sommige opzichten gedraagt NH3 zich als water, omdat ze beide vaste, vloeibare en gasvormige toestanden hebben. De grote affiniteit van watervrij NH3 voor water blijkt uit de oplosbaarheid. Hierdoor wordt NH3 snel geabsorbeerd door water in menselijk weefsel. Omdat NH3 zeer irriterend is voor de ogen, longen en huid, moeten altijd veiligheidsmaatregelen worden genomen bij watervrij NH3 gebruik., Veiligheidsbrillen, rubberen handschoenen en een NH3 gasmasker zijn vereiste veiligheidsuitrusting. Een grote container met water aan de NH3-tank is ook nodig voor het wassen van huid en ogen blootgesteld aan NH3. Onder normale atmosferische omstandigheden kookt watervrij NH3 in een open vat en ontsnapt in de atmosfeer. Om ontsnapping te voorkomen, wordt het opgeslagen onder druk en/of koeling (-28F), zoals vaak gebeurt bij grote, moderne bulk-opslagfaciliteiten. Wanneer vloeibare NH3 wordt vrijgegeven uit een drukvat, zet het snel uit, verdampt, en produceert een witte wolk van waterdamp., Deze wolk wordt gevormd door de condensatie van water in de lucht rond de vloeibare NH3 als het verdampt.
omdat watervrij NH3 een gas is bij atmosferische druk, kunnen sommige tijdens en na het aanbrengen aan de bovengrondse atmosfeer verloren gaan. Als de grond hard of vol kluiten is tijdens het aanbrengen, zal de spleet achter het applicatorblad niet sluiten of vullen, en sommige NH3 zal ontsnappen naar de atmosfeer. Watervrije NH3 converters worden vaak gebruikt om de behoefte aan diepe injectie en pre-applicatiebewerking te verminderen., De converters dienen als drukverwijderingskamers voor gecomprimeerde watervrije NH3 opgeslagen in de applicator of verpleegkundige tank. An-hydrous NH3 bevriest als het uitzet in de convertors, het scheiden van de vloeibare NH3 van de damp en sterk verminderen van de druk. De temperatuur van vloeibare NH3 is ongeveer-32C (- 26F). Ongeveer 85% van de watervrije NH3 verandert in vloeistof; de rest blijft in dampvorm. De vloeistof stroomt door de zwaartekracht door middel van regelmatige applicatie-apparatuur in de bodem. Damp verzameld aan de bovenkant van de convertor wordt geïnjecteerd in de grond op de gebruikelijke manier.
RETENTIEZONES., Direct na injectie van NH3 in de bodem ontstaat een gelokaliseerde zone hoog in zowel NH3 als NH4. De horizontale, ruwweg cirkelvormige tot ovale zone is ongeveer I-X tot 5 in. in diameter, afhankelijk van de methode en de snelheid van toepassing, afstand, bodemtextuur en bodemvochtgehalte. Verticale beweging is normaal gesproken ongeveer 2 in., met het grootste deel ervan gericht op het bodemoppervlak. Een aantal tijdelijke maar dramatische veranderingen doen zich voor in NU3-retentiezones die de chemische, biologische en fysische bodemomstandigheden in de retentiezone aanzienlijk beïnvloeden., Enkele van de voorwaarden die zich ontwikkelen omvatten
1 .Verhoogde concentraties van NH3 en NH4+ (1.000 tot 3.000 ppm).
2. pH stijgt tot 9 of hoger.
3. N02-stijgt tot 100 ppm of meer.
4. Osmotische Zuiging van bodemoplossing die 10 bar overschrijdt.
5. Lagere populaties van bodemmicro-organismen.
6. Oplosbaarheid van OM.
vrij NH3 is uiterst toxisch voor micro-organismen, hogere planten en dieren. Het kan gemakkelijk celmembranen binnendringen, die relatief ondoordringbaar zijn tot N ” 4+. Er is een zeer nauw verband tussen pH en concentratie van vrije of niet-geïoniseerde NH3 en NH4+., Tussen pH 6,0 en 9,0 is er een 500-voudige vouw in de NH3-concentratie (Fig. 4.35). Figuur 4.42 geeft een schematisch overzicht van de effecten van pH, osmotische zuiging en/of NH4+ concentratie op de vorming van N02 – en N03-de invloed van hoge osmotische zuiging of NH4+ in de bodemoplossing is voornamelijk op Nitrosomonas bacteriën. De activiteit wordt vertraagd door pH-waarden boven 8,0, vooral in aanwezigheid van grote hoeveelheden NH3. N02-accumuleert bij pH-waarden tussen 7 en 8, terwijl onder pH 7, N03-overvloedig wordt., NH3 gaat verloren aan de atmosfeer als het snel reageert met water en verschillende organische en anorganische bodemcomponenten. Mogelijke NH3-retentiemechanismen zijn als volgt:
1. Chemische stof
a. NH3 + H+ —NH4+
b. NH3 + H20 — NH4+ + OH-
C. reactie van NH3 met OH-groepen en strak gebonden water van kleimineralen.
d. reactie met water van hydratatie rond de uitwisselbare kationen op het uitwisselingscomplex.
E. reactie met OM.
2. Fysische
a. NH4+ – fixatie door uitzetting van kleimineralen. adsorptie door kleimineralen en organische componenten door H-binding.,
het relatieve belang van deze mechanismen varieert van bodem tot bodem en wordt ook beïnvloed door milieuomstandigheden. De capaciteit van de bodem om NH3 vast te houden neemt toe met het vochtgehalte van de bodem, waarbij de maximale NH3-retentie optreedt op of in de buurt van de veldcapaciteit. Naarmate de bodem droger of natter wordt dan veldcapaciteit, verliezen ze hun vermogen om NH3 vast te houden. De grootte van de initiële NH3-retentiezone neemt af met toenemende bodemvochtigheid. Diffusie van NH3 vanuit de injectiezone wordt belemmerd door hoge bodemvochtigheid, vanwege de sterke affiniteit van NH3 voor water., De NH3-capaciteit van de bodem neemt toe met het kleigehalte. NH3 beweging is groter in zandgrond dan in kleigrond omdat NH3 vrijer kan diffunderen in de grotere poriën in grofgetextureerde bodems. Bodemtextuurverschillen in NH3-retentie worden vaak verduisterd door andere eigenschappen, zoals OM en vochtgehalte. Zoals te verwachten is, neemt de NH3-retentie toe met een toenemende injectiediepte en varieert deze aanzienlijk, afhankelijk van de bodemeigenschappen en-omstandigheden., Studies hebben aangetoond dat een injectiediepte van 5 cm effectief was voor een slib leem grond, maar plaatsing op 10 cm was noodzakelijk in een fijne, zandige leem grond. In droge grond neemt het NH3-verlies af met toenemende plaatsingsdiepte (Fig. 4.43). Bij een gegeven snelheid neemt de NH3 die per volume-eenheid grond wordt toegepast, af bij het ontvouwen van de injectieafstand. Met de grotere retentie bereikt met smalle afstanden, is er minder kans op NH3 – verlies, met name in zandgronden met beperkte capaciteit voor het houden van NH3-de Om-component van de bodem draagt aanzienlijk bij aan NH3-retentie., Ten minste 50% van de NH3-opslagcapaciteit van bodems wordt toegeschreven aan OM. De aard en omvang van veranderingen in bodemeigenschappen met NH3-toepassingen kunnen een belangrijke invloed hebben op de gewasrespons op n-meststoffen. De hoge concentratie van NH3 en NH4+, die een hoge bodem pH en een hoog osmotisch potentieel produceert, resulteert in een gedeeltelijke en tijdelijke sterilisatie van de bodem binnen de retentiezone (tabel 4.24). Bacteriële activiteit wordt waarschijnlijk het meest beïnvloed door vrije NH3, terwijl schimmels worden depressief door een hoge pH., Gedeeltelijk gesteriliseerde omstandigheden in het midden van de retentiezone zijn bekend om aan te houden voor zo lang als enkele weken. Een snel herstel in de activiteit van bacteriën en actinomycetes komt over het algemeen voor. Als gevolg van verminderde microbiële activiteit zal nitrificatie van NH4+ tot N02 – en N03 – worden verminderd totdat de omstandigheden weer normaal zijn. Hoge concentraties van NH3, NH4+ en N02-kunnen kiemende zaailingen ernstig beschadigen (Fig. 4.44). Concentraties van meer dan 1.000 ppm NH3 in de buurt van het zaad werden geassocieerd met aanzienlijke reducties in maïsplanten., Diepere injectie compenseert de schadelijke effecten van hoge NH3-snelheden meer dan het verlengen van de tijd voor de NH3-effecten om te verdwijnen. Een grotere afstand tussen de NH3-injectie zou ook het schadelijke effect van grote hoeveelheden NH3 verminderen – de OH-die door de reactie van watervrij NH3 in de bodem wordt geproduceerd, zal de bodem OM oplossen of oplossen. De meeste van deze effecten op OM zijn slechts tijdelijk. Solubilisatie van OM kan tijdelijk de beschikbaarheid van voedingsstoffen in verband met OM verhogen. Er zijn contrasterende gunstige en schadelijke effecten op de bodemstructuur gemeld na het gebruik van watervrije NH3., Verschillende langetermijnstudies hebben geen verschil aangetoond tussen N-bronnen over de fysische eigenschappen van de bodem. De aantasting van de bodemstructuur zal naar verwachting niet ernstig of blijvend zijn, behalve in situaties met bodem met een laag OM, waarin elke verandering of verlies van OM waarschijnlijk schadelijk zou zijn.