CC BY
74
DOI: 10.14258/jcprm.2018043847
УДК 662.639:612.398.193:631.8
СВОЙСТВА АЗОТСОДЕРЖАЩЕГО ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОГО УДОБРЕНИЯ НА ОСНОВЕ КОРЫ ОСИНЫ
© Е.В. Веприкова1, И.В. Королькова1, Б.Н. Кузнецов1'2, Н.В. Чесноков1
1 Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН, Академгородок, 50/24, Красноярск, 660036 (Россия), e-mail: [email protected] 2Сибирский федеральный университет, пр. Свободный, 79, Красноярск, 660041 (Россия)
Предложен способ получения азотсодержащего органоминерального удобрения, обогащенного микроэлементами (медью и цинком), с повышенной устойчивостью к вымыванию азота водой, основанный на пропитке подложки из коры осины растворами мочевины и сульфата калия. Приведены данные о составе и свойствах азотсодержащего удобрения на основе пористой подложки из коры осины. Выявлено влияние K2S04 на устойчивость удобрения к вымыванию азота водой. Показано, что пропитка карбамидсодержащей подложки из коры осины раствором сульфата калия приводит к существенному (в 1.8 раза) уменьшению вымывания азота водой из получаемого удобрения. Установлена способность азотсодержащего удобрения на основе коры осины к медленному вымыванию минеральных компонентов водой в течение длительного времени, что определяет его пролонгированное действие. Показано, что после обработки водой при комнатной температуре в течение 12 суток удобрение содержит 43.2% азота, 36.7% калия, 32.6% меди и 33.8%) цинка от исходного количества. Вегетационные эксперименты по проращиванию семян овса выявили ростостимулирующее действие азотсодержащего удобрения на основе коры осины.
Ключевые слова: кора осины, удобрение, мочевина, сульфат калия, вымывание водой, пролонгированное действие.
Введение
Древесная кора, в том числе и кора осины, является доступным и воспроизводимым сырьем для получения биологически активных веществ, кормовых добавок и др. [1-3]. Традиционный способ утилизации коры осины - получение органических и органоминеральных удобрений [4, 5]. Известно, что биотехнологические методы, имеющие наибольшее практическое применение, характеризуются большой продолжительностью процесса получения удобрений из древесной коры. Поэтому разработка способов, позволяющих сократить продолжительность получения удобрений из такого сырья и повысить их эффективность, является актуальной задачей.
Перспективным направлением утилизации отходов биомассы является получение удобрений, способных к медленному контролируемому выделению питательных элементов в почву. Такие удобрения характеризуются пролонгированным действием и, как следствие, являются более эффективными по сравнению с традиционными водорастворимыми удобрениями. Известно, что медленное выделение питательных элементов в почву повышает их биодоступность для растений [6, 7]. Применение удобрений пролонгированного действия позволяет снизить техногенную нагрузку в агропромышленном комплексе за счет загрязнения почвы и грунтовых вод избытком минеральных удобрений [8].
Следует отметить, что получение азотсодержащих удобрений пролонгированного действия представляет практический и научный интерес. Азот является основным элементом, необходимым для полноценного развития растений. Поэтому его дефицит или избыток в почве может отрицательно
Автор, с которым следует вести переписку.
Веприкова Евгения Владимировна - кандидат технических наук, старший научный сотрудник, e-mail: [email protected]
Королькова Ирина Владимировна - младший научный сотрудник, e-mail: [email protected]
Кузнецов Борис Николаевич - доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой, e-mail: [email protected] Чесноков Николай Васильевич - доктор химических наук, директор, e-mail: [email protected]
влиять на количество и качество растительной продукции. Анализ литературы показал, что наиболее распространенным способом, позволяющим обеспечить медленное и контролируемое выделение азота из удобрений, является применение полимерных покрытий различной природы [9-11]. Такой способ позволяет использовать разнообразные отходы, что следует отнести к его достоинствам, а к недостаткам -достаточно высокую стоимость получаемых удобрений.
В литературе описан способ получения водостойких азотсодержащих удобрений, основанный на пропитке древесных опилок водным раствором нитрата аммония [12]. Получаемые азотсодержащие материалы характеризуются медленным вымыванием азота - через 768 ч из них удаляется от 42 до 56% азота в зависимости от природы древесных опилок. Однако получение таких удобрений является сложным технологическим процессом, поскольку требует применения вакуума. В работе [13] предложен способ получения карбамидсодержащего удобрения с повышенной водостойкостью, включающий пропитку подложки из коры осины водным раствором мочевины и последующее осаждение нитрата мочевины. Установлено, что превращение мочевины на поверхности подложки в нитратную форму позволяет уменьшить вымывание азота из получаемого удобрения в среднем в 2 раза. Разработанное удобрение содержит в своем составе кислоту, что ограничивает возможность его применения на кислых и слабокислых почвах.
Древесные отходы являются дешевым и доступным сырьем, их вовлечение в получение удобрений пролонгированного действия позволит снизить стоимость последних.
Цель работы - изучение свойств азотсодержащего органоминерального удобрения на основе подложки из коры осины.
Экспериментальная часть
Исходным сырьем для получения азотсодержащего удобрения служила воздушно-сухая (влажность 8.5%) кора осины, измельченная до следующего фракционного состава, мас.%: (0.5-1.0) мм - 75; (1.0-2.0) мм - 25. Содержание корки и луба в полидисперсном сырье составляло 60.6 и 39.4 мас.%, соответственно.
Схема получения удобрения включает три основные стадии: получение пористой подложки из коры осины; нанесение на подложку мочевины; нанесение на карбамидсодержащую подложку сульфата калия и микроэлементов (рис. 1).
Пористую подложку получали обработкой коры осины 1% водным раствором №ОН в течение 1 ч при температуре 90 °С и перемешивании. Значение гидромодуля на стадии щелочной обработки было равно 15. После отделения щелочного раствора фильтрованием подложку промывали водой, нейтрализовали остатки щелочи раствором азотной кислоты и отмывали водой. Стадии промывок водой и нейтрализации проводили при гидромодуле 10 согласно методике, описанной в работе [14]. Пористую подложку сушили до воздушно-сухого состояния при 50 °С.
Нанесение мочевины проводили пропиткой пористой подложки водным раствором мочевины. Объем пропиточного раствора мочевины составлял 1.6 см3 на 1 г подложки, что соответствовало влагоемкости подложки, которую определяли по ГОСТ 24160-80. Это количество раствора содержало 100 мг мочевины. Пропитанную подложку выдерживали в закрытой посуде в течение 30 мин при комнатной температуре. Затем сушили до постоянного веса при 100 °С.
Рис. 1. Схема получения азотсодержащего удобрения на основе коры осины
Нанесение калийной соли (K2SO4) и микроэлементов (Си и Zn2+ в виде сульфатов) на карбамидсо-держащую подложку проводили пропиткой раствором солей из расчета 1.6 см3 раствора на 1 г подложки. Концентрацию компонентов в пропиточном растворе рассчитывали так, чтобы удобрение содержало по 0.1 мас.% меди и цинка, а мольное соотношение мочевины и сульфата калия варьировали от 1 : 0.25 до 1 : 2. Пропитанный образец выдерживали в закрытой посуде в течение 2-4 ч при комнатной температуре. Затем готовое удобрение сушили до постоянного веса при 100 °С. Также готовили образец без сульфата калия.
Для изучения химико-группового состава, вымывания активных компонентов и проведения вегетативных опытов применяли удобрение, полученное при мольном соотношении мочевины и сульфата калия, равном 1:1.
Вымывание азота, калия, меди и цинка из получаемого удобрения проводили в стационарном режиме при комнатной температуре по аналогии с методикой работы [12]. К исследуемому образцу массой 4 г приливали 1 дм3 дистиллированной воды и выдерживали от 24 ч до 12 дней, проводя замену воды над удобрением каждые сутки. В каждой порции сливного водного раствора определяли концентрацию исследуемых компонентов. Суммированием суточных значений по каждому компоненту получали их количества, перешедшие в раствор за п дней (п > 2). Содержание общего азота в растворах определяли по методу Кьельдаля (ГОСТ 32467-2013). Азот мочевины определяли фотометрическим методом (по содержанию биурета) согласно ГОСТ 32555-2013. Количество калия, меди и цинка определяли атомно-эмиссионным и атомно-абсорбционным методами на приборе Analyst-400.
Величину вымывания активных компонентов из удобрения (Въ %) рассчитывали следующим образом:
В, = [т,2: т^ЛОО, (1)
где щ1 - исходное количество компонента (азота, калия, меди или цинка) в удобрении, мг/г; mf - количество компонента, перешедшего в раствор, мг/г.
Содержание в подложке лигнина (в модификации Комарова), целлюлозы (по Кюршнеру), веществ, растворимых в 1% NaOH, и золы определяли согласно общепринятым в химии древесины методикам [15]. Химический анализ золы проводили по ГОСТ 10538-87, определяя металлы атомно-эмиссионным методом на приборе Analyst-400.
ИК-спектры подложки из коры осины до и после нанесения мочевины были получены на ИК-Фурье спектрометре Tensor-27 (Bruker, Германия) в области 4000-400 см"1. Образцы для получения ПК спектров готовили в виде таблеток в матрице бромистого калия при одинаковых условиях (5 мг на 1000 мг бромида калия). Полученная спектральная информация была обработана с помощью пакета программ OPUS (версия 5.5).
Электронно-микроскопические исследования (РЭМ) и рентгеноспектральный микроанализ (РСА) качественного состава образцов проводили на электронных растровых микроскопах ТМ-1000 и ТМ-3000 (HITACHI, Япония).
В качестве тест-объекта для оценки ростостимулирующего действия удобрения на основе коры осины использовали семена овса сорта «Мегион». Их проращивание проводили согласно методике ГОСТ 12038-84, используя рулоны из фильтровальной бумаги. На увлажненные кипяченной охлажденной водой рулоны фильтровальной бумаги наносили 4 г удобрения. Затем на поверхность удобрения равномерно помещали 60 штук семян овса и выдерживали в течение 7 дней при температуре 21-25 °С. В качестве контрольного варианта служила кипяченая водопроводная вода. Ростостимулирующее действие удобрения оценивали по изменениям средней длины образовавшихся корней и ростков. Также на 7-ые сутки определяли всхожесть семян.
Результаты и обсуждение
Как следует из рисунка 1, разработанное азотсодержащее удобрение представляет собой биокомпозитный материал, органическая составляющая которого формируется за счет подложки из коры осины и мочевины, а минеральная - представлена, помимо золы подложки, сульфатом калия и микроэлементами. На долю подложки в получаемом удобрении приходится 80.85 мас.%, поэтому ее физико-химические свойства оказывают существенное влияние на его свойства.
Основными компонентами органической части подложки и, следовательно, полученного удобрения являются целлюлоза, лигнин и вещества, способные растворяться 1% водным раствором щелочи (табл. 1).
Было установлено, что в результате щелочного гидролиза из коры осины удаляется до 40.9 мас.% органических веществ, включая иолифенольные кислоты, полипептиды, смолы, жиры и др. [15, 16]. За счет этого содержание в подложке щелочерастворимых веществ уменьшается в 2.25 раза по сравнению с исходной корой (кора содержит 51.4% таких веществ). Очевидно, что щелочной гидролиз приводит к повышению устойчивости подложки к гниению, поскольку способность растительных материалов растворяться в 1% растворе ЫаОН характеризует их активность к микробиологической деградации (гниению) [15]. Это является важным фактором, характеризующим возможность применения подложки для создания удобрений с длительным сроком действия.
Увеличение содержания золы в удобрении на основе коры осины и отдельных микроэлементов в ней является следствием нанесения сульфатов калия меди и цинка. Было установлено, что количество натрия в подложке, а следовательно, и в удобрении, в 2.3 раза больше, чем в исходной коре (0.18 мг/г) (табл. 2). Очевидно, это обусловлено неполным удалением щелочи из подложки при ее получении.
Химический анализ золы подложки выявил высокое содержание в ней кальция (табл. 2). С помощью электронно-микроскопических исследований было установлено различие в распределении кальция по поверхности подложки. Согласно РЭМ-изображениям поверхностей частиц корки и луба, большая его часть локализована на поверхности частиц последнего (рис. 2).
Основная часть включений на поверхности частиц луба имеет размер от 6.35 до 14.82 мкм. Качественный анализ выделенной области (кружок на рис. 2-1) методом РСА показал, что эти включения представляют собой кристаллы кальция в виде преимущественно карбонатов и оксалатов. На поверхности присутствуют и более мелкие включения размером от 0.88 до 2.45 мкм, представляющие собой, помимо кальция, кристаллы солей магния, калия, натрия. Рисунок 2-1 показывает, что частицы минеральных включений практически полностью заполняют крупные поры луба. Размер пор на поверхности частиц луба, идентифицируемых на РЭМ-изображении, составляет от 3.46 до 12.11 мкм. На рисунке 2-1 видны 6 рядов пор, заполненных минеральными включениями, основная часть которых представлена кальцием. На поверхности корки присутствует существенно меньше частиц кальция, который был идентифицирован в результате РСА-анализа выделенной области на рисунке 2-2. Следует отметить, что полученные данные по распределению кальция в отдельных компонентах коры осины согласуются с данными работ [16, 17].
Кроме того, сравнение рисунков 2-1 и 2-2 показало различие текстуры поверхности луба и корки. На поверхности корки присутствуют крупные поры и полости с более широким, по сравнению с лубом, распределением пор по размерам. Отсутствует и упорядоченность в расположении пор, характерная для текстуры луба. На полученном РЭМ-изображении были идентифицированы поры размером от 2.96 до 45.37 мкм. На стенках отдельных крупных пор было выявлено присутствие многочисленных мелких пор размером от 454 нм до 1.11 мкм (рис. 2-2). Эти мелкие поры (так называемые «ситовые поля» [18]) соединяют между собой соседние более крупные элементы. Такая текстура подложки способствует равномерному распределению минеральных компонентов, наносимых из водных растворов.
На рисунке 3 приведены ИК-спектры подложки из коры осины (кривая 1) и органоминерального удобрения, полученного нанесением на подложку мочевины (кривая 2), с последующей пропиткой ее раствором сульфата калия (кривая 3).
В ИК-спектре подложки из коры осины (кривая 1, рис. 3) присутствуют полосы поглощения (п.п.) в области 3800-2500 см"1, при 1626 см"1 и в области 850-400 см"1, принадлежащие валентным, деформационным и маятниковым колебаниям связанной воды и различных типов ОН-групп. П.п. при 2920 и 2851 см"1 относятся к валентным колебаниям алифатических СН3- и СН2-групп. Полоса при 1739 см"1 обусловлена валентными колебаниями С=0 групп, которые могут входить в состав кетонов, альдегидов, карбоновых кислот. Поглощение в области 1300-850 см"1 принадлежит валентным колебаниям С-О, С-С связей и деформационным колебаниям СН2 и СН3 групп [19].
Таблица 1. Групповой химический состав подложки из коры осины и органоминерального удобрения на ее
основе
Компоненты* Подложка из коры осины Органоминеральное удобрение
Вещества, извлекаемые горячей водой 7.3 6.2
Вещества, извлекаемые 1% №ОН 22.8 19.5
Целлюлоза 40.1 35.0
Лигнин 24.9 21.2
Зола 4.9 18.1
*В пересчете на абсолютно сухую массу.
Таблица 2. Содержание микроэлементов в золе подложки из коры осины и органоминерального удобрения на ее основе
Микроэлемент Содержание микроэлементов, мг г*
Подложка из коры осины Органо-минеральное удобрение
Калий 6.08 136.39
Кальций 14.78 14.80
Магний 1.32 1.31
Натрий 0.42 0.41
Медь 0.015 1.02
Цинк 0.32 1.35
*В пересчете на абсолютно сухую массу.
Рис. 2. РЭМ изображения поверхности частиц луба (1) и корки (2), входящих в состав подложки из коры осины. Увеличение в 1000 раз
Рис. 3. ИК спектры подложки из коры осины (1), подложки после нанесения мочевины (2) и органоминерального удобрения (3). Удобрение получено при мольном соотношении мочевины и сульфата калия 1 :1
ИК-спектр образца, полученного пропиткой подложки раствором мочевины (кривая 2, рис. 3), значительно отличается от исходного спектра подложки: появляются новые п.п. отдельных структурных групп мочевины. При этом сдвига характеристических п.п. как подложки, так и мочевины не происходит, что свидетельствует об отсутствии химического взаимодействия между мочевиной и подложкой [13, 19].
Из сравнения ИК-спектров подложки, пропитанной мочевиной (кривая 2, рис. 3), со спектром подложки, прошедшей дополнительную обработку сульфатом калия (кривая 3, рис. 3), следует, что сульфат ионы входят в состав образца, о чем свидетельствует наличие п.п. в областях 1300-1070 и 700-530 см"1 [19].
Благодаря своему химико-групповому составу, удобрение на основе подложки из коры осины является источником ценных органических веществ, которые переходят в почву в результате его биоразложения.
Было установлено, что нанесение на карбамидсодержащую подложку сульфата калия приводит к уменьшению вымывания азота. Увеличение содержания калийной соли в удобрении до 1 моль на моль мочевины приводит к уменьшению вымывания азота до 39.1%, что в 1.8 раза меньше по сравнению с об-
2500 2000
\Л/а\/епитЬег ст-1
разцом, не содержащим сульфата калия (вымывание азота из него составляло 71.2%). Дальнейшее увеличение содержания этого компонента в удобрении мало влияет на вымывание азота (рис. 4).
Следует отметить, что образцы удобрений, полученные при мольном соотношении мочевины и сульфата калия 1 : 1 - 1 : 2, по вымыванию азота мало уступают удобрению, содержащему нитрат мочевины -из этого удобрения в течение 24 ч вымывается 38.2% азота [13]. Но, в отличие от него, в состав разработанного удобрения не входит азотная кислота, что расширяет возможность применения на различных типах почв.
Наблюдаемое изменение вымывания азота может быть, в частности, следствием уменьшения растворимости мочевины в присутствии сульфата калия. Способность некоторых солей влиять на растворимость мочевины за счет эффекта высаливания известна [20]. Следует учитывать способность мочевины взаимодействовать с неорганическими солями [21], что также может влиять на вымывание азота.
В предварительных экспериментах было установлено, что максимальное уменьшение вымывания азота достигается в случае применения сульфата калия. При пропитке карбамидсодержащей подложки раствором хлорида или нитрата калия (мольное соотношение мочевины и калийной соли составляло 1:1) вымывание азота уменьшается не более чем в 1.2 раза.
Ранее было показано, что температура сушки биокомпозитных удобрений на основе подложек из луба коры березы является важным фактором уменьшения вымывания нанесенных компонентов водой [22]. В данном случае максимально возможная температура сушки ограничена значением температуры плавления мочевины (132.7 °С), выше которой начинается ее разложение [21]. Поэтому высушивание на всех этапах получения удобрения проводили при 100 °С.
Рисунок 5-1 показывает, что в процессе сушки часть нанесенных на подложку солей выносится фронтом испарения на внешнюю поверхность частиц удобрения, располагаясь по краям крупных пор и полостей.
70 60
Количество сульфата калия, моль/моль мочевины
Рис. 4. Влияние содержания сульфата калия в удобрении на основе подложки из коры осины на вымывание азота водой (продолжительность вымывания 24 ч)
Рис. 5. РЭМ-изображения поверхности азотсодержащего органоминерального удобрения на основе подложки из коры осины (мольное соотношение мочевины и К^О] 1 : 1). Увеличение в 500 раз (1) и 5000 раз(2)
На поверхности удобрения были обнаружены частицы размером от 0.74 до 1.17 мкм и крупные агломераты, минимальный размер которых составляет 3.18-4.75 мкм. Часть минеральных компонентов остается в более мелких порах подложки (рис. 5-2). Эти включения расположены в основном по краям и на стенках пор. Были определены размеры минеральных частиц, локализованных в выделенной области поверхности, которые составили от 0.68 до 1.93 мкм. Также на представленной поверхности присутствуют единичные более мелкие частицы размером 0.18-0.57 мкм. Представленное на рисунке 5-2 изображение участка поверхности удобрения показывает, что в мелких порах остается достаточно много частиц минеральных солей. Вследствие такого распределения процессы внутренней диффузии могут затруднять вымывание водой минеральных компонентов из удобрения.
В таблице 3 приведены результаты вымывания минеральных компонентов из удобрения на основе подложки из коры осины водой в течение 12 суток. Удобрение было получено при мольном соотношении мочевины и сульфата калия, равном 1:1. Наибольшее количество минеральных компонентов вымывается из удобрения в первые сутки, затем их вымывание существенно замедляется. Следует отметить, что по способности к вымыванию водой калий и микроэлементы отличаются незначительно. Азот же, как следует из таблицы 3, вымывается в меньшей степени - на 6.5-10.6%.
Эксперимент по вымыванию минеральных компонентов в течение 12 суток показал, что в удобрении остается 43.2% азота, 36.7% калия, 32.6% меди и 33.8% цинка (% от исходного количества). Это, наряду со способностью к медленному вымыванию активных компонентов, свидетельствует о эффекте пролонгированного действия удобрения на основе коры осины. Важно отметить, что достаточно большое вымывание активных компонентов водой в первые сутки позволяет променять разработанное удобрение для эффективного устранения дефицита макро- и микроэлементов питания растений. Этот факт, в сочетании со способностью к пролонгированному действию, определяет потенциал удобрения в качестве альтернативы традиционным водорастворимым удобрениям.
Были проведены эксперименты по проращиванию семян овса сорта «Мегион» в присутствии азотсодержащего органоминерального удобрения (ОМУ), результаты которых приведены в таблице 4. Удобрение имело следующий состав, мае. %: 3.75 азота, 10.72 калия, 4.48 серы, по 0.1% меди и цинка, остальное -подложка из коры осины.
Разработанное удобрение оказало позитивное действие на процесс прорастания семян овса по сравнению с контрольным опытом. Длина ростка увеличилась в 1.46 раз, а длина корней - 1.42 раза. Всхожесть семян в присутствии удобрения составила 100%, как и в контроле (табл. 4).
Таблица 3. Вымывание азота, калия, меди и цинка из органоминерального удобрения на основе подложки из коры осины
Компонент
Вымывание минеральных компонентов водой, мае. %*
1 сутки 2 суток 4суток 8 суток 12 суток
N 39.1+0.2 43.3+0.2 47.5+0.3 52.7+0.3 56.8+0.4
к2о 49.6+0.3 54.2+0.3 57.6+0.4 60.2+0.3 63.3+0.4
Си2+ 48.2+0.4 55.4+0.3 60.2+0.4 64.3+0.4 67.4+0.5
гп2" 49.3+0.2 56.5+0.4 59.7+0.3 63.6+0.3 66.2+0.4
от исходного содержания калия.
Таблица 4. Результаты вегетационных экспериментов
Вариант опыта Всхожесть, % КУ. % Длина ростка, мм КУ, % Длина корней, мм Ку, %
Х±Бх Х±Бх Х±Бх
Вода - контроль 100 36 61±2 27 72±2 35
ОМУ 100 28 89±3 20 102+4 30
Примечание. ОМУ - азотсодержащее органоминеральное удобрение на основе подложки из коры осины; X - среднее значение; Эх - стандартная ошибка среднего, Ку - коэффициент вариации.
Заключение
Разработан способ получения азотсодержащего органоминерального удобрения с повышенной устойчивостью к вымыванию азота водой, основанный на пропитке подложки из коры осины растворами мочевины и сульфата калия, содержащего в качестве микроэлементов медь и цинк.
Основными компонентами органической части полученного удобрения являются целлюлоза, лигнин и щелочерастворимые вещества.
Установлено, что пропитка карбамидсодержащей подложки раствором сульфата калия приводит к существенному (в 1.8 раза) уменьшению вымывания азота водой из получаемого удобрения.
После обработки органоминерального удобрения водой при комнатной температуре в течение 12 суток в удобрении остается 43.2% азота, 36.7% калия, 32.6% меди и 33.8% цинка (% от исходного количества), что свидетельствует об эффекте пролонгированного действия удобрения на основе коры осины.
В результате экспериментов по проращиванию семян овса выявлено ростостимулирующее действие полученного азотсодержащего удобрения.
В работе использованы приборы Красноярского регионального Центра коллективного пользования
ФИЦ КНЦ СО РАН.
Список литературы
1. Соболева C.B., Ченцов Л.И., Воронин В.М. Переработка коры осины с получением биологически активных веществ икормовых продуктов. Красноярск, 2013. 77 с.
2. Сафин Р.Г., Зиатдинова Л.Ф., Арсланова Г.Р. Экстрагирование биологически активных веществ из коры осины//Лесной вестник. 2017. Т. 21. №2. С. 65-69. DOI: 10.18698/2542-1468-2017-65-69.
3. Vemele M.C.N., Koubaa A., Cloutier A., Soulounganga P. Effect of fiber content and size on the mechanical properties of bark/HDPE composites// Composites: Part A. 2010. Vol. 41. Pp. 131-137. DOI: 10.1016/j.compositesa.2009.06.005.
4. Ульянова O.A., Чупрова В.В. Минерализация коры разных видов деревьев и удобрительных композиций на ее основе //Агрохимия. 2015. №2. С. 33^15.
5. Ульянова О.А., Чупрова В.В. Гумификация коры различных видов деревьев и удобрительных композиций на ее основе // Агрохимия. 2016. №5. С. 11-20.
6. Tian С., Zhou X., riu Q., Peng J.-w., Wang W.-m., Zhang Z.-h., Yang Y., Song H.-x., Quan C.-y. Effects of a con-trolled-release fertilizer on yield, nutrient uptake and fertilizer usage efficience in early ripening rapeseed (Brassica napus Г.) // Journal of Zhejiang University - SCIENCE В (Biomedicine&Biotechnology). 2016. Vol. 17. N10. Pp. 775-786. DOI: 10.1631/jzus.B1500216.
7. Azeem В., Kushaari K.Z., Man Z.B. et al. Review on materials & methods to produce controlled release coated urea fertilizer//Journal Control. Release. 2014. Vol. 181. Pp. 11-21. DOI: 10.1016/j.jconrel.2014.02.020.
8. Trenkel M.E. Slow- and Controlled - release and stabilized Fertilizers: An option for Ebhancing Nutrient Use Efficiency in Agriculture. Second edition. Paris: IF A, 2010. 160 p.
9. Pantang F.U., Zhahg Y., Jia C., Wang Ch., Fi X., Zhang M. Polyurethane from liquefied wheat straw as coating material for controlled release fertilized // BioResources. 2015. Vol. 10. N4. Pp. 7877-7888. DOI: 10.15376/biores. 10/4.7877-7888.
10. Saffian H., Abdan K., Hassan M., Ibrahim N, Jawaid M. Characterisation and biodégradation of poly(lactic acid) blended with oil palm biomass and fertilizer for bioplastic fertilizer composites // BioResources. 2016. Vol. 11. N1. Pp. 2055-2070. DOI: 10.15376/biores,11.1.2055-2070.
11. Tan B.K., Ching Y.C., Gan S.N., Rozali S. Biodegradable mulches based on poly(vinyl alcohol), Kenaf fiber, and urea //BioResources. 2015. Vol. 10. N3. Pp. 5532-5543. DOI: 10.15376/biores.l0.3.5532-5543.
12. Ahmed S.A., Kim J.I., Park K.M., Chun S.K. Ammonium nitrate-impregnated woodchips: a slow-release fertilizer for plants//J. Wood Science. 2011. Vol. 57. Pp. 295-301. DOI: 10.1007/sl0086-011-1178-x.
13. Веприкова E.B., Королькова И.В., Чесноков H.B., Кузнецов Б.Н. Получение карбамидсодержащего биокомпозитного удобрения с повышенной водостойкостью на основе коры осины // Журнал сибирского федерального университета. Химия. 2017. Т. 10. №4. С. 501-513. DOI: 10.17516/1998-2836-0044.
14. Веприкова Е.В., Кузнецов Б.Н., Чесноков Н.В. Получение биокомпозитных фосфор-калийных удобрений пролонгированного действия на основе коры лиственницы // Химия растительного сырья. 2017. №3. С. 201209. DOI: 10.14258/jcprm.2017031788.
15. Оболенская А.В., Ельницкая З.П., Леонович А.А. Лабораторные работы по химиидревесины и целлюлозы: учеб. пособие для вузов. М., 1991. 320 с.
16. Дейнеко И.П., Фаустова Н.М. Элементный и групповой химический состав коры и древесины осины // Химия растительного сырья. 2015. №1. С. 51-62. DOI: 10.14258/jcprm.201501461.
17. Микова Н.М., Фетисова О.Ю., Иванов И.П., Павленко Н.М., Чесноков Н.В. Изучение термического воздействия на превращения древесины и коры осины // Химия растительного сырья. 2017. №4. С. 53-64. DOI: 10.14258/jcprm.2017042018.
18. Фенгел Д., Вегенер Г. Древесина. Химия, ультраструктура, реакции. М., 1988. 512 с.
19. Infrared and Raman characteristic group frequencies: Tables and charts. G.Socrates. John Wiley-Sons, 2004. 347 p.
20. Щенкин Я.С., Давыдов Ю.И., Дорфман Е.Я. Система CO(NH2)2- (NH4)2S04- Н20 при 0 и 15 °С // Журнал неорганической химии. 1986. Т. 31. №12. С. 3211-3212.
21. Сергеев Ю.А., Кузнецов Н.М., Чирков A.B. Карбамид: Свойства, производство, применение: монография. Нижний Новгород, 2015. 543 с.
22. Веприкова Е.В., Кузнецова С.А., Чесноков Н.В., Кузнецов Б.Н. Изучение вымывания KCl водой из биокомпозитных удобрений на основе коры березы // Журнал сибирского федерального университета. Химия. 2015. Т. 8. №1. С. 25-34.
Поступила в редакцию 16 марта 2018 г. После переработки 10 апреля 2018 г. Принята к публикации 15 июня 2018 г.
Для цитирования: Веприкова Е.В., Королькова И.В., Кузнецов Б.Н., Чесноков Н.В. Свойства азотсодержащего органоминерального удобрения на основе коры осины // Химия растительного сырья. 2018. №4. С. 299-308. БО!: 10.14258/]сргт.2018043847.
Veprikova E.V.1*, Korolkova I. V.Kuznetsov B.N.12, Chesnokov N. V.1 PROPERTIES OF NITROGEN CONTAINING ORGANO-MINERAL FERTILIZER BASED ON ASPEN BARK
1Institute of Chemistry and Chemical Technology SB RAS, Federal Research Center "Krasnoyarsk Science Center SB RAS", Akademgorodok 50/24, Krasnoyarsk, 660036 (Russia), e-mail: [email protected] 2Siberian Federal University, pr. Svobodny, 79, Krasnoyarsk, 660041 (Russia)
Method of preparation of nitrogen containing fertilizer, enriched by microelements (copper and zinc), with increased resistance to nitrogen leaching by water, based on impregnation of support from aspen bark by urea and potassium sulphate solutions was proposed. The data about composition and properties of nitrogen containing fertilizer based on porous support from aspen bark was provided. Influence of K2S04 on fertilizer resistance for nitrogen leaching by water was determined. It was shown, that the impregnation of urea containing support from aspen bark by potassium sulphate solution leads to significant (in 1.8 times) reduction of a nitrogen leaching by water from obtained fertilizer. The ability of nitrogen containing fertilizer based on aspen bark to slow leaching of mineral components by water during long time was found, that determine his prolonged action. It was shown, that after water treatment at room temperature during 12 days the fertilizer content 43.2% nitrogen, 36.7% potassium, 32.6% copper and 33.8%) zinc. Vegetative experiments at greensprouting of oat seeds were shown the growth stimulate action of nitrogen containing fertilizer based on aspen bark.
Keywords: aspen bark, fertilizer, urea, potassium sulphate, leaching by water, prolonged action.
Corresponding author.
References
1. Soboleva S.V., Chentsov L.I., Voronin V.M. Pererabotka kory osiny s polucheniyem biologicheski aktivnykh vesh-chestv i kormovykh produktov. [Processing aspen bark to obtain biologically active substances and fodder products], Krasnoyarsk, 2013, 77 p. (in Russ.).
2. Safin R.G., Ziatdinova L.F., Arslanova G.R. Lesnoy vestnik, 2017, vol. 21, no. 2, pp. 65-69. DOI: 10.18698/25421468-2017-65-69. (in Russ.).
3. Vemele M.C.N., Koubaa A., Cloutier A., Soulounganga P. Composites: Part A, 2010, vol. 41, pp. 131-137. DOI: 10.1016/j.compositesa.2009.06.005.
4. Ul'yanova O.A., Chuprova V.V. Agrokhimiya, 2015, no. 2, pp. 33^15. (in Russ.).
5. Ul'yanova O.A., Chuprova V.V. Agrokhimiya, 2016, no. 5, pp. 11-20. (in Russ.).
6. Tian C., Zhou X., Liu Q., Peng J.-w., Wang W.-m., Zhang Z.-h., Yang Y., Song H.-x., Quan C.-y. Journal of Zhejiang University - SCIENCE B (Biomedicine&Biotechnology), 2016, vol. 17, no. 10, pp. 775-786. DOI: 10.1631/jzus.B 1500216.
7. Azeem B., Kushaari K.Z., Man Z.B. et al. Journal Control. Release, 2014, vol. 181, pp. 11-21. DOI: 10.1016/j.jconrel.2014.02.020.
8. Trenkel M.E. Slow- and Controlled - release and stabilized Fertilizers: An option for Ebhancing Nutrient Use Efficiency in Agriculture. Second edition, Paris: IF A, 2010, 160 p.
9. Pantang L.U., Zhahg Y., Jia C., Wang Ch., Li X., Zhang M. BioResources, 2015, vol. 10, no. 4, pp. 7877-7888. DOI: 10.15376/biores. 10/4.7877-7888.
10. Saffian H., Abdan K., Hassan M., Ibrahim N., Jawaid M. BioResources, 2016, vol. 11, no. 1, pp. 2055-2070. DOI: 10.15376/biores,11.1.2055-2070.
11. Tan B.K., Ching Y.C., Gan S.N., Rozali S. BioResources, 2015, vol. 10, no. 3, pp. 5532-5543. DOI: 10.15376/biores. 10.3.5532-5543.
12. Ahmed S.A., Kim J.I., Park K.M., Chun S.K. J. Wood Science, 2011, vol. 57, pp. 295-301. DOI: 10.1007/sl0086-011-1178-x.
13. Veprikova Ye.V., Korol'kova I.V., Chesnokov N.V., Kuznetsov B.N. Zhurnal sibirskogo federal'nogo universiteta. Khimiya, 2017, vol. 10, no. 4, pp. 501-513. DOI: 10.17516/1998-2836-0044. (in Russ.).
14. Veprikova Ye.V., Kuznetsov B.N., Chesnokov N.V. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2017, no. 3, pp. 201-209. DOI: 10.14258/jcprm.2017031788. (in Russ.).
15. Obolenskaya A.V., Yel'nitskaya Z.P., Leonovich A.A. Laboratornyye raboty po khimiidrevesiny i tsellyulozy: ucheb. posobiye dlya vuzov. [Laboratory works on chemical wood and cellulose: studies, manual for universities], Moscow, 1991, 320 p. (in Russ.).
16. Deyneko I.P., FaustovaN.M. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2015, no. 1, pp. 51-62. DOI: 10.14258/jcprm.201501461. (in Russ.).
17. Mikova N.M., Fetisova O.Yu., Ivanov I.P., Pavlenko N.M., Chesnokov N.V. Khimiya rastitel'nogo syr'ya, 2017, no. 4, pp. 53-64. DOI: 10.14258/jcprm.2017042018.
18. Fengel D., Vegener G. Drevesina. Khimiya, ul'trastruktura, reaktsii. [Wood. Chemistry, ultrastructure, reactions], Moscow, 1988, 512 p. (in Russ.).
19. Infrared and Raman characteristic group frequencies: Tables and charts. G.Socrates. John Wiley-Sons, 2004, 347 p.
20. Shchenkin Ya.S., Davydov Yu.I., Dorfman Ye.Ya. Zhurnal neorganicheskoy khimii, 1986, vol. 31, no. 12, pp. 32113212. (in Russ.).
21. Sergeyev Yu.A., Kuznetsov N.M., Chirkov A.V. Karbamid: Svoystva, proizvodstvo, primeneniye: monografiya. [Urea: Properties, production, application: monograph], Nizhniy Novgorod, 2015, 543 p. (in Russ.).
22. Veprikova Ye.V., Kuznetsova S.A., Chesnokov N.V., Kuznetsov B.N. Zhurnal sibirskogo federal'nogo universiteta, Khimiya. 2015, vol. 8, no. 1, pp. 25-34. (in Russ.).
Received March 16, 2018
Revised April 10, 2018 Accepted May 10, 2018
For citing: Veprikova E.V., Korolkova I.V., Kuznetsov B.N., Chesnokov N.V. Khimiya Rastitel'nogo Syr'ya, 2018, no. 4, pp. 299-308. (in Russ.). DOI: 10.14258/jcprm.2018043847.
e
