氨处理秸秆常用的氨源为无水氨和尿素。在有些地区,人们也使用其它形式的氨源,如碳酸氢铵、氨水、人畜尿液等,但添加量较大。无水氨适于在规模化牛场或工厂化氨化秸秆使用,而尿素适于农户小规模处理。
1.无水氨 无水氨是氨最浓缩的方式(100%),含氮量为82.4%。在一个大气压、零下33.4℃时氨变成液体,称液氨。无水氨一般呈液态运输,与家用液化煤气相似。当温度高于液化点(零下33.4℃)或遇空气后,液氨立即化成气体氨。氨很活泼,易与有机酸化合物合成铵盐,所以氨化效果很好。国外许多国家用无水氨处理秸秆,一般推荐用量为秸秆干重的3%。但由于需要专用液化氨罐装运,一次性投资较大。此外,液氨属于有毒易爆物质,要注意防爆等安全问题。
2.尿素 尿素 CO(NH2) 含量氮量46%左右,在适宜温度和脲酶作用下,尿素可以水解为氨(NH3)和二氧化碳(C02)。1千克尿素水解可生成567克氨,生成的氨就可氨化秸秆。尿素的用量可在较大范围内变动,兼顾实际效果和经济性,一般推荐用量为秸秆干重的4%~5%。尿素可以方便地在常温常压下使用,不需专用设备,对健康也无害。另外,用尿素氨化处理秸秆,其密封程度不如液化氨处理时那样严格。
不少秸秆的脲酶含量极低,难以将尿素分解为氨,因而有时用尿素氨化时效果不甚理想。国外有些国家推荐加入含脲酶含量较高的大豆粉等以保证处理效果,这在我国现有条件下不大现实。
3.碳酸氢铵 农用碳铵的含氮量约为15%~17%,与氨水相仿。碳酸氢铵(简称碳铵)溶解于水后可生成氨(NH3)、二氧化碳(C02)和水(H20)。1千克碳铵完全分解,能产生215克氨,温度升高将加速这个过程。按照液氨用量和含氮量计算,碳铵用量应为秸秆干重的15%以上。但据试验,8%-12%的碳铵就可获得15%用量时同样的效果,实践应用也已证明了这一点。
碳铵是我国化肥工业的主要产品,供应充足,价格便宜。据浙江大学在梅雨季节用碳铵与尿素对比试验,碳铵处理秸秆的霉斑数量明显少于尿素处理。这主要是碳铵比尿素更易分解,产生的氨在处理初期有效地抑制了微生物生长。因此,在我国南方梅雨季节,使用碳铵更为有效。但是,碳铵分解受温度影响较大,低温不易分解,在冬天用碳铵处理秸秆需要较长时间。
4.氨水 氨水是将氨溶于水中而成,实质上是氨、水和氢氧化铵(NH40H)等物质的混合体,一部分氨溶解于水中,与水结合生成氢氧化铵,同时氢氧化铵又会分解出游离的氨,呈现动态平衡。随着温度升高,游离氨会增加,这些氨就可氨化秸秆。农用氨水的含氨量一般为18%~20%,含氮量15%左右。
在正常压力下,水中可容纳的最大含氨量随温度变化而不同,温度越高,溶解度越低(表1)。普通的氨溶液含氨15%~20%,可装在塑料容器中保存和装运。使用氨水的优点是在处理干秸秆时可减少水的用量,而且较液氨安全;缺点是由于体积和重量较大,运输时增加劳力,在处理鲜秸秆时水分偏高。
表1 在760毫米汞柱压力下氨在水中的溶解度
温度 (℃) 10 20 30 40 50
溶解氨 (g/kg) 400 342 285 237 185
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