Hvad sker der, når vandfri ammoniak injiceres i jorden?
flere fysiske og kemiske reaktioner finder sted efter vandfri ammoniakinjektion: opløsning i vand, reaktion med jord organisk materiale og ler og fastgørelse af ammoniumioner på jordkationudvekslingskomplekset. Disse reaktioner har alle en tendens til at begrænse bevægelsen af ammoniak, hvor vand har den største indledende effekt. Den højeste koncentration af ammoniak er ved / nær injektionsstedet med en aftagende koncentration mod den ydre kant af retentionsområdet. Normalt er den største ammoniakkoncentration inden for den første tomme eller to af injektionspunktet, hvor det samlede tilbageholdelsesområde er op til 3-4 tommer i radius i de fleste jordarter. Den specifikke størrelse og form af ammoniakretentionsområdet varierer meget afhængigt af anvendelseshastigheden, indsprøjtningsafstand, jord og jordforhold ved injektion (jordstruktur, jordstruktur, organisk materiale og fugtstatus).
ammoniak bevæger sig længere ved injektion i grovtekstureret jord og jord med lav fugtighed. Hvis injektionssystemet også forårsager udtværing af sidevæggen (forekommer, når jorden er våd), kan ammoniak fortrinsvis bevæge sig tilbage op i injektionsspalten. Bevægelse mod jordoverfladen kan forekomme i nogen tid efter påføring, hvis jorden tørrer, og injektionssporet “åbnes”, når jorden tørrer (også mindre jordfugtighed for at bevare fri ammoniak i opløsning med tørringsjord). En lignende bevægelse i jorden kan forekomme, hvis jorden bryder ind i klumper ved påføring, og der er store luftrum tilbage i jorden. Disse forhold kan resultere i større ammoniakkoncentration mod jordoverfladen og større potentiale for tab af atmosfæren ved eller efter påføring.
når ammoniak injiceres i jorden, er den første reaktion på frigivelsesstedet voldelig. Ammoniak reagerer og binder med jordbestanddele såsom organisk materiale og ler. Det reagerer med vand for at danne ammonium (NH4+). Disse reaktioner hjælper med at bevare ammoniak ved injektionsstedet. Med den høje affinitet for vand er jordfugtighed vigtig for at begrænse bevægelsen af ammoniak, men vand bestemmer ikke i sidste ende tilbageholdelse i jord. Efter omdannelse til ammonium, som er en positivt ladet ion, holdes den på jordudvekslingskomplekset og bevæger sig ikke med vand. Først efter omdannelse til nitrat (NO3–) via nitrifikationsprocessen kan det gå tabt fra jorden ved udvaskning eller denitrifikation.
kemisk og biologisk reaktion af vandfri ammoniak i jord
(1) NH3 + H2O = NH4+ + OH–
reaktionen af ammoniak med vand (1) forårsager en indledende alkalisk pH i ammoniakretentionsområdet (pH kan midlertidigt stige over ni ved punktet med den højeste koncentration). Det er fri ammoniak (NH3) og ikke ammonium, der kan gå tabt fra jord ved påføring og er skadeligt for mikroorganismer og planterødder/frøplanter. Da pH går over 7,3, resulterer ligevægten mellem ammonium og ammoniak i øget ammoniak (procentdelen som ammoniak ville være 1% ved pH 7,3, 10% ved pH 8.3 og 50% ved pH 9,3).
(2) 2nh4 + + 3O2 = 2NO2–+2H2O + 4h +
(3) 2NO2– + O2 = 2 NO3–
disse to reaktioner (2 og 3) er trinene i den biologiske nitrifikationsproces, der forekommer med ammonium i jord, og resulterer i sidste ende i en sænkning af jordens pH tilbage til den oprindelige pH eller lavere. Nitrifikation forekommer først ved de ydre kanter af et ammoniakretentionsbånd og skrider indad, når de indledende virkninger af ammoniakinjektion falder, og jordforholdene bliver mere befordrende for mikrobiel aktivitet.
kan vandfri ammoniak påføres tør jord?
tør jord kan indeholde ammoniak. Selv lufttørret jord indeholder noget fugt, selvom fugtindholdet er ret lavt. Ammoniak opløses let i vand, men det holdes eller tilbageholdes i jord af ler og organisk materiale. Problemet med tør jord og lav fugtighed er, at jordfugtighed er nødvendig for midlertidigt at holde (“gå i opløsning”) ammoniakken, så den kan fastgøres til ler eller organisk materiale som ammonium. Hvis tør jord er klumpet og ikke forsegles ordentligt ved påføring, kan fri ammoniak gå tabt ved injektion eller sive gennem de store porer mellem klumper efter påføring. Derfor er korrekt injektionsdybde og god jorddækning et must til påføring i tør jord. Reduktion af påføringshastigheden eller indsnævring af injektionsafstanden reducerer også koncentrationen af ammoniak i hvert injektionsbånd. Lukkeskiver kan reducere ammoniaktab ved at dække injektionssporet med jord, der fælder ammoniakken, når den bevæger sig til jordoverfladen.