مقدمه ( کودهای شیمیایی )
از زمان های دیرین مصرف فضولات دامی بعنوان کود درکشت و زرع یک عمل معمول و متداول بوده است درصد سال اخیر استفاده از املاح معدنی وموادشیمیایی در تولیدات کشاورزی توسعه یافته تا اینکه امروزه این عمل از ارکان اولیه واقتصادی کشت و زرع در اکثر خاک های دنیا می باشد . کودهای تجاری[1] شامل مواد معدنی و آلی می باشد که در بازار قابل خریداری بوده و جهت تولید محصول به خاک اضافه می شوند .
عناصر کودی
نباتاب حداقل 13 عنصر از عناصر لازم را از طریق خاک جذب می نماید. از این گروه از مواد غذایی کلسیم ، منیزیم بیشتر بصورت آهک به اراضی فقیر از این عناصر اضافه می شوند . گرچه معمولاً آهک را نمی توان یک ماده کودی محسوب نمود ولیکن این نوع ترکیبات اثرات فوق العاده محسوسی روی تغذیه نبات دارند . گوگرد در اکثر کودهای تجارتی بعنوان یک ماده فرعی یافت می شود . کودهای تجارتی اکثراً شامل ترکیباتی از عناصر سه گانه فسفر و پتاس ( mpk) می باشد که بطور رایج و معمول عرضه شده و در تولیدات کشاورزی مصرف می گردند . بهمین علت این را عناصر کودی گویند . [2]
توازن غذایی
پیش از اینکه درباره انواع ترکیبات کودی بحث می شود اهمیت توازن غذایی بایستی مورد تاکید قرار گیرد سه عنصر مودی ( ازت ، فسفر و پتاس ) درصورت اضافه شدن در یگ نسبت مناسب اثبات متقابل و تشدید کننده روی یکدیگر و سایر عناصر غذایی دارنده توازن غذایی یک عامل بسیار مهم در بازده اقتصادی و عملکرد محصول نسبت به مصرف و استفاده از کودهای شیمیایی می باشد . مقدار عناصر کودی اضافه شده بایستی مکمل میزان غذایی موجود در خاک بوده تا اینکه مقادیر ازت ، فسفر و پتاس قابل جذاب نبات به یک حد نصاب مطلوب برسد از طرف دیگر توازن مناسب بین سایر عناصر غذایی قابل جذب بایستی حفظ گردد . به طور کلی توازن غذایی و حاصلخیزی خاک بایستی بنحوی برقرار شود که حداکثر محصول و رشد عادی نبات میسر گردد .
درعمل فراهم نمودن شرایط ایده آل فوق کار دشواری میباشد . مقدار عناصر قابل جذب موجود در خاک ثابت و مشخص نبوده و تابع نوسانات زمان و سال می باشد . بعلاوه در تمام موارد نمی توان نوع فعل در نفعالاتیکه در نتیجه تماس کود با خاک انجام می گیرد پیش بینی نمود . در اکثر شرایط وجود عناصری چون کلسیم ، منیزیم ، منگنز ، آهن و آلومنیوم در خاک اثرات کود را تحت الشعاع قرار می دهند .
انواع کودهای شیمیایی :
ترکیبات کودی را بر حسب عنصر مؤثر به سه گروه تقسیم بندی نمود : 1- کودهای ازتی 2- کودهای فسفری 3- کودهای پتاسی ولیکن در تمام موارد یک گروه منحصر را نمی توان مشخص نمود زیرا بعضی مواد کودی حامل بیش از یک عنصر غذایی می باشند بعنوان مثال نیترات پتاسیم و فسفات آمونیوم را می توان نام برد . اکنون خصوصیات هر یک از این گروههای سه گانه بطور اختصار بررسی می گردد .
کودهای شیمیایی حامل ازت : کودهای شیمیایی ازتی را می توان به دو گروه : 1- کودهای آبی و 2- کودهای معدنی تقسیم بندی نمود این دو گروه دارای خصوصیات کاملاً متمایز کننده بوده و به تفکیک مورد بررسی قرار می گیرند .
کودهای ازته : انواع زیادی کودهای ازته وجود دارند که امروز فقط قسمت کمی از آنها از
معادن طبیعی ( نیترات شیلی ) بدست می آید و قسمت اعظم این کودها به طریقه مصنوعی تولید می گردد .
چون ازت در خاکها عامل مینیمم متداولی می باشد لذا کودهای ازته مهمترین کودهای گیاهی ، عامل محرک تولیدات گیاهی است .
کودهای ازته کودهایی هستند که قسمت اعظم آنها از ازت هوا تهیه گردیده و محتوی نیترات یا آمونیوم هستند و یا بعد از تغییر حالت نتیرات و آمونیوم از آنها حاصل می گردد.
اثر و مصرف کودهای ازته :
اثر انواع کودهای ازته در راندمان محصول تقریباً یکنواخت بوده لیکن اختلافی در بین آنها از لحاظ سرعت اثر ، تأثیر بر روی pH خاک و اثرات جانبی دیگر مشاهده می گردد .
سرعت اثر کودهای ازته :
کودهای ازته سریع الاثر ( باسانی محلول و فوری قابل دسترس ) که در موقع بذر افشانی یا بعنوان کود سرک در کوددهی های بعدی برای گیاهانی با نمو سریع در مدت کوتاه یا برای کوددهی دیر وقت مانند هنگام افزایش نمو طولی ساقه غلات مصرف می شوند و خطر آبشویی آنها وجود دارد ، مانند نیترات سدیم که بویژه مناسب برای گیاهان سدیم دوست ( چغندر قند ) است لیکن استعمال آن در خاکهای متوسط و سنگین به آسانی موجب گلی شدن وسله بستن آنها می شود . اوره کود زوداثر دیگری است که در هنگام کودهی از طریق برگ سریعتر از هم قابل دسترس می باشد .
کودهای ازته کند اثر عبارتند از : اوره و کلسیم سیال آمید که بیش همه در هوای خشک و خنک مدت زیادی را برای تبدیل بشکل قابل دسترس لازم دارند از این جهت بایستی به موقع
در هنگام بذرافشانی مصرف گردند .
کودهای ازته خیلی کند اثر: از نظر تقسیم بندی اصولاً کودهای ازته ( بجز کود طویله ) جزو کودهای زود اثر بوده . و اغلب خیلی زود اثر می کند از این جهت برای توسعه کودهای ازته کند اثر ویژه ای همواره کوششهای فراوان بعمل آمده است ، از آن جمله تولید مواد تغلیظ
شده اوره بنام CD[3] اوره و غیره می باشد .
این ترکیبات دارای اثر مناسب بود ولی بعلت قیمت زیادشان منحصراً در باغبانی مصرف می شود . کند کردن اثر کودهای ازته نیز از طریق ترمز کننده های مکانیکی ( محاصره کردن دانه های کود بوسیله سطح پلاستیکی نازک و غیره ) یا بوسیله مواد بازدارنده عمل تغییر و تحول ترکیبات ازته ( مواد هورمونی که عمل نیتریفیکاسیون را مانع می شود ) بنام سرویس کننده ازت امکان پذیر است .
تهیه کودهای ازته سریع و کند اثر که از نتیرات آمونیوم آهکی ( ارزان ) یا سولفات آمونیوم نیتراته مانند فلورانید[4] ساخته می گردند ، تشکیل کود ازته حد واسط دیگری است که برای منظورهای خاص کوددهی بکار می روند .
تأثیر اشکال ازت در رابطه با PHخاک :
اصولاً استعمالNH4 و NO3 برای گیاهان یکسان می باشد . لیکن در نتیجه اثرات جانبی کود مورد نظر اثر مختلفی در تولید محصول در رابطه با PH خاک از خود نشان می دهد . استفاده از کودهای ازته برای اغلب کودها در سال اول 50 – 60 % است .
کودهای آلی حامل ازت :
این دسته از کودهای ازتی بعلت هزینه زیاد نسبت به واحد ازت موجود تدریجاً توسط سایر مواد کودی ارزانتر جایگزین شده اند . معذالک بعضی از این مواد بعنوان کودهای نباتات زینتی در چمن منازل ، بوستان و گلخانه مصرف می شوند . ازت موجود در این مواد آلی در اثر تجربی میکربی بتدریج رها می شود و قابل جذب نبات در ایام گرم تابستان میگردد .
کود های معدنی حامل ازت :
ترکیبات گوناگونی کودهای معدنی ازتی وجود دارند که این نوع مواد برحسب خصوصیات شیمیایی و منبع یا نحوه تهیه تقسیم بندی شده اند . مقدار ازت موجود از حدود 3 درصد در ترکیبات آمونیاکی سوپرفسفات تا 82 درصد در سود آمونیاک مایع تغییر می کند . همچنین این مواد شامل ترکیبات شیمیایی مختلفی از جمله آمونیوم ، نیترات اوره و سیانور می باشد. ترکیبات اوره وسیانور در خاک هیدرولیز شده و ایجاد یون آمونیوم می نماید آمونیوم مستقیماً قابل جذب بوده و یا اینکه پس از اکسیده شدن به نیترات جذب نبات می گردد و از مواد ذکر شده ترکیبات کودی آمونیوم و نیترات رایج تر می باشند .
وجه مشترک مواد ذکر شده انیست که تمامی این ترکیبات را می توان بطریق مصنوعی از ماده خام اولیه یعنی ازت موجود در جو تولید نمود . این حقیقت حائز اهمیت بسزائی است زیرا ذخیره طبیعی کودهای ازتی یعنی ازت موجود در جو نامحدود می باشد . همچنین تولید مصنوعی کودهای ازتی در کاهش قیمت این عنصر که بطور معمول گرانتر از فسفر و پتاس بوده و نقش بسیار مهمی را ایفا نموده است بعلاوه امروزه کودهای شیمیایی مصنوعی ترکیبات شیمیایی گوناکون و متناوب بطریق مصنوعی تولید شده در سطح تجارتی عرضه می شوند. زمانیکه معادن و ذخایر طبیعی شما منبع تهیه کودهای شمیایی بودند و تکنولوژی تولید مصنوعی ناشناخته بود این تنوع در کودهای شیمیایی موجود در بازار مصرف وجود نداشت.
امروزه کودهای شیمیایی حامل ازت که به طور مصنوعی تهیه میشوند اهمیت روزافزونی را به دست می آورند ودر آمریکا بیش از سه چهارم کودهای شیمیایی مصرفی شامل این نوع
مواد می باشد اکنون طریق تهیه کودهای ازتی بطور اجمالی بررسی می گردد .
تهیه گاز و محلول آمونیاک
مهمترین مرحله در تولید مصنوعی کود ازتی تهیه گاز آمونیاک از عناصر اولیه یعنی هیدروژن و ازت می باشد . این عمل طی واکنش زیر انجام می گیرد :
N2+H2 à2NH3
گاز آمونیاک یکی از مهمترین و ارزانترین ماده حامل ازت بوده و آن را می توان بعنوان ماده خام اولیه سایر ترکیبات ازتی محسوب نمود .
گاز آمونیاکی که طی واکنش فوق تولید می شود به سه طریق قابل مصرف می باشد طریق اول تهیه آمونیاک مایع خشک تحت فشار می باشد . این ماده را می توان مستقیماً بعنوان کود بکار برد و یا اینکه در تولید فسفات امونیوم و کودهای مخلوط مصرف نمود. طریقه دوم حل نمودن گاز آمونیاک در آب و تهیه محلول آمونیاک یاNH4OH می باشد این ترکیب را می توان به تنهایی بعنوان کود آمونیاک مایع مصرف نمود و یا اینکه بیشتر بعنوان ماده حل کننده برای سایر ترکیبات حامل ازت از جمله نیترات آمونیوم و اوره جهت تهیه کودهای محلول ازتی بکار برد . در سالهای اخیر کودهای محلول ازتی مورد توجه بیشتر فرار گرفته و قسمت عمده ای از کودهای تجارتی موجود در بازار را تشکیل می دهند .
سومین و مهمترین مصرف گاز آمونیاک استفاده از این ماده جهت تولید مصنوعی سایر مواد کودی معدنی حامل ازت می باشد .
سولفات آمونیوم :
این ماده از ترکیب گاز آمونیاک با اسید سولفوریک تهیه می شود سولفات آمونیوم از سالهای
پیش یکی از مهمترین مواد حامل ازت بخصوص جهت تهیه کودهای مخلوط بوده است این کود
منبع ازتی ارزانتر نسبت به نیترات سدیم بوده ولکین از کودهای منبع ازتی نسبت به نیترات
سدیم بوده و لیکن از کودهای مایع گرانتر می باشد . بعلت اثرات اسیدی زائی ، این کود در خاکهای بازی و آهکی و یا خاکهای اسیدی آهک داده شده نتیجه بهتری می دهد .
اوره :
یکی از فرآورده های کودی مهم می باشد که در سال های اخیر به بازار عرضه شده است. مقدار ازت موجود در این ماده تقریباً بیش از سه برابر مقدار موجود در نیترات سدیم می باشد . این کود در خاک به فوریت هیدرولیز شده و تولید کربنات آمونیوم ( CO (NH2)2+2H20à(NH4)2CO3 ) می کند با بوجود آمدن این ترکیب واکنش خاک بطرف بازی سوق داده می شود ولیکن طی فعل و انفعالات بعدی و عمل نیتریفیکاسیون اثرات باقیمانده کود اوره در خاک اسیدی زائی می باشد عمل نیتریفیکاسیون روی کربنات آمونیوم بفوریت انجام می گیرد بخصوص اگر مقادیر زیادی کالیتونهای بازی قابل تبادل در خاک وجود داشته باشد . بنابراین نتیجه نهائی اضافه نمودن اوره در خاک فراهم نمودن یونهای NH4 و NO3 قابل جذب نبات میباشد. اوره جاذب رطوبت می باشد ولیکن پوشش سطحی ذرات کود توسط مواد پودری مناسب این نقص را برطرف می نماید .
فسفاتهای آمونیوم :
این مواد مهمترین ترکیبات حامل دو عنصر ازت و فسفر بوده و شامل ترکیبات مونوودی آمونیوم فسفات می باشند این مواد از ترکیب آمونیاک با اسید فسفریک تهیه می شوند . ازت و فسفر موجود در این نوع ترکیبات کودی محلول در آب بوده و بنابراین بیشتر به همین منظور مورد نیاز بوده و مصرف می گردند . پلی فسفاتهای آمونیوم مصرف روز افزون در تهیه کودهای مایع پیدا می کنند . این مواد مقادیر خیلی زیادی فسفر(61-85 درصد P2O5) و مقدار
قابل توجهی ( 15-12 درصد ) ازت مؤثر دارند .
سایر مواد مصنوعی حامل ازت :
مصرف سیانور کلسیم در آمریکا بعلت گرائی نسبی آن رو به کاهش بوده و لیکن اهمیت آن در بازارهای اروپا بقوت خود باقی است این مواد محتوی مقادیری ca(OH)2 بوده که در ترمیم PH خاکهای اسیدی مؤثر می باشد . این مواد در خاک بفوریت قابل تبدیل به کرنبات آمونیوم می باشند . تحت شرایط بخصوصی عمل فوق بطور ناقص انجام شده و ترکیبات موقتی در خاک ظاهر می شوند که به رشد گیاه لطمه می زنند .
با حل نمودن سنگ فسفات در اسید نیتریک یک نوع ترکیبات کودی بنام نیترو فسفاتها تهیه می شوند . این مواد از لحاظ خاصیت کودی مشابه با سایر مواد حامل ازت می باشند ولیکن مورد مصرف اولیه آنها تهیه کودهای مرکب است .
کودهای فسفاته :
فسفات خام بعنوان ماده اولیه کودهای فسفره از آبرفتهای مواد آتشفشانی یا از بقایای حیوانی تغییر یافته دورانهای ژئولوژیکی سابق بوجود آمده اند . مخازن آن در افریقای شمالی ( مراکش ، الجزایر ، تونس ) امریکا ( فلوریدا ) ، روسیه ( کولا) می باشد .
ترکیبات فسفات خام آپاتیت ها بیش از همه فسفوریت است که با مخلوطی از خاک نرم تا سنگ سخت همراه می باشد و محتوی 10-20% است از لحاظ اقتصادی ذخایر معروف قابل استفاده فسفات ( بیش از 6 درصد p ) شامل حدود 50 میلیارد تن است که این ذخایر با استخراج سالیانه کنونی که بیش از 70 میلیون تن است . فقط برای 500 سال کافی می باشد از این جهت فسفر کمترین عنصر غذایی روی زمین است . فسفر موجود در فسفات خام کمتر بطور مستقیم قابل استفاده است از این جهت آزاد سازی فسفر موجود در آن حداقل از طریق فیزیکی با نرم و آسیاب کردن کودهای فسفاته خام ضروری می باشد . تغییر شیمیایی آن از طریق ca توسط H یا Na تا حدودی انجام می شود .