ПОЛУЧЕНИЕ NPK- И NP(S)-УДОБРЕНИЙ ПРОЛОНГИРОВАННОГО ДЕЙСТВИЯ ПУТЕМ НАНЕСЕНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКОГО УСВОЯЕМОГО ПОКРЫТИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ СВОЙСТВ
Аннотация
Проведено исследование возможности получения удобрения с контролируемым высвобождением азота путем нанесения неорганической усвояемой оболочки монокальцийфосфата на гранулы азотсодержащих минеральных NPK- и NP(S)- удобрений. Показано, что в структуре полученных гранул четко выделяются ядро и защитная оболочка. Исследование гранул по фракциям показало, что нанесенная оболочка монокальцийфосфата равномерно распределяется по всей поверхности гранулы вне зависимости от фракции, а максимальное отклонение фактической толщины оболочки от расчетного значения составляет менее 10%. Сферичность полученных гранул также является одинаковой для всех фракций, при этом гранулы с покрытием являются более сферичными по сравнению с исходными образцами. При изучении физико-механических свойств полученных удобрений с покрытием монокальцийфосфата установлено, что они имеют более высокие потребительские качества по сравнению с традиционными минеральными удобрениями – характеризуются более низкой слеживаемостью и пылимостью, а также несколько более высокой прочностью гранул. Выявлена тенденция улучшения физико-механических качеств при увеличении толщины оболочки для исследованных значений. Изучение скорости высвобождения азота в лабораторных испытаниях показало, что применение монокальцийфосфата в качестве материала оболочки способно снизить скорость высвобождения элемента из удобрений и пролонгировать период действия удобрения по сравнению с непокрытыми образцами. Проведенные агрохимические испытания разработанных удобрений с покрытием показали увеличение урожайности зерна пшеницы на 10-18% и более эффективное использование азота из удобрения с покрытием по сравнению с исходными образцами (увеличение на 6-18%). Так же, как и для физико-механических свойств, отмечалось, что увеличение толщины оболочки в исследованном диапазоне улучшало агрохимическую эффективность полученных удобрений. Помимо этого, выявлено, что удобрения с покрытием монокальцийфосфата не уступают по агрономической эффективности удобрениям с ингибиторами нитрификации. Исследование динамики поглощения азота пшеницей доказало контролируемость высвобождения азота из полученных удобрений с оболочкой и возможность регулирования этого процесса с помощью изменения толщины оболочки.
Для цитирования:
Норов А.М., Соколов В.В., Рыбин Е.А., Лапушкин В.М., Пагалешкин Д.А., Владимиров В.А. Получение NPK- и NP(S)-удобрений пролонгированного действия путем нанесения неорганического усвояемого покрытия и исследование их свойств. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 5. С. 39-48. DOI: 10.6060/ivkkt.20256805.7f.
Литература
Akay G. Sustainable ammonia and advanced symbiotic fertilizer production using catalytic multi-reaction-zone reactors with nonthermal plasma and simultaneous reactive separation. ACS Sust. Chem. Eng. 2017. V. 5. N 12. P. 11588–11606. DOI: 10.1021/acssuschemeng.7b02962.
Dovzhenko A.P., Yapryntseva O.A., Sinyashin K.O., Doolotkeldieva T., Zairov R.R. Recent progress in the development of encapsulated fertilizers for time-controlled release. Heliyon. 2024. N 10. P. 1-19. DOI: 10.1016/j.heliyon.2024.e34895.
Zhang S., Yang Y., Gao B., Wan Y., Li Y.C., Zhao C. Bio-based interpenetrating network polymer composites from locust sawdust as coating material for environmen-tally friendly controlled-release urea fertilizers. J. Agric. Food Chem. 2016. N 64. P. 5692–5700. DOI: 10.1021/acs.jafc.6b01688.
Dzyuin G.P., Dzyuin A.G. Coefficients of the use of nitrogen, phosphorus and potassium from mineral ferti-lizers, manure and soil by crops of crop turnover. Mezdunarod. Zhurn. Eksperimental’nogo Obrazovaniya. 2016. N 5. P. 83-90 (in Russian).
Cross L., Gruere A. Public summary – world outlook for fertilizer demand, nitrogen, phosphates and potash from 2022 to 2023. IFA Strategic Forum, Washington DC, 31 October-2nd November 2022. P. 1-13.
Lapushkin V.M., Volkova M.A., Lapushkina A.A., Torshin S.P., Igraliev F.G., Norov A.M., Pagaleshkin D.A., Fedotov P.S., Sokolov V.V., Kochetova I.M., Rybin E.A. Agronomic efficiency of prolonged-acting urea in the cultivation of spring wheat. Agrokhimia. 2024. N 4. P. 35-40 (in Russian). DOI: 10.31857/S000218812404049.
Shafran S.A. Nitrogen balance in agriculture in Russia and its regulation in modern conditions. Agrokhimia. 2020. N 6. P. 14-21 (in Russian).
Sempeho S.I., Kim H.T., Mubofu E., Pogrebnoi A., Shao G., Hilonga A. Encapsulated urea – kaolinite nano-composite for controlled release fertilizer formulations. J. Chem. 2015. N 17. P. 1–17. DOI: 10.1155/2015/237397.
Lapushkin V.M., Igliev F.G., Lapushkina A.A., Torshin S.P., Noorov A.M., Pagaleshkin D.A., Fedotov P.S., Sokolov V.V., Kochetova I.M., Rybin E.A. Effectiveness of new forms of NPK fertilizers with slow and controlled release of nutrients in the cultivation of spring wheat on sodpodzolic soil. Agrokhimia. 2023. N 3. P. 29-35 (in Russian). DOI: 10.31857/S0002188123020096.
Salmiaton Ali, Firoozeh Danafar. Controlled-Release Fertilizers: Advances and Challenges. Life Sci. J. 2015. N 12. P. 33–45.
Dora Lawrencia, See Kiat Wong. Controlled Release Fertilizers: A Review on Coating Materials and Mecha-nism of Release. Plants. 2021. N 10. P. 238–264. DOI: 10.3390/plants10020238.
Maya Rajan, S. Shahena, Vinaya Chandran, Linu Mathew. Controlled release of fertilizers concept, reality, and mechanism. Controlled Release Fertilizers for Sustainable Agriculture. 2021. N 3. P. 41–56. DOI: 10.1016/B978-0-12-819555-0.00003-0.
Lipin A.G., Lipin A.A. Kinetics of nitrogen release from polymer-coated urea granules. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 7. P. 100-106 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20226507.6635.
Pirogovskaya G. «Smart» fertilizers. Nauka Innovatsii. 2020. N 5. P. 28–32 (in Russian). DOI: 10.29235/1818-9857-2020-5-28-32.
Mukhina M.T., Borovik R.A., Korshunov A.A. Prolonged fertilizers: main stages and directions of develop-ment. Plodorodie. 2021. N 4. P. 77-82 (in Russian). DOI: 10.25680/S19948603.2021.121.23.
Norov A.M., Sokolov V.V., Rybin E.A., Pagaleshkin D.A., Fedotov P.S., Lapushkin V.M., Torshin S.P., Lapushkina A.A., Igliev F.G. Innovative high-efficiency fertilizers of the new generation. Proceedings of the JSC «NIUIF» for the 105th anniversary of the foundation of the Institute. Chekhov: AO «Pervaya obraztsovaya tipografiya». 2024. 615 p. (in Russian).
Ryszko Urszula, Rusek Piotr, Watros Anna, Ostrowski Jaroslaw. Mineral fertilisers in the light of the new EU fertiliser regulation 2019/1009. Przemysl Chemiczny. 2020. N 99. P. 1072-1078. DOI: 10.15199/62.2020.7.21.
Md. Hafizur Rahman, K.M. Shamsul Haque, Md. Zaved Hossain Khan. A review on application of controlled released fertilizers influencing the sustainable agricultural production: A Cleaner production process. Environ. Technol. Innov. 2021. N 23. P. 101697. DOI: 10.1016/j.eti.2021.101697.
Trenkel M.E. Slow- and Controlled-Release and Stabi-lized Fertilizers: An Option for Enhancing Nutrient Use Efficiency in Agriculture. International Fertilizer Industry Association (IFA). Paris, France. 2010. 163 p.
Pravin Vejan, Tumirah Khadiran, Rosazlin Abdullah, Noraini Ahmad. Controlled release fertilizer: A review on developments, applications and potential in agriculture. J. Control. Release. 2021. N 339. P. 321-334. DOI: 10.1016/j.jconrel.2021.10.003.
Odintsov A.V., Lipin A.G., Stepanov V.V. Encapsulation of mineral fertilizers in a plate granulator. Prilozhenie k zhurnalu Sovremenny`e naukoemkie tekhnologii. 2009. N 4. P. 68-72 (in Russian).
Yajun Zhang, Wenli Tao. Coated and un-coated urea incorporated with organic fertilizer improves rice nitrogen uptake and mitigates gaseous active nitrogen loss and microplastic pollution. Agric. Ecosyst. Environ. 2024. N 375. P. 109201. DOI: 10.1016/j.agee.2024.109201.
Jiapan Lian, Weitao Liu. Effects of microplastics derived from polymer-coated fertilizer on maize growth, rhizosphere, and soil properties. J. Clean. Prod. 2021. N 318. P. 128571. DOI: 10.1016/j.jclepro.2021.128571.
Hassan Seddighi, Keivan Shayesteh, Navid Omrani, Pouya Es’haghi. Fertilizers Coating Methods: A Mini Re-view of Various Techniques. Chem. Res. Technol. 2024. N 1. P. 38-48. DOI: 10.2234/chemrestec.2024.444838.1008.
Lipin A.G., Lipin A.A. Particle mass distribution of the coating during the periodic encapsulation process in a fluidized bed. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 12. P. 84-90 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20216412.6448.
Lipin A.G., Nebukin V.O., Lipin A.A. Encapsulation of granules in polymer shells as a method of creating mineral fertilizers with a controlled rate of nutrient release. Sovremen. naukoemk. tekhnol. Region. prilozh. 2017. V. 3. N 51. P. 86-91 (in Russian).
Chandra Wahyu Purnomo, Hens Saputra. Manufacturing of slow and controlled release fertilizer. Controlled Release Fertilizers for Sustainable Agriculture. 2021. N 6. P. 95-110. DOI: 10.1016/B978-0-12-819555-0.00006-6.
Taran Yu.A., Fufaeva V.M., Razina N.D. Energy and resource conservation in the production and application of longacting fertilizers. Sat. tr. of the Eleventh Russian conference with International participation "Energy saving - theory and practice". M.: LLC "Tsentr poligraf. uslug "RADUGA". 2022. P. 354-357 (in Russian).
Thanh H. Trinh, Kuzilati Kushaari. Modelling the release of nitrogen from controlled release fertiliser: Con-stant and decay release. Biosyst. Eng. 2015. N 30. P. 34-42. DOI: 10.1016/j.biosystemseng.2014.12.004.
Gordina N.E., Melnikov A.A., Gusev G.I., Gushchin A.A., Rumyantsev R.N., Astrakhantseva I.A. Mechano-chemical and plasmachemical processing in the synthesis of catalytic systems based on vermiculite and zirconium oxychloride. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 5. P. 4357 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20226505.6612.
