hva skjer når vannfri ammoniakk injiseres i jord?
Flere fysiske og kjemiske reaksjoner finner sted etter vannfri ammoniakkinjeksjon: oppløsning i vann, reaksjon med jordorganisk materiale og leire og vedlegg av ammoniumioner på jordkationsutvekslingskomplekset. Disse reaksjonene har en tendens til å begrense bevegelsen av ammoniakk, med vann som har størst innledende effekt. Den høyeste konsentrasjonen av ammoniakk er ved / nær injeksjonspunktet, med en avsmalning av konsentrasjonen mot ytterkanten av retensjonssonen. Vanligvis er den største ammoniakkkonsentrasjonen innenfor den første tomme eller to av injeksjonspunktet, med den totale retensjonssonen opp til 3-4 tommer i radius i de fleste jordarter. Den spesifikke størrelsen og formen på ammoniakkretensjonssonen varierer sterkt avhengig av applikasjonshastighet, injeksjonsavstand, jord og jordforhold ved injeksjon (jordtekstur, jordstruktur, organisk materiale og fuktighetsstatus).Ammoniakk beveger seg lenger ved injeksjon i grov teksturert jord og jord med lite fuktighet. Også, hvis injeksjonssystemet forårsaker sideveggsmøring (oppstår når jord er våt), kan ammoniakk fortrinnsvis bevege seg tilbake opp injeksjonssporet. Bevegelse mot jordoverflaten kan oppstå i noen tid etter påføring hvis jorda tørker og injeksjonssporet «åpnes» når jorda tørker(også mindre jordfuktighet for å beholde fri ammoniakk i oppløsning med tørkejord). En lignende bevegelse i jord kan oppstå hvis jorda bryter i klumper ved søknad og det er store luft hulrom igjen i jord. Disse forholdene kan resultere i større ammoniakkkonsentrasjon mot jordoverflaten, og større potensial for tap til atmosfæren ved eller etter påføring.
når ammoniakk injiseres i jord, er den første reaksjonen ved frigjøringspunktet voldelig. Ammoniakken reagerer og binder seg med jordbestanddeler som organisk materiale og leire. Det reagerer med vann for å danne ammonium (NH4+). Disse reaksjonene bidrar til å beholde ammoniakk ved injeksjonspunktet. Med høy affinitet for vann er jordfuktighet viktig for å begrense bevegelsen av ammoniakk, men vann bestemmer ikke til slutt oppbevaring i jord. Etter konvertering til ammonium, som er en positivt ladet ion, holdes den på jordbyttekomplekset og beveger seg ikke med vann. Først etter konvertering til nitrat (NO3–), via nitrifikasjonsprosessen, kan det gå tapt fra jord ved utvasking eller denitrifisering.
Kjemisk og biologisk reaksjon av vannfri ammoniakk i jord
(1) NH3 + H2O = NH4+ + OH–
reaksjonen av ammoniakk med vann (1) forårsaker en innledende alkalisk pH i ammoniakkretensjonssonen(pH kan midlertidig stige over ni ved høyeste konsentrasjon). Det er gratis ammoniakk (NH3) og ikke ammonium som kan gå tapt fra jord ved påføring og er skadelig for mikroorganismer og planterøtter / frøplanter. Da pH går over 7,3, resulterer likevekten mellom ammonium og ammoniakk i økt ammoniakk (prosentandelen som ammoniakk vil 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 reaksjonene (2 og 3) er trinnene i den biologiske nitrifikasjonsprosessen som oppstår med ammonium i jord, og til slutt resulterer i en senking av jordens pH tilbake til den opprinnelige pH eller lavere. Nitrifikasjon skjer først ved ytre kantene av et ammoniakkretensjonsbånd, og utvikler seg innover som de første effektene av ammoniakkinjeksjon reduseres og jordforholdene blir mer bidrar til mikrobiell aktivitet.
Kan vannfri ammoniakk brukes på tørr jord?
Tørr jord kan holde ammoniakk. Selv lufttørket jord inneholder litt fuktighet, selv om fuktighetsinnholdet er ganske lavt. Ammoniakk oppløses lett i vann, men det holdes eller beholdes i jord av leire og organisk materiale. Problemet med tørr jord og lav fuktighet er at jordfuktighet er nødvendig for å midlertidig holde («gå i løsning») ammoniakken slik at den kan bli festet til leire eller organisk materiale som ammonium. Hvis tørr jord er klumpete og ikke forsegler riktig ved påføring, kan fri ammoniakk gå tapt ved injeksjon, eller sive gjennom de store porene mellom klumper etter påføring. Derfor er riktig injeksjonsdybde og god jorddekning et must for påføring i tørr jord. Ved å redusere påføringshastigheten eller begrense injeksjonsavstanden reduseres også konsentrasjonen av ammoniakk i hvert injeksjonsbånd. Lukkeskiver kan redusere ammoniakktap ved å dekke opp injeksjonssporet med jord som fanger ammoniakken når den beveger seg til jordoverflaten.