سماد بطيء الإطلاق

📅 آخر تحديث: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة
يُعد ثنائي يوريا الميثيلين (MDU) أحد مكونات الأسمدة الأكثر شيوعًا ذات الإطلاق المتحكم فيه . [ 1 ]

الأسمدة بطيئة الإطلاق هي أسمدة حبيبية تُطلق العناصر الغذائية تدريجيًا في التربة (أي بفترة إطلاق محددة ). [ 2 ] تُعرف الأسمدة بطيئة الإطلاق أيضًا باسم الأسمدة ذات التوافر المتحكم به، أو الأسمدة المؤجلة الإطلاق، أو الأسمدة المُقاسة الإطلاق، أو الأسمدة بطيئة المفعول. عادةً ما يُشير مصطلح الأسمدة بطيئة الإطلاق إلى الأسمدة النيتروجينية. لا تُمثل الأسمدة بطيئة الإطلاق والأسمدة بطيئة الإطلاق سوى 0.15% (562,000 طن) من سوق الأسمدة (عام 1995).

تاريخ

طُوّرت تقنيات إطلاق النيتروجين المُتحكّم به، والمُعتمدة على بوليمرات مُشتقة من دمج اليوريا والفورمالديهايد، لأول مرة عام 1936، وسُوّق استخدامها تجاريًا عام 1955. [ 3 ] احتوى المنتج الأولي على 60% من النيتروجين الكلي غير قابل للذوبان في الماء البارد، بينما كانت نسبة النيتروجين غير المتفاعل (سريع الإطلاق) أقل من 15%. أما ميثيلين اليوريا ، مثل ميثيلين ثنائي اليوريا ، فقد سُوّق استخدامها تجاريًا في الستينيات والسبعينيات، حيث احتوت على 25% و60% من النيتروجين غير القابل للذوبان في الماء البارد، ونسبة نيتروجين اليوريا غير المتفاعل تتراوح بين 15% و30%.

في ستينيات القرن الماضي في الولايات المتحدة، بدأ المركز الوطني لتطوير الأسمدة التابع لهيئة وادي تينيسي بتطوير اليوريا المغلفة بالكبريت. استُخدم الكبريت كمادة التغليف الرئيسية لانخفاض تكلفته وقيمته كمغذٍ ثانوي. [ 3 ] عادةً ما يُضاف الشمع أو البوليمر لتحسين عملية التغليف. تعتمد خصائص الإطلاق البطيء على تحلل المادة المانعة للتسرب الثانوية بواسطة ميكروبات التربة، بالإضافة إلى العيوب الميكانيكية (الشقوق، وما إلى ذلك) في الكبسولة. يتراوح معدل الإطلاق المتأخر في تطبيقات المسطحات الخضراء عادةً بين 6 و16 أسبوعًا. عند استخدام بوليمر صلب كطبقة تغليف ثانوية، تكون الخصائص مزيجًا بين خصائص الجسيمات التي يتم التحكم فيها بالانتشار وخصائص اليوريا التقليدية المغلفة بالكبريت.

المزايا

تُحفز عوامل عديدة استخدام الأسمدة المُعاد تدويرها، بما في ذلك الاستخدام الأمثل للأسمدة. ولتوضيح المشكلة، يُقدّر أن 16% من الأسمدة النيتروجينية التقليدية تُفقد في المتوسط ​​عن طريق التبخر (على شكل أمونيا ، وأكسيد النيتروز ، ونيتروجين ) أو جريان الأمونيا. [ 4 ] [ 5 ] ومن العوامل الأخرى التي تُشجع على استخدام الأسمدة المُعاد تدويرها حماية المحاصيل من التلف الكيميائي ( حرق الأسمدة ). فبالإضافة إلى تغذية النباتات، قد تكون الأسمدة الزائدة سامة لها. وأخيرًا، من المزايا المهمة الجانب الاقتصادي: تقليل عدد مرات التسميد واستخدام كميات أقل من الأسمدة إجمالًا. وفي معظم الحالات، تتحسن النتائج (المحصول) بأكثر من 10%.

الاعتبارات البيئية

تتمتع الأسمدة ذات التدفق المستمر بالقدرة على الحد من التلوث النيتروجيني، الذي يؤدي إلى ظاهرة التخثث . كما أن الاستخدام الأمثل للأسمدة النيتروجينية يرتبط ارتباطًا وثيقًا بانبعاثات النيتروجين.يُطلق غاز الأكسجين (2O )في الغلاف الجوي كل عام، 36% منها ناتجة عن النشاط البشري.يتم إنتاج الأكسجين (2O )الكائنات الحية الدقيقةالتي تعمل على الأمونيا بشكل أسرع من قدرة النبات على امتصاص هذا العنصر الغذائي. [ 6 ]

تطبيق

يُضاف السماد إما برشه على سطح التربة، أو بخلطه بها قبل البذر . يمنح الغلاف البوليمري لمكونات السماد الأقراص والأقراص خاصية "الإطلاق التدريجي" أو "الإطلاق المرحلي للعناصر الغذائية". يعمل NBPT كمثبط لإنزيم اليورياز . [ 4 ] تُضاف مثبطات اليورياز ، بنسبة 0.05% وزناً، إلى الأسمدة القائمة على اليوريا للتحكم في تحولها إلى أمونيا. [ 7 ]

آليات الإطلاق

يُستخدم ثنائي يوريا كروتونيليدين أيضًا كعامل إطلاق الكورتيكوتروبين.
يُعد إيزوبوتيليدينديوريا (IBDU) أحد عوامل الخطر الأخرى للسرطان. [ 8 ]

يتحدد معدل الإطلاق بعدة عوامل رئيسية: (1) انخفاض ذوبان المركبات في رطوبة التربة، (2) تحلل الغلاف الواقي المطبق على حبيبات السماد، و(3) تحويل المواد الكيميائية إلى أمونيا أو مغذيات نباتية فعالة مماثلة. [ 4 ]

تذوب الأسمدة التقليدية في الماء، فتنتشر العناصر الغذائية فيها. أما الأسمدة بطيئة الإطلاق، فلأنها غير قابلة للذوبان في الماء، فإن عناصرها الغذائية تنتشر في التربة ببطء. وقد تحتوي حبيبات السماد على طبقة أساسية غير قابلة للذوبان أو غلاف شبه منفذ يمنع الذوبان مع السماح للعناصر الغذائية بالتدفق إلى الخارج.

التعريفات

نشرت رابطة مسؤولي مراقبة الأغذية النباتية الأمريكية (AAPFCO) التعريفات العامة التالية (المنشور الرسمي رقم 57):

  • الأسمدة بطيئة الإطلاق أو المتحكم بها : هي أسمدة تحتوي على عناصر غذائية نباتية بشكل يؤخر امتصاصها واستخدامها من قبل النبات بعد التسميد، أو يطيل فترة توافرها للنبات بشكل ملحوظ مقارنةً بالأسمدة المرجعية سريعة التوافر، مثل نترات الأمونيوم أو اليوريا أو فوسفات الأمونيوم أو كلوريد البوتاسيوم. وقد يحدث هذا التأخير في التوافر الأولي أو استمرار التوافر لفترة أطول عبر آليات متنوعة، منها التحكم في ذوبان المادة في الماء بواسطة طبقات شبه منفذة، أو الحجب، أو المواد البروتينية، أو غيرها من الأشكال الكيميائية، أو عن طريق التحلل المائي البطيء للمركبات منخفضة الوزن الجزيئي القابلة للذوبان في الماء، أو بوسائل أخرى غير معروفة.
  • سماد نيتروجيني مُثبَّت : سماد أُضيف إليه مُثبِّت نيتروجيني. مُثبِّت النيتروجين هو مادة تُضاف إلى السماد لإطالة مدة بقاء عنصر النيتروجين فيه في التربة على شكل يوريا-ن أو أمونياك-ن.
  • مثبط النترجة : مادة تمنع الأكسدة البيولوجية للأمونياك-ن إلى نترات-ن.
  • مثبط اليورياز : مادة تمنع التحلل المائي لليوريا بواسطة إنزيم اليورياز.

أمثلة

معظم الأسمدة بطيئة الإطلاق هي مشتقات من اليوريا، وهي سماد أساسي يوفر النيتروجين. يتحول كل من إيزوبوتيليدين ثنائي اليوريا (IBDU) ويوريا-فورمالديهايد ببطء في التربة إلى يوريا، والتي تمتصها النباتات بسرعة. يُعد IBDU مركبًا واحدًا بصيغة ( CH₃ ) ₂CHCH (NHC(O)NH₂ ) ₂ ، بينما تتكون يوريا-فورمالديهايد من مخاليط بصيغة تقريبية (HOCH₂NHC ( O)NH ) ₙCH₂ .

الأسمدة ذات الإطلاق المتحكم به هي أسمدة تقليدية مغلفة بغلاف يتحلل بمعدل محدد. يُعد الكبريت مادة تغليف نموذجية. تستخدم منتجات أخرى مغلفة مواد لدائن حرارية (وأحيانًا أسيتات فينيل الإيثيلين ومواد فعالة سطحية، إلخ) لإنتاج إطلاق متحكم به لليوريا أو الأسمدة الأخرى عن طريق الانتشار. يمكن لتقنية "الطلاء بالطبقة التفاعلية" إنتاج طبقات غشائية أرق، وبالتالي أرخص، من خلال تطبيق مونومرات تفاعلية في وقت واحد على الجزيئات القابلة للذوبان. "الطلاء المتعدد" هو عملية تطبيق طبقات من أملاح الأحماض الدهنية منخفضة التكلفة مع طبقة علوية من البارافين. في الآونة الأخيرة، جذبت البوليمرات القابلة للتحلل الحيوي كطلاءات للأسمدة بطيئة/ذات الإطلاق المتحكم به اهتمامًا كبيرًا لقدرتها على زيادة كفاءة استخدام الأسمدة/المبيدات وتقليل الآثار البيئية السلبية. [ 9 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ^ ديتمار، هاينريش. دراش، مانفريد. فوسكامب، رالف. ترينكل، مارتن إي؛ جوتسر، رينهولد؛ ستيفنز، غونتر (2009). “الأسمدة، 2. أنواع”. موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . فاينهايم: وايلي-VCH. دوى : 10.1002/14356007.n10_n01 . رقم ISBN 978-3-527-30673-2.
  2. ↑ غريغوريتش، إدوارد ج.؛ تورتشينيك، ل. و.؛ كارتر، م. ر.؛ أنجرز، دينيس أ.، محرران. (2001). قاموس علوم التربة والبيئة . مطبعة سي آر سي . ص 132. ISBN  978-0-8493-3115-2LCCN 2001025292. تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 ديسمبر 2011 . 
  3. 1 2 ج. ب. سارتين، جامعة فلوريدا (2011). "غذاء للعشب: النيتروجين بطيء الإطلاق" . صيانة الملاعب . مؤرشف من الأصل بتاريخ 29-10-2019 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29-12-2020 .
  4. بان، باوباو؛ لام، شو كي؛ موسير، أرفين؛ لو، ييكي؛ تشين، ديلي (2016). "انبعاث الأمونيا من الأسمدة الاصطناعية واستراتيجيات الحد منه: دراسة تركيبية عالمية". الزراعة ، النظم الإيكولوجية والبيئة . 232 : 283-289 . Bibcode : 2016AgEE..232..283P . doi : 10.1016/ j.agee.2016.08.019 .
  5. ↑ لام، شو كي؛ ويلي، أوتا؛ هو، هانغ-وي؛ كاروسو، فرانك؛ مامفورد، كاثرين؛ ليانغ، شيا؛ بان، باوباو؛ مالكولم، بيل؛ روسنر، أوتي؛ سوتر، هيلين؛ ستيفنز، جيف؛ ووكر، تشارلي؛ تانغ، كايشيان؛ هي، جي-تشنغ؛ تشين، ديلي (2022). "أسمدة الجيل القادم ذات الكفاءة المحسّنة لتحقيق الأمن الغذائي المستدام" . مجلة نيتشر فود . 3 (8): 575-580 . doi : 10.1038/s43016-022-00542-7 . PMID 37118587. S2CID 251080988 .  
  6. ↑ سلوس، ليزلي ل. (1992). كتاب حقائق تكنولوجيا التحكم في أكاسيد النيتروجين . ويليام أندرو. ص 6. ISBN  978-0-8155-1294-3.
  7. ↑ زمان، م.؛ زمان، س.؛ كوين، ب. ف.؛ كوريبين، ل. ف.؛ شاهين، س.؛ نواز، س.؛ داور، ك. م. (2014). "تحسين نمو المراعي وكفاءة اليوريا باستخدام مثبط النيتروجين والموليبدينوم والكبريت العنصري" . مجلة علوم التربة وتغذية النبات . doi : 10.4067/S0718-95162014005000020 .
  8. ^ سي. نيتشكي. جي شير (2012). “مشتقات اليوريا”. موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . فاينهايم: وايلي-VCH. دوى : 10.1002/14356007.o27_o04 . رقم ISBN 978-3-527-30673-2.
  9. ↑ بي، سيون؛ بارينيلي، فينتشنزو؛ سوبكوفيتش، مارغريت ج. (2020-02-02). "مركب سماد قابل للتحلل ذو إطلاق مُتحكم به مُحضر بتقنية البثق: التصنيع، والخصائص، وآليات الإطلاق" . بوليمرات . 12 ( 2): 301. doi : 10.3390/polym12020301 . ISSN 2073-4360 . PMC 7077398. PMID 32024294 .   

للمزيد من القراءة

  • دو، تشانغ-وين؛ تشو، جيان-مينغ؛ شافيف، آفي (2006). "خصائص إطلاق العناصر الغذائية من الأسمدة المركبة المغلفة بالبوليمر ذات الإطلاق المتحكم به". مجلة البوليمرات والبيئة . 14 (3): 223-230 . Bibcode : 2006JPEnv..14..223D . doi : 10.1007/s10924-006-0025-4 . S2CID 97049596 .