今週、John Marble が牧草地に肥料を追加することの経済性について書いているので、窒素と肥料を詳しく調べる良い機会だと思いました.この記事は、John が窒素とその潜在的な影響について提供した情報に触発されました。
ちょっとした背景
1898 年の英国科学振興協会の会長としての就任演説で、有名な化学者であるウィリアム クルックス卿は悲惨な予測をしました。世界の小麦を食べる人々は、1930 年代に食糧が不足し始めるでしょう。理由 – 窒素肥料の不足.
窒素は重要な植物栄養素であり、当時の農家は、南アメリカから出荷されたグアノからアンモニアの形で窒素を使用して、作物の収量を改善していました.しかし、グアノは限られた資源であったため、Crookes は科学者に別の解決策を見つけるよう促しました。
窒素は地球の大気の約 78% を占めているため、ドイツの科学者 Fritz Haber は窒素を引き出す方法に注目しました。空から。彼と助手のロバート・ル・ロシニョールは、水素と大気中の窒素からアンモニアを触媒する方法を開発しました。 BASF の科学者であるカール ボッシュは、ハーバーの卓上型機械を工業レベルの生産にスケールアップし、ハーバー ボッシュ プロセスが誕生しました。 1913 年までに、あるドイツの工場では、このプロセスを使用して 1 日 20 トンの肥料を生産していました。
ハーバー ボッシュ プロセスは、ウィリアム クルックスが望んでいたこととそれ以上のことを実現しました。実際、世界人口の約半分が合成肥料で支えられていると推定されています。これは、ハーバー ボッシュ プロセスのおかげで、30 億から 35 億人が養われることになります。
良い
今日、私たちは大気中の窒素と天然ガス中のメタンからの水素を使用して化学肥料を生産しています。つまり、肥料の価格は天然ガスの価格に合わせて上下します。また、窒素を、土壌に不足している可能性のあるリン、カリウム、硫黄などの他の栄養素と組み合わせることもよくあります.
適切な施肥により、作物の収量は一般に、そうでない場合よりも 30 ～ 50% 増加します。牧草の収量も増加する可能性があります。アイオワ州での研究では、乾燥した飼料、放牧日数、または 1 歳の去勢牛の生体重増加に関して測定された草の収量は、適切な窒素施肥によって 2 倍から 3 倍以上増加する可能性があることが示されています。
施肥するかどうかは、追加の飼料の必要性、マメ科植物の含有量、管理、および利益に対する費用の比率によって異なります。費用対利益の考え方について詳しくは、今週のジョンの記事をご覧ください。肥料を散布する方法、時期、理由の詳細については、この 2 部構成のシリーズをご覧ください:
悪いものと醜いもの
牧草地や干し草畑に肥料を散布すると、窒素の一部が揮発（蒸発）することがあります。良好な条件下では、ほとんどの窒素が土壌に吸収され、そこで土壌微生物が窒素を植物が使用できる形に変換します。しかし、窒素は流出や侵食によって失われる可能性もあり、N 分子が地表水に流れ込み、そこで生物系に問題を引き起こす脅威を増大させます。窒素はまた、地下水供給に浸出する可能性があり、場所によっては深刻な公衆衛生上の脅威を引き起こします.
土壌に窒素を追加すると、牧草地のマメ科植物が自然に窒素を固定するのを思いとどまらせることもできます.結局のところ、土壌中にすでに利用可能な遊離窒素が十分にあるのに、なぜこれらすべてが機能するのでしょうか?窒素で肥料を与えると、飼料に過剰な硝酸塩が含まれる可能性も高くなります。最後に、土壌の種類によっては、化学窒素肥料を追加すると、最終的に土壌の pH が下がり、時間の経過とともに土壌がより酸性になります。実際、土壌の酸性度が十分でない地域では、処方箋の 1 つは肥料を与えることです。
化学肥料は土壌微生物を殺しますか?
合成肥料が微生物を殺すという神話は、最近よく耳にするようになりました.現実はまったく逆なので、物事がどのように機能するかについて私たちが知っていることを見てみましょう.
まず、有機窒素源からの硝酸分子と合成肥料の袋からの硝酸分子との間に化学的な違いはありません。研究室は違いを見分けることができず、植物も同じです。有機肥料の違いは、肥料が水に溶けるとすぐに利用可能になる化学肥料と比較して、放出速度が遅いことです.
この栄養素の急速な放出は危険でしょうか? 研究者が試験を行ったとき 彼らは、合成肥料を追加してもバクテリアや真菌の数に変化がないことを発見しましたが、有機肥料は両方でわずかな増加を示しました.さらに、10 年間の研究 違いを調べると、適切に適用された場合、窒素は土壌微生物、土壌の生化学的特性、または土壌構造に最小限の影響しか与えないことがわかりました.
博士。 Ray Wiel は、The Nature and Properties of Soils の著者です。 土壌の特徴的なテキスト。彼は、「ほとんどの肥料は、微生物が必要とする栄養素を提供するため、またはより多くの場合、植物の成長を刺激し、植物が微生物を刺激するため、実際に微生物の成長を刺激します.」
「肥料が実際に微生物を殺す主な状況は、帯状に土壌に注入された無水アンモニアです。」土壌は注射部位周辺の直径 2 ～ 3 インチの領域でかなり殺菌されていますが、アンモニアガスが水に放散または溶解すると、微生物はすぐに再定着し、その後アンモニウムになり、植物に取り込まれます。
合成肥料に含まれる塩はどうでしょうか?
ここで、化学者の言葉と私たちの言葉が混乱を招きます。化学者にとって、塩は 2 つ以上のイオンから構成される化合物です。食卓塩、または塩化ナトリウムは、ナトリウムイオンと塩素イオンで構成されています。硝酸アンモニウム肥料は、アンモニウムイオンと硝酸イオンで構成されているため、「塩」とも呼ばれます。
しかし、この種の塩のイオンは、塩化ナトリウムとは異なる振る舞いをします。施肥後に雨が降ると、水が肥料をイオンに分解して土に洗い流します。イオンは微生物や植物に害を与えるのではなく、微生物や植物が吸収する食物です.プロセスは、堆肥や堆肥などの有機肥料でも同じです。より大きなタンパク質と炭水化物を分解してイオンに変換する必要があるため、プロセスは長くなります.
窒素と肥料についてここまで知る必要があるとは思っていなかったかもしれませんが、知識があれば、この情報を使用して、肥料の施用についてより適切な決定を下したり、友人や同僚に興味深いトリビアで感銘を与えたりすることができます。 🙂
