استخدام مادة اللكنوسلفونيت في تقليل ذوبان سماد اليوريا

Abstract

الخلاصة يهدف البحث استخدام مادة سلفونيت في تقليل ذوبان سماد اليوريا.إن مركبات اللكنوسلفونيت من المركبات العضوية ذات الجزيئات الكبيرة ومن خواصها إنها تعمل على تحسين المواصفات النوعية للأسمدة النتروجينية العضوية وغير العضوية كزيادة صلادة حبيبات اليوريا وتقليل ذوبانها في الماء و السيطرة على تحلل اليوريا في التربة(Control –Release Fertilizer).هذه المركبات تقلل من تحرر وانبعاث الامونيا من جزيئة اليوريا داخل التربة أي التحكم بعملية نقل وتحول نتروجين سماد اليوريا إلى الامونيوم وبعدها إلى ايون النترات من خلال العمل على تثبيط فعل أنزيم اليوريز في التربة(ستقلل من فقدان النتروجين الضروري لنمو النبات وإعطاء الفرصة للنبات للاستفادة بكميات اكبر من النتروجين).تتميز مركبات اللكنوسلفونيت عن غيرها من المركبات المستخدمة في هذا المجال(هيدروكوينون ،Agrotain ،والكبريت) بأنها مركبات طبيعية غير سامة ولا تشكل خطورة على العاملين بها في التطبيق الميداني وأسعارها مناسبة كونها مواد فائضة تطرح إثناء عمليات تحضير العجينة الورقية لإنتاج الورق والكارتون. وتتصف هذه المركبات بان لها القابلية على تكوين أواصر جسرية أو مخلبية (Chelating bond) مع الفلزات والايونات الموجبة وخاصة الايونات التي يحتاجها النبات في غذائه(Nutrients) وبتراكيز قليلة جداً.

المفتاح : اللكنوسلفونيت في تقليل ذوبان سماد اليوريا.

المقدمة إن أحدى التقنيات الفعالة المستخدمة لإضعاف أو إيقاف عملية تحول جذر الامونيوم الذائب في التربة إلى غاز الامونيا هي استخدام مثبطات إنزيم اليوريز urease enzyme inhibitors . إن مثبطات اليوريز توقف أو تؤخر عملية تحول اليوريا إلى جذر الامونيوم (NH4) بشكل مؤقت والتي تحدث بواسطة إنزيم اليوريز الموجود في داخل التربة soil enzyme urease . عند إبطاء عملية تحول اليوريا إلى الامونيا تبقى حامضية التربة (PH) متعادلة وكمية غاز الامونيا المتحرر قليلة. من طرق وتقنيات انتاج سماد خاص بطيء الذوبان والتحلل هي مايأتي : 1- طريقة الطلاء: تقنية تستخدم في تحوير وإنتاج الأسمدة طلاء السماد - السريع الذوبان في الماء - لتنظيم عملية تحرير النتروجين في التربة اذ تستخدم أغشية شبه نافذة للماء أو أغشية غير نافذة للماء أو أغشية غير نافذة وغير مزودة بثقوب. 2- طريقة التثبيط: تقنية لإنتاج سماد بطيء التحلل من خلال اكتشاف مواد مثبطة لتحلل اليوريا وتحولها إلى جذور الامونيوم في التربة بواسطة اكسدة البكتيريا و المواد المثبطة هي عبارة عن مواد سامة لبكتريا التربة (Pesticides). 3- طريقة إنتاج سماد بطيء التحلل (قليل الإذابة في التربة) : (Slow- release fertilizer) وهي بسيطة وذلك بخلط اليوريا مع مركبات اللكنوسلفونيت بشكل متجانس (Blending) كمرحلة أولى ثم تسخين هذا المزيج (Heating of mixture) ان النسبة المئوية الوزنية لليوريا ومركبات اللكنين تكون متغيرة اعتماداً على التنفيذ المناسب وحسب خواص السماد الناتج من سرعة أو بطيء تحللة إلى مركباته الذائبة في التربة.

الجزء العملي حضرت محاليل بأوزان مختلفة من مادة اللكنوسلفونيت بإذابتها في محاليل معينة من اليوريا (40% يوريا و 16% يوريا) وفي محاليل قاعدية (1% NaOH) تسخن المحاليل في حمام مائي بدرجة (60- 70 م °) للحصول على إذابة كاملة لمادة اللكنوسلفونيت في هذه المحاليل , عندها تكون جاهزة للرش على منتوج اليوريا بشكل متجانس. تهيأ حبيبات اليوريا لعملية الرش وذلك بتسخين كمية معينة من اليوريا في فرن كهربائي بدرجة حرارية( 70 م °) لمدة نصف ساعة وعند إخراج النموذج من الفرن يرش بمحاليل اللكنوسلفونيت المائية بمعدل رشتين مع تحريك حبيبات اليوريا يدويا أثناء الرش لضمان حبيبات اليوريا بهذا المحلول. وتوضع في الفرن بدرجة ( 70 م °) لمدة (15-20 دقيقة) وتخرج من الفرن وترش مرة أخرى بنفس الطريقة وتعاد إلى الفرن ولمدة (15-20 دقيقة) حتى تصبح جافة تماماً . ويمكن رش النموذج لمرة ثالثة حتى يكون حجم المحلول اللازم للرش يساوي (20-25 مليليتر) ولتراكيز مختلفة من مادة اللكنوسلفونيت.ويترك النموذج لفترة (24 ساعة) لتكون حبيبات اليوريا جافة بشكل نهائي وجاهزة لاختبار ذوبانها في الماء. اختبار الذوبان: يوزن (1 غم) من اليوريا التي طليت بمحلول اللكنوسلفونيت على أن تكون حبيباتها جافة ومتصلبة بعد الطلاء بمادة اللكنوسلفونيت ويوضع النموذج في (Beaker) زجاجي حجم (100مل) ثم يوزن (1غم) آخر من مادة اليوريا (غير مطلية) بمادة اللكنوسلفونيت وتوضع في (Beaker) زجاجي آخر حجم (100مل)ويضاف إلى النموذجين في آن واحد (25 مل) ماء مع ضبط وقت الإضافة بواسطة ساعة توقيت وتراقب بالعين المجردة عملية ذوبان حبيبات اليوريا واختفائها مع المادة الجيلاتينية المتبقية بعد ذوبان حبيبات اليوريا عندها يسجل الوقت الذي يمثل نهاية التجربة وتحسب الفترة الزمنية اللازمة لذوبان نموذجي اليوريا:الجداول (1-5)

جدول رقم (1) زمن ذوبان حبيبات اليوريا المعالجة بالمحاليل المائية (1-3 غم) للكنوسلفونيت المحضرة في (40% يوريا) مقارنة بزمن ذوبان اليوريا غير المعالجة: النموذج زمن إذابة اليوريا المعالجة بالمحاليل المائية للكنوسلفونيت(دقيقة) زمن إذابة اليوريا غير المعالجة(دقيقة) الملاحظات 3غم 2غم 1غم 0 يوريا غير معالجة -------- ------ ------ 22-24 بعد اختفاء حبيبات اليوريا في الماء نلاحظ ظهور مادة جيلاتينية شفافة لفترة زمنية معينة يوريا معالجة 55-60 50-55 30-35 -------- زمن بقاء المادة الجيلاتينية يعتمد على تركيز مادة اللكنوسلفونيت في المحلول القاعدي

جدول رقم (2) زمن ذوبان حبيبات اليوريا المعالجة بالمحاليل المائية (1-3 غم) للكنوسلفونيت المحضرة في (1% NaOH): النموذج زمن إذابة اليوريا المعالجة بالمحاليل المائية للكنوسلفونيت(دقيقة) زمن إذابة اليوريا غير المعالجة(دقيقة) الملاحظات 3غم 2غم 1غم 0 يوريا غير معالجة ------ ------ ------ 22-23 إذابة حبيبات اليوريا خلال هذه الفترة الزمنية مع بقاء مادة جيلاتينية شفافة لمدة 5-7 دقائق يوريا معالجة 65-75 50-60 35-40 ------ يزداد زمن بقاء المادة الجيلاتينية مع زيادة تركيز مادة اللكنوسلفونيت

جدول رقم (3) زمن ذوبان حبيبات اليوريا المعالجة بالمحاليل المائية (1غم) لكنوسلفونيت المحضرة في(16% يوريا) النموذج زمن إذابة اليوريا المعالجة بـ1 غم لكنوسلفونيت في 16 % يوريا(دقيقة) زمن إذابة اليوريا غير المعالجة(دقيقة) الملاحظات يوريا غير معالجة ------ 21-22 يوريا معالجة 25-30 -------- عدم اكتساب حبيبات اليوريا على سطحها كفاية من مادة اللكنوسلفونيت لصعوبة ذوبان هذه المادة في محلول (16%) يوريا

جدول رقم (4) زمن ذوبان اليوريا المعالجة بـ1 غم لكنوسلفونيت (بطريقة الصهر) في (16 % يوريا) النموذج زمن ذوبان اليوريا المعالجة بـ1 غم لكنوسلفونيت في 16 % يوريا(دقيقة) زمن إذابة اليوريا غير المعالجة(دقيقة) الملاحظات يوريا غير معالجة ------ 22-23 إن تقارب زمن الإذابة للنموذجين هو لعدم انتظام قطع اليوريا المعالجة بالصهر يوريا معالجة (بالصهر) 23-24 --------

جدول رقم (5) زمن ذوبان اليوريا المعالجة بـ2 غم لكنوسلفونيت( بطريقة الغمر) في (40 % يوريا) النموذج زمن ذوبان اليوريا المعالجة بـ2 غم لكنوسلفونيت في 40 % يوريا (دقيقة) زمن إذابة اليوريا غير المعالجة(دقيقة) الملاحظات يوريا غير معالجة ------ 22-23 يوريا معالجة (بالغمر) 21-22 -------- اختزال في قطر حبيبات اليوريا المعالجة بالغمر يؤثر على زمن الإذابة وبشكل نسبي

المناقشة والاستنتاج يلاحظ على الجداول (1-5) في الجزء العملي و إن زمن إذابة نماذج اليوريا غير المطلية بمادة اللكنوسلفونيت في الماء العادي يتراوح مابين (21-24) دقيقة. إن هذا الاختلاف البسيط بزمن الإذابة يعود إلى الاختلاف في حجم دقائق حبيبات اليوريا.بعد هذه الفترة الزمنية للإذابة يلاحظ اختفاء حبيبات اليوريا البيضاء وظهور مادة جيلاتينية شفافة في قعر الـ(Beaker) وزمن بقاء هذه المادة في الماء يعتمد على حامضية الماء ودرجة الحرارة وحالة المحلول إذا كان في حالة سكون أو في حالة حركة (مزج مستمر) لذا فان المعدل الزمني لاختفاء المادة الجيلاتينية هو بين (5-7) دقائق.في الجدول رقم (2) يلاحظ عند معالجة حبيبات اليوريا بمحلول يتكون من (1)غم لكنوسلفونيت مذاب في (1% NaOH) فأن الزمن اللازم لإذابة واختفاء الدقائق أكثر من الزمن اللازم لإذابة نموذج اليوريا غير المطلية وايضاً زمن بقاء المادة الجيلاتينية بوجود اللكنوسلفونيت يكون أكثر مما لو كانت اليوريا غير مطلية، وهذا بسبب معاملة اليوريا بهذه المادة يحصل على حبيبات من اليوريا ذات سطوح صلبة ومتماسكة تمنع نفوذ جزيئات الماء إلى داخل الحبيبات بشكل سريع وبالتالي تقلل من سرعة إذابتها وبالإضافة إلى ذلك بعد ذوبان حبيبات اليوريا في الماء فان هناك ترابط فيزيائي وكيميائي بين جزيئات اللكنوسلفونيت وجزيئات اليوريا يعمل هذا الترابط على السيطرة على تحلل (Hydrolysis) مادة اليوريا في الماء والتربة بشكل أساس. حسب النتائج المبينة في الجداول (1-5) يلاحظ أن أفضل طريقة لمعالجة وطلاء حبيبات اليوريا هي طريقة الرش (Spray method) لثبات مادة اللكنوسلفونيت على سطح الحبيبة وجفافها حتى في الظروف الاعتيادية، اذ إن الفترة الزمنية اللازمة لإذابة اليوريا المعالجة بمادة اللكنوسلفونيت بطريقة الرش اكبر من الفترة الزمنية اللازمة لإذابة اليوريا المعالجة بمادة اللكنوسلفونيت بطريقة الصهر وطريقة الغمر. أي أن هناك تحسن بالمواصفات النوعية لسماد اليوريا بوجود مادة اللكنوسلفونيت وذلك للسيطرة على إذابة وتحلل اليوريا في الماء والتربة أي إعطاء فرصة للنبات للاستفادة من نتروجين سماد اليوريا ولفترة زمنية طويلة والتقليل من عمليات إعادة تسميد الأرض.

المصادر 1- Arab fertilizers: "Specialized magazine on fertilizer industry", Issue No.(53) –January –April.2009 2- "Natural organic chelating agent" Grow More,15600 new century drive ,Gardena, www.growmore.com, CA 90248,USA 3- Van Der, Krieken Wilhelmus Maria(Wageningen,NL)Kok, Cornelis Johannes(Nijmegen,NL),"Compositions comprising Lignosulfonates for crop protection and crop improvement", US patent application 20060247130, Publication date:11/02/2006