Verskille in vervlugtiging tussen Stikstofbronne

Dr Erik Adriaanse

ENGLISH: Volatilization differences between N sources

Vervlugtiging van toegediende stikstof geskied hoofsaaklik in die vorm van ammoniak (NH₃), hoewel verliese in die vorm van atmosferiese stikstof (N₂ en N₂,O) ook moontlik is. Ammoniak ontstaan uit ammonium (NH₄⁺) bevattende en vormende kunsmis wanneer daar nie genoeg grondwater is waarin die ammonium kan oplos nie, soos wanneer die kunsmis op of naby die oppervlakte toegedien en gelaat word. Atmosferiese stikstof word van nitraat stikstof (NO₃^–) gevorm wanneer die bogrond vir lang periodes met water versadig is en daar dus ʼn volgehoue gebrek aan suurstof in die grond bestaan. Onder Suid-Afrikaanse toestande is ʼn gebrek aan voldoende water meer tipies ʼn probleem as lang periodes van versuiping. Die artikel fokus op ammoniak verliese uit toegediende kunsmis saam met faktore wat dit beïnvloed soos grond pH en temperatuur. Die effektiwiteit van urease inhibeerders wat die omsetting van ureum na ammoniak vertraag en sodoende ammoniakverliese beperk word saam met ander moontlike oplossings vir die probleem bespreek.

Ammoniakverliese word baie sterk deur grond pH beïnvloed (Figuur 1). Grond pH verhogings van 6.5 na 9.1 het ammoniak verliese by ureum met 18% oor vyf gronde verhoog. Ureum het die meeste vervlugtig gevolg deur DAP, Ammoniumsulfaat, MAP en KAN. Die verskil in vervlugtiging tussen ureum en KAN was 15% by ʼn pH van 9.1.

Die omsetting van ureum na ammonium gaan ook gepaard met ʼn pH verhoging in die grond wat verklaar waarom ureum meer vervlugtig as ander stikstofbronne wat dieselfde hoeveelheid ammonium-N vrystel. Soortgelyk sal DAP die pH van grondoplossings verhoog. Die implikasie hiervan is dat hoër peile van toediening, wat meer kunsmiskorrels per eenheidsoppervlakte tot gevolg het, die grond pH meer sal verhoog en dus die % ammoniak verlies ook sal verhoog.

Figuur 1. Effek van grond pH op ammoniak vervlugtiging van verskillende stikstofdraers oor vyf gronde wat teen 120 kg N/ha op die oppervlakte onder gekontroleerde toestande toegedien is. (Oorgeteken van Du Preez & Burger 1986)

Die hoeveelheid ammoniak wat moontlik kan vervlugtig kan veel meer wees as wat in Figuur 1 aangedui word. Du Preez & Burger (1986) het ammoniak verliese van tot 55% by ureum toedienings van 240 kg N/ha, op ʼn grond met ʼn klei-inhoud van 50% en ʼn oorspronklike pH (H₂O) van 7.5 aangetoon. Botha & Pretorius (1988) het ammoniak verliese van tot 61% by ureum toedienings van 83 kg N/ha op ʼn grond met ʼn klei-inhoud van 9.5% en ʼn pH (H₂O) van 7.9 (na ureum toedienings) aangetoon. Fenn & Miyamoto (1981) het ammoniak verliese van 66% na oppervlak toedienings van ureum op ʼn grond met ʼn pH van 7.8 (H₂O) aangetoon.

Temperature wat toeneem van die lente tot midsomer het ʼn drastiese toename in ammoniak verliese uit ureum en UAN tot gevolg, maar het byna geen effek op ammoniak verliese uit KAN nie (Figuur 2). Hoeft et.al. (2000) het aangedui dat die gebruik van urease inhibeerders die grootste potensiaal het om effektief te wees bo 10° C.

Figuur 2. Effek van stygende temperature binne ʼn seisoen op ammoniak vervlugtiging van verskillende stikstofbronne wat op die grondoppervlakte in Argentinia onder veldtoestande toegedien is. (Fantanetto, 1995).

Urease inhibeerder soos Agrotain, SKW Piesteritz en Hanfeng Evergreen vertraag die omsetting van ureum na ammoniak en dus ook die vrystelling van ammoniak. Gemiddelde verminderings in ammoniak vrystellings van 70% (25 tot 100%) vir ureum en 44% (15 tot 71%) vir UAN is al vir Agrotain gerapporteer (Chambers & Dampney, 2009). Die vervlugtiging van ammoniumnitraat bly egter steeds minder as die vervlugtiging van ureum + Agrotain wat een van die redes is waarom die opbrengs wat met ammoniumnitraat verkry word gewoonlik hoër is (Chambers & Dampney, 2009). Schwab & Murdock ( 2010) het ter ondersteuning vasgestel dat Agrotain wat saam met ureum toegedien word mielieopbrengs betekenisvol verhoog (van 9.4 ton/ha na 10.7 ton/ha), maar dat die opbrengs wat met ammoniumnitraat verkry is (11.6 ton/ha) betekenisvol hoër as enige van die twee behandelings was. Hoewel urease inhibeerders vervlugtiging van ureum verminder, vertraag dit ook die tempo van vrystelling van plantopneembare ammonium- en nitraat-stikstof. Tydige toedienings voordat ernstige N tekorte in die grond ontstaan is dus krities noodsaaklik. Terselfdertyd sal urease inhibeerders ook die loging van ureum bevorder omdat ureum nie opneembaar is nie en 100% loogbaar is (Adriaanse, 2012). Urease inhibeerders dien dus nie werklik ʼn doel wanneer dit saam met ureum in die grond geplaas, ingewerk of ingewas word nie (Hoeft et.al., 2000).

Gevolgtrekkings en aanbevelings

1. Stikstofbronne behoort sover moontlik diep genoeg in die grond geplaas of ingewerk te word sodat dit met grondwater in kontak sal bly.
2. Ureumbevattende kunsmis kan ook onder besproeiing in die grond ingewas word of onder droëland toestande, net voor die reën uitgestrooi word. DAP, MAP, ammoniumsulfaat en KAN, kan egter nie op die manier in die grond ingewas word nie.
3. Oppervlak-toedienings na onlangse bekalking waar vry-kalk en hoë pH in die bogrond voorkom sal vervlugtiging bevorder en behoort daarom vermy te word.
4. Die warmste gedeeltes van die dag en seisoen sal ammoniakverliese bevorder en daarom behoort ureum bevattende kunsmis of DAP nie dan uitgestrooi te word nie. Die uitstrooiing van ureum + urease inhibeerders kan wel by hoë temperature oorweeg word. Min verliese met KAN uitstrooiing by hoë temperature word verwag en daarom bly dit nog die beste opsie.
5. Meervoudige laer peile van ureum sal minder verliese as enkele hoë peile van oppervlak-toedienings tot gevolg hê.
6. Gebruik eerder KAN as ureum waar oppervlak-toedienings onvermydelik is en kunsmis nie ingewas kan word nie. Ureum wat met urease inhibeerders behandel is, kan ook oorweeg word, maar neem in ag dat vervlugtiging steeds meer sal wees as met KAN, dat KAN vinniger sal reageer op stikstof-tekorte in die grond en dat hoër opbrengs steeds in die meerderheid van gevalle met KAN verwag word.
7. Vliegtuig-toedienings sal weens verskille in toedieningskostes waarskynlik veel duurder wees met KAN as met ureum of met ureum + urease inhibeerders. Onder sulke omstandighede is dit raadsaam om tydig ureum + urease inhibeerder toe te dien voordat die tekort aan stikstof drastiese afmetings aangeneem het.

Let Wel: Raadpleeg ‘n gekwalifiseerde landboukundige vir meer lokaliteit spesifieke toepassings. Die resultate waarna in hierdie artikel verwys word, is onder spesifieke omstandighede verkry en is daarom nie algemeen onder alle omstandighede toepasbaar nie.

Verwysings
ADRIAANSE, F. G., 2012. Logingsverskille by stikstofbronne. S.A.Graan/Grain, 11/12.
BOTHA, A.D.P. & PRETORIUS, D.C. 1988. Ammonia volatilization and denitrification losses from commercial fertilizers applied to soil samples. S. Afr. J. Plant Soil, 1988, 5(2), 89-91.
CHAMBERS, B. & DAMPNEY, P, 2009. Nitrogen efficiency and ammonia emissions from urea-based and ammonium nitrate fertilisers. International Fertiliser Society Conference, Cambridge, 10th December 2009. IFA, ISBN 978-0-85310-294-6 (ISSN 1466-1314)
DU PREEZ C C, DU T BURGER, R. 1986. A proposed mechanism for the volatilization of ammonia from fertilized neutral to alkaline soils. S. Afr. J. Plant Soil, 1986, 3(1), 31-34.

FANTANETTO H. 1995., Ciencia del Suelo, INTA, Argentina.
FENN L. B. & MIYAMOTO S., 1981. Ammonia loss and associated reactions of urea in calcareous soils. Soil Sci. Soc. Am J. 45:537-540.
HOEFT. R.G., NAFZIGER. E.D., JOHNSON. R.R.& ALDRICH. S.R., 2000. Modern Corn and Soybeen Production pp 139. MCSP Publications, 1520, Yorkshire Dr, Champaign, IL, USA.
SCHWAB, G.J. AND MURDOCK, L.W. 2010. Enhanced-Efficiency Nitrogen Fertilizer for Corn and Wheat Production. IFA International Conference on Enhanced-Efficiency Fertilizers, Miami, International Fertilizer Industry Association, Paris, France.