Определение содержания аммония в навозе с добавками разными методами и его изменение в процессе хранения

Содержание аммония (NH4+) является одним из важнейших параметров при оценке навоза. Точное и быстрое определение этой неорганической формы азота важно не только в агрономии при расчете норм внесения удобрений, но и в научных исследованиях, например, при изучении выбросов парниковых газов из хранящегося навоза.

Существует недостаточно исследований для оценки того, какой аналитический метод является наиболее подходящим для определения (NH4+) в навозе с такими добавками, как перлит, вермикулит или торф. Мы сравнили три аналитических метода определения NH4+: дистилляцию, ионометрию и спектрофотометрию. Результаты показали, что дистилляционный метод имел наименьший средний коэффициент вариации (Cv) между двумя лабораторными повторностями, с Cv = 0,77%, в то время как методы ионометрии и спектрофотометрии имели средние значения Cv 1,83% и 3,97% соответственно. Более низкий коэффициент вариации указывает на то, что аналитический метод менее чувствителен к различным помехам, что дает более надежные данные. Экспериментальные данные также показывают, что хранение навоза в течение 40 дней снижает содержание NH4+ примерно с 21 000 ppm до примерно 7000 ppm, и что использование добавок, таких как перлит, вермикулит или торф, не оказало значительного влияния на удержание NH4+ по сравнению с контрольными образцами (без добавок). На основании результатов нашего исследования мы рекомендуем использовать дистилляционный метод для определения NH4+ в навозе с добавками в агрохимических и научных лабораториях.

Широко известно, что животный навоз является органическим удобрением, используемым для удобрения растений. Навоз содержит ценные питательные вещества для растений. Тем не менее, навоз также может быть причиной загрязнения почвы, воды и воздуха при неправильном обращении [1,2]. В течение всего периода воздействия навоза растения усваивают из него около 50–60% содержащегося в нем азота, до 50% фосфора и до 80% калия, поглощая также кальций, магний, железо, серу и т.д. Навоз улучшает свойства почвы: удобренные тяжелые почвы становятся более проницаемыми для воды и воздуха, а легкие не так быстро испаряют влагу. Навоз способствует росту растений, обеспечивает питанием почвенные организмы, увеличивает генетическое и функциональное разнообразие почв, а также улучшает химические и физические свойства почвы [3,4,5]. В ЕС и Великобритании ежегодно производится и вносится в почвы более 1,4 млрд тонн навоза [6]. Навоз также является чрезвычайно важным источником сырья для биогазовых электростанций. Выход биогаза также зависит от химического состава навоза и изменяет химический состав побочного продукта производства (дигестата) и его ценность в качестве биоудобрения [7].

Навоз не только является эффективным органическим удобрением, но и может стать значительным источником загрязнения, если не соблюдаются рекомендации по его хранению или внесению в качестве удобрения. Согласно директивам Европейского Союза [8], в течение года на одном гектаре фермерских угодий должно содержаться столько скота, чтобы норма азота, содержащегося в их навозе, не превышала 170 кг на гектар. Если содержание азота выше, то поголовье следует сократить.

Тема органических удобрений, особенно в контексте развития устойчивого сельскохозяйственного производства, очень важна, и ее значимость растет. Согласно одной из наиболее часто используемых баз данных «Google Scholar», которая предоставляет самый широкий спектр научной литературы, количество научных источников, посвященных теме хранения навоза и добавок к нему, за полвека увеличилось с 88 упоминаний в 1973 году до 9230 упоминаний в 2023 году (Рисунок 1). Темпы роста этого показателя резко увеличились за последние два десятилетия, что демонстрирует общую важность упомянутой темы.

Рисунок 1. Результаты поиска в Google Scholar по теме хранения навоза и добавок к нему (1973–2023 гг.).  Примечание: каждая точка, отмеченная на графике, показывает количество источников, включенных авторами и упомянутых в соответствующий год.

Навоз и жидкие стоки должны храниться таким образом, чтобы избежать загрязнения поверхностных и грунтовых вод, а также уменьшить загрязнение воздуха. Способ хранения навоза влияет на его состав и качество. Разложение и трансформация органического вещества микроорганизмами приводит к потере органического углерода и азота при компостировании, в основном в виде выбросов парниковых газов. Полное окислительное разложение органического вещества (ОВ) под действием микроорганизмов produces диоксид углерода (CO2), тогда как неполное разложение в частично анаэробных условиях produces метан (CH4). В процессе компостирования органический азот или нерастворенный азот исходного сырья, такой как белки и аминокислоты, разлагается аэробными микроорганизмами до растворенного азота, который в конечном итоге разлагается до NH4+; затем часть NH4+ испаряется в виде NH3, а часть NH4+ подвергается неполному нитрификации и денитрификации с образованием N2O [9].

Использование животного навоза в качестве органического удобрения на сельскохозяйственных почвах не только улучшает здоровье почвы и сельскохозяйственную продуктивность, но и оказывает существенное влияние на выбросы ПГ.

Сельское хозяйство представляет собой основной источник антропогенных выбросов аммиака (NH3) [1,10,11]. В сумме 81% глобальных выбросов NH3 является результатом сельскохозяйственной деятельности [12]. Внесение livestock навоза в сельскохозяйственные почвы является значительным источником выбросов NH3 в атмосферу с потенциально вредными последствиями для окружающей среды. Более того, чрезмерное количество NH4+ может быть токсичным для растений [13,14]. В Великобритании потери NH3 после внесения в почву оцениваются приблизительно в 70 тыс. тонн (азота в виде аммиака) NH3–N в год, что составляет 30% от общих выбросов от сельского хозяйства Великобритании [15]. Улетучивание NH3 из операций по обращению с навозом может варьироваться в зависимости от концентрации NH3, температуры, pH, времени хранения и т.д. Определение химического состава навоза в лаборатории должно проводиться надежными методами и оперативно. Таким образом, измерение одного из наиболее важных компонентов — NH4+ непосредственно в навозе, а также в дигестатах является одной из важнейших потребностей в лабораториях, проводящих сельскохозяйственные и экологические исследования [16].

Три основных аналитических метода успешно используются для измерения NH4+ в образцах навоза (дистилляция, спектрофотометрия и ионометрия). Выбор метода зависит от имеющегося лабораторного оборудования и нормативных документов и стандартов, используемых в данной стране и в данном учреждении. Дистилляция состоит из нагревания щелочного буферного раствора и конденсации паров в кислый раствор [17]. Peters et al. (2003) обобщили три рекомендуемых метода определения NH4+: дистилляция/титрование, колориметрический метод и метод с использованием электрода. Дистилляция и титрование предъявляют меньше требований к пробоподготовке. Колориметрические методы требуют центрифугированных или профильтрованных образцов. В образцах навоза, которые могут содержать нитратный азот, это измерение должно быть включено в анализ. Эти по-разному оцененные методы не демонстрируют пригодности этих методов для анализа образцов навоза, имеющих в своем составе различные сорбенты.

Основной целью данного исследования было сравнить и статистически подтвердить, какой из методов определения NH4+ (дистилляция, ионометрия и спектрофотометрия) является наиболее подходящим для измерения содержания NH4+ в навозе с добавками перлита, вермикулита и торфа. Дополнительно целью была оценка способности добавок к навозу адсорбировать NH4+ и определение его изменений в процессе хранения.

2.1. Описание экспериментальной площадки

Наш эксперимент состоял из двух параллельных исследований: определение содержания NH4+ и его изменений во время хранения навоза с использованием трех различных методов детекции; и измерение выбросов парниковых газов. Однако выбросы парниковых газов в данной статье не анализировались. Эти данные использовались для мониторинга хода эксперимента.

Исследование проводилось в лабораторных условиях с использованием экспериментальных контейнеров для навоза объемом 90 л. Навоз хранился в климатических камерах, параметры микроклимата в которых не регулировались искусственно. Исследование проводилось со свежим навозом крупного рогатого скота. Навоз (твердая фракция и моча) собирался непосредственно от молочного скота в хлеву и доставлялся в лабораторию. В лаборатории твердая фракция навоза смешивалась с мочой в соотношении 1,6:1. Навоз гомогенизировали и помещали в экспериментальные контейнеры (7 кг на контейнер). Количество сорбентов рассчитывали в процентах от содержания сухого вещества в навозе. Для каждого варианта опыта было проведено 4 повторности.

Эксперимент длился 40 дней, измерения проводились до наблюдения значительного снижения выбросов газов. Навоз содержался в климатических камерах, где температура окружающей среды колебалась от 11,9 до 16,3 °C, а относительная влажность составляла от 44,9 до 67,5%.

Во время измерений концентрации газов контейнеры с навозом герметично закрывались вместе с газоизмерительными приборами. После каждого измерения контейнеры оставляли открытыми, чтобы навоз подвергался естественному воздействию условий окружающей среды, обеспечивая тем самым, что выбросы газов не подавлялись искусственно [18]. На период измерения концентрации газов регистрировались температура и относительная влажность как окружающей среды, так и навоза. Выбросы газов (CO2), (CH4) и (NH3) измерялись для оценки газовых эмиссий.

Химический состав образцов навоза (n = 32) определялся в Химической исследовательской лаборатории Литовского института сельского хозяйства, Литовского исследовательского центра сельского и лесного хозяйства, расположенного в Академии, Кедайняйский район, Литва. Всего в 2024 году было изучено 4 эксперимента. Во время эксперимента навоз помещали в экспериментальные контейнеры — контрольные контейнеры без сорбентов, и другие — с различными сорбентами и их смесями. Исследовались следующие варианты: 1. K — навоз без добавок; 2. D — навоз +15% угля + 15% торфа; 3. P — навоз +15% угля + 15% перлита; и 4. V — навоз +15% угля + 15% вермикулита. Было выполнено четыре экспериментальные повторности. Для наших исследовательских задач образцы навоза анализировались до начала эксперимента по хранению и в конце 40-дневного эксперимента. Эксперименты проводились в Институте зоологии Литовского университета наук о здоровье, расположенном в Байсогале, Радвилишский район, Литва. Отбор проб и подготовка образцов навоза для химического анализа выполнялись следующим образом: образцы навоза (около 0,3 кг) отбирались после гомогенизации навоза. Проба составлялась путем взятия гомогенизированного навоза из трех мест в контейнере.

2.2. Химический анализ аммония в навозе

Химические анализы образцов навоза проводились в Химической исследовательской лаборатории. Концентрации аммония определялись с использованием трех аналитических методов:

(a) определение NH4+ с использованием системы паровой дистилляции Кьельдаля. Аммоний преобладает, когда pH ниже 8,75, а NH3 преобладает, когда pH выше 9,75 [19]. Приблизительно 6–7 г образца навоза взвешивали в пробирке для дигестии FOSS на 250 мл, после чего образец смачивали примерно 20 мл (точное количество воды не важно) деионизированной H2O и тщательно перемешивали. Пробирку для дигестии как можно быстрее помещали в систему паровой дистилляции Kjeltec 2200, чтобы предотвратить потерю летучего NH3. Для паровой дистилляции использовалась следующая автоматическая программа: 10 мл 8,8 н. раствора NaOH; без добавления H2O; 30 мл раствора борной кислоты (H3BO3) в качестве поглотителя; время дистилляции 6 мин. Собранный после дистилляции NH3 титровали 0,1 н. H2SO4, приготовленной из фиксанала, с использованием автоматического титратора SI Analytics TitroLine 5000. Полученное значение содержания азота выражали в виде концентрации аммония;

(b) для потенциометрических измерений использовались электрохимический анализатор Consort C6030 и селективный ионоселективный электрод на NH4+ Toshcon TISE-NH4. Всего 4 г образца встряхивали с 100 мл воды в течение 1 ч. В соответствии с рекомендациями производителя электрода, к 100 мл стандарта и пробы добавляли 2 мл 2 М ацетата лития (LiCH3COO);

(c) для спектрофотометрических измерений использовался спектрофотометр UV/Vis Cary 50, Varian Inc. Синее окрашенное соединение, образующееся при реакции с салицилатом, аммонием и гипохлорит-ионами в щелочной среде в присутствии нитроферрицианида натрия, количественно определяли при длине волны 655 нм; для экстракции NH4+ использовали 1 М раствор хлорида калия (KCl) (1:2,5, вес/объем) [20]. Во всех трех аналитических методах конечная концентрация NH4+ выражалась и использовалась в данной работе в млн⁻¹ (ppm) в пересчете на сухое вещество.

2.3. Статистический анализ

Данные были статистически проанализированы с использованием SAS Enterprise Guide 7.1. Проводился дисперсионный анализ (ANOVA). Использовались значимые различия между средними при 95% (p < 0,05).

3.1. Сравнение аналитических методов для определения аммония в образцах навоза

Для выбора наиболее подходящего метода определения NH4+ в навозе с добавками содержание NH4+ в образцах определяли тремя аналитическими методами, как описано в методическом разделе. Обычно в качестве основного метода для определения содержания NH4+ в различных образцах используется спектрофотометрия [21,22]. В нашем исследовании каждый аналитический метод выполнялся с двумя лабораторными повторностями для определения сходимости. Результаты по содержанию NH4+ представлены в Таблице 1.

Таблица 1. Сравнение среднего (n = 2) содержания аммония (NH4+, млн⁻¹, в СВ) в образцах навоза крупного рогатого скота с добавками, определенного разными методами.

Анализируя данные, представленные в Таблице 1, мы видим, что существуют вариации в концентрации аммония между двумя лабораторными повторностями одного и того же образца в зависимости от используемого метода определения. Значения коэффициента вариации (Cv%), представленные в таблице, показывают, насколько сильно колеблется каждый метод при двух лабораторных повторностях. Чем ниже эти значения, тем меньше расхождение между лабораторными повторностями и тем надежнее метод.

Минимальная вариация между двумя лабораторными повторностями наблюдалась для метода прямой дистилляции. Коэффициент вариации колебался от 0,02 до 3,93%, со средним значением 0,77%. Результаты, полученные ионометрическими и спектрофотометрическими измерениями, были более вариабельными: средний коэффициент вариации составил 1,83% и 3,97% соответственно. Рассчитанные значения коэффициента детерминации (Рисунок 2) для каждого метода анализа показали, что прямая дистилляция характеризовалась очень высоким коэффициентом детерминации, который достигал 0,9995. Чуть более низкое значение коэффициента детерминации: 0,9959 показал ионометрический метод. С другой стороны, наихудшая корреляция 0,9855 между лабораторными повторностями была получена при спектрофотометрической процедуре анализа образцов. Кроме того, в этом случае более высокие расхождения между повторностями были получены при концентрациях NH4+ выше 15 000 млн⁻¹. Таким образом, мы можем заключить, что метод прямой дистилляции был менее чувствителен к внешним факторам, которые могут негативно повлиять на точность измерений. Согласно нашим данным, результаты могут различаться не только при анализе двух лабораторных повторностей, но и при сравнении разных аналитических методов. Это может указывать на то, что не все представленные здесь методы подходят для точного определения NH4+ в навозе с добавками. Значения стандартной ошибки, приведенные в Таблице 1, рассчитаны путем сравнения всех трех методов, и чем выше это значение, тем больше расхождение между измерениями, полученными разными методами анализа. Стандартная ошибка, измеренная между различными аналитическими методами, варьировалась от 98 до 4126 млн⁻¹ NH4+ со средним значением 1116 млн⁻¹ NH4+. Об этом же свидетельствуют значения min и max: чем больше разница между ними, тем больше различия получаются между разными методами. Например, при определении содержания NH4+ в образце 1-4V с помощью ионометрического метода было получено 16 904 млн⁻¹ NH4+, тогда как при измерении содержания аммония методом прямой дистилляции и спектрофотометрии было получено 25 717 и 31 056 млн⁻¹ NH4+ (со значением стандартной ошибки 4126 млн⁻¹ NH4+) соответственно. Как показывают продемонстрированные результаты анализов, измеренная концентрация в одном и том же образце может различаться почти в два раза в зависимости от того, какой аналитический метод используется. Кроме того, наблюдалась тенденция к тому, что значения содержания NH4+, измеренные ионометрией для всех 32 образцов, были ниже по сравнению с двумя другими методами. Однако в ANOVA-тесте для проверки наличия статистической разницы между данными, полученными этими методами анализа, расчетное значение p составило 0,2482, в то время как значения F и F крит были 1,4144 и 3,0943 соответственно. Эти расчеты подтверждают нулевую гипотезу, что означает, что не было статистически доказанной разницы между значениями содержания NH4+, измеренными разными методами. Как и большинство методов лабораторного анализа, эти методы, использованные в нашем исследовании, имеют свои преимущества и недостатки, которые напрямую влияют на точность и надежность результатов измерений. Образцы навоза часто характеризуются большим количеством мелких водонерастворимых органических и неорганических частиц, интенсивной окраской, а также большим количеством растворимых минералов, таких как калий, магний, кальций и другие. Упомянутые характеристики навоза являются важными факторами, которые могут повлиять на значения NH4+ в образце. При анализе образцов навоза спектрофотометрией для получения точных результатов количественного определения необходимо приготовить максимально прозрачный экстракт, без интенсивной окраски и мутности [23]. Для экстракции NH4+ в различных образцах часто используют раствор 1 М или 2 М KCl [24,25,26,27,28,29,30]. Однако из-за остатков корма, не полностью переваренного животным в рубце, получаются экстракты, содержащие коллоиды и имеющие темный цвет. Эти два упомянутых фактора увеличивают оптическую плотность раствора, что приводит к более высоким показаниям концентрации NH4+. Именно эту тенденцию мы наблюдали в полученных данных (Рисунок 3) — средние концентрации NH4+, определенные спектрофотометрией, были выше по сравнению с концентрациями, полученными при прямой дистилляции или ионометрии. Эти негативные влияния можно в некоторой степени контролировать с помощью регулятора ионной силы (ISA) [31,32,33], но в присутствии большого количества ионов, способных создавать помехи в образцах, даже использование ISA не всегда может гарантировать надежность анализа. Кроме того, на ионометрические измерения сильно влияет температура образца и стандартов; следовательно, необходимо обеспечивать поддержание постоянной температуры во время измерения. В отличие от двух других обсуждаемых методов анализа, метод прямой дистилляции менее чувствителен к посторонним факторам. Все это вытекает из самой сути анализа. В сильно щелочной среде ионы NH4+ депротонируются [19], и образовавшийся аммиак (NH3) удаляется из реакционной среды путем перегонки с водяным паром. Следовательно, в этом методе анализа мутность, интенсивная окраска или анионы/катионы образца в растворе не влияют на результаты измерения. Как еще одно преимущество прямой дистилляции можно отметить тот факт, что для этого анализа можно использовать большее количество исследуемого лабораторного образца, что дает преимущество перед двумя оставшимися аналитическими методами, когда необходимо анализировать образцы с низкой однородностью.

Рисунок 2. Коэффициент детерминации двух лабораторных повторностей.

Рисунок 3. Содержание аммония (NH4+) в навозе в млн⁻¹ в начале и конце эксперимента. В среднем по четырем экспериментальным повторностям. Вертикальные полосы представляют стандартную ошибку.

3.2. Влияние времени хранения навоза и добавок на изменение содержания аммония

На Рисунке 3 представлены агрегированные данные (из Таблицы 1). Данные на Рисунке 3 демонстрируют, что концентрация аммония в конце эксперимента (после 40 дней) была почти в три раза ниже, чем в начале. Следовательно, мы можем с уверенностью утверждать, что имела место эмиссия NH4+ (в виде аммиака или оксидов азота) или его преобразование в другую форму азота, вероятно, из-за микробиологических или химических процессов.

Чтобы дать более точную оценку снижения NH4+ в ходе эксперимента, представлен Рисунок 4. На этом рисунке показана разница между начальной концентрацией NH4+ того же образца и концентрацией NH4+ этого образца в конце эксперимента. Чем более отрицательное число, тем больше потери NH4+. Расчеты были выполнены для всех трех использованных аналитических методов: дистилляции, ионометрии и спектрофотометрии. Как видно из представленных данных, наибольшее снижение содержания NH4+ для всех проанализированных добавок было зарегистрировано с использованием спектрофотометрического метода. В то же время другие аналитические методы (дистилляция и ионометрия) показали схожие результаты между собой.

Рисунок 4. Снижение содержания аммония (NH4+), определенное в ходе эксперимента для навоза (контроль) и навоза с сорбентами. В среднем по четырем экспериментальным повторностям.

Рассматривая средние значения четырех экспериментальных повторностей с точки зрения добавок, контроль и вермикулит показали очень схожее снижение содержания NH4+ во время хранения. В отличие от них, торф и перлит показали несколько меньшие потери NH4+, что может указывать на лучшие поглотительные свойства этих добавок (сорбентов).

Двухфакторный дисперсионный анализ (ANOVA) использовался для оценки того, могло ли это снижение концентраций NH4+ быть influenced by добавленными веществами (активированным углем, торфом, перлитом или вермикулитом) или случайными факторами. Одним исследуемым фактором было время (начало эксперимента, конец эксперимента), а другим — вид добавок к навозу. Этот упомянутый метод статистической оценки был применен ко всем аналитическим методам определения содержания NH4+: прямой дистилляции, ионометрии и спектрофотометрии, чтобы убедиться, что все эти методы анализа дали одинаковые тенденции в изменении содержания NH4+ в навозе с добавками.

Основываясь на результатах ANOVA-анализа (Таблица 2), можно видеть, что независимо от использованного метода анализа для определения содержания NH4+ в образцах, ключевую роль играл фактор времени. Наиболее очевидные различия в концентрации NH4+ наблюдались при сравнении измерений в начале и в конце эксперимента; то есть наблюдалось значительное снижение содержания NH4+. При использовании различных методов лабораторного анализа p-значение колебалась между 5,05 × 10⁻¹¹ и 1,8 × 10⁻¹², в то время как значения F были между 125,78 и 172,87, и значение F крит 4,260 значительно превышало их.

Таблица 2. Результаты двухфакторного ANOVA-теста для различных методов определения аммония (NH4+).

Однако ситуация несколько иная при оценке влияния добавок на накопленное количество NH4+. В этом случае, независимо от использованного аналитического метода, значение F крит 3,009 было больше значений F, которые варьировались от 0,070 до 0,110. Это указывает на то, что между различными использованными добавками к навозу и накопленным содержанием NH4+ в навозе в конце эксперимента не наблюдалось статистически значимых различий. Нулевую гипотезу также подтверждает высокое P-значение, которое в среднем составило 0,961. Некоторые исследования показывают, что технологии обработки жидкого навоза в виде добавок к нему представляют собой недостаточно используемое средство снижения газообразных выбросов и сохранения питательных веществ в хранящемся навозе [34]. Результаты нашего исследования демонстрируют, что использованные добавки к навозу (перлит и уголь, уголь и торф, а также уголь и вермикулит) не были особенно эффективны в период исследования и не привели к значительному снижению потерь содержания NH4+ из навоза во время хранения. Тем не менее, в ходе эксперимента были зафиксированы тенденции к снижению потерь NH4+ при хранении навоза с использованием сорбентов.

Чтобы найти наиболее эффективный метод определения содержания NH4+ в навозе с добавками (сорбентами), были сравнены три аналитических метода: дистилляция, ионометрия и спектрофотометрия. В случае метода спектрофотометрии наибольшее влияние оказывают мутность и интенсивная окраска образца, которые увеличивают оптическую плотность раствора. Кроме того, этот метод анализа требует больше времени, затрат реагентов и относительно дорогого лабораторного оборудования. Стоимость оборудования для ионометрического анализа относительно ниже, но возникают трудности из-за очень неравномерной ионной силы анализируемых образцов, а также большого количества мешающих ионов, таких как калий, магний, кальций и другие. В нашем исследовании лабораторные повторности одного и того же образца, выполненные с помощью метода дистилляции, различались меньше всего, о чем свидетельствует самый низкий коэффициент вариации. Можно сделать вывод, что метод дистилляции был наименее чувствителен к мешающим факторам, и это позволяет получать более точные результаты. Результаты ANOVA-анализа не показали значительной статистической разницы между тремя методами анализа: значение P-значения достигло 0,2482, а значения F и Fкрит составили 1,4144 и 3,0943 соответственно, что означает, что все три изученных метода были валидны и пригодны для определения содержания NH4+, несмотря на колебания между показаниями разных методов. Обобщая полученные результаты, мы рекомендуем использовать метод дистилляции с водяным паром для определения содержания NH4+ в навозе с добавками due to его быстроте, простоте и лучшему соответствию между лабораторными повторностями.

В ходе эксперимента при хранении навоза с различными добавками через 40 дней наблюдалось значительное снижение (почти в три раза) содержания NH4+. Результаты нашего исследования демонстрируют, что использованные нами добавки к навозу, такие как: торф, вермикулит и перлит, не были очень эффективны в снижении потерь NH4+.

Необходимы дальнейшие исследования для изучения эффективности большего количества типов добавок (сорбентов) к навозу, которые могут снизить высвобождение NH4+ из навоза, а также для изучения процесса выделения газов при различных типах хранения навоза. Снижение потерь NH4+ во время хранения навоза стало бы важным фактором в уменьшении загрязнения воздуха и общего качества окружающей среды.

1.    Cattaneo, M.; Tayà, C.; Burgos, L.; Morey, L.; Noguerol, J.; Provolo, G.; Cerrillo, M.; Bonmatí, A. Assessing Ammonia and Greenhouse Gas Emissions from Livestock Manure Storage: Comparison of Measurements with Dynamic and Static Chambers. Sustainability 2023, 15, 15987. [Google Scholar] [CrossRef]

2.    Qi, J.; Yang, H.; Wang, X.; Zhu, H.; Wang, Z.; Zhao, C.; Li, B.; Liu, Z. State-of-the-Art on Animal Manure Pollution Control and Resource Utilization. J. Environ. Chem. Eng. 2023, 11, 110462. [Google Scholar] [CrossRef]

3.    Bilong, E.G.; Abossolo-Angue, M.; Nanganoa, L.T.; Anaba, B.D.; Ajebesone, F.N.; Madong, B.À.; Bilong, P. Organic Manures and Inorganic Fertilizers Effects on Soil Properties and Economic Analysis under Cassava Cultivation in the Southern Cameroon. Sci. Rep. 2022, 12, 20598. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]

4.    Das, S.; Liptzin, D.; Maharjan, B. Long-Term Manure Application Improves Soil Health and Stabilizes Carbon in Continuous Maize Production System. Geoderma 2023, 430, 116338. [Google Scholar] [CrossRef]

5.    Fu, Y.; de Jonge, L.W.; Moldrup, P.; Paradelo, M.; Arthur, E. Improvements in Soil Physical Properties after Long-Term Manure Addition Depend on Soil and Crop Type. Geoderma 2022, 425, 116062. [Google Scholar] [CrossRef]

6.    Köninger, J.; Lugato, E.; Panagos, P.; Kochupillai, M.; Orgiazzi, A.; Briones, M.J.I. Manure Management and Soil Biodiversity: Towards More Sustainable Food Systems in the EU. Agric. Syst. 2021, 194, 103251. [Google Scholar] [CrossRef]

7.    Kovačić, Đ.; Lončarić, Z.; Jović, J.; Samac, D.; Popović, B.; Tišma, M. Digestate Management and Processing Practices: A Review. Appl. Sci. 2022, 12, 9216. [Google Scholar] [CrossRef]

8.    European Union Council Directive 91/676/EEC of 12 December 1991. Available online: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX%3A31991L0676 (accessed on 10 November 2024).

9.    Huang, D.; Gao, L.; Cheng, M.; Yan, M.; Zhang, G.; Chen, S.; Du, L.; Wang, G.; Li, R.; Tao, J.; et al. Carbon and N Conservation during Composting: A Review. Sci. Total Environ. 2022, 840, 156355. [Google Scholar] [CrossRef]

10. Kupper, T.; Häni, C.; Neftel, A.; Kincaid, C.; Bühler, M.; Amon, B.; VanderZaag, A. Ammonia and Greenhouse Gas Emissions from Slurry Storage—A Review. Agric. Ecosyst. Env. 2020, 300, 106963. [Google Scholar] [CrossRef]

11. Sommer, S.G.; Hafner, S.D.; Laubach, J.; van der Weerden, T.J.; Leytem, A.B.; Pacholski, A. Model for Calculating Ammonia Emission from Stored Animal Liquid Manure. Biosyst. Eng. 2022, 223, 41–55. [Google Scholar] [CrossRef]

12. Wyer, K.E.; Kelleghan, D.B.; Blanes-Vidal, V.; Schauberger, G.; Curran, T.P. Ammonia Emissions from Agriculture and Their Contribution to Fine Particulate Matter: A Review of Implications for Human Health. J. Environ. Manag. 2022, 323, 116285. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]

13. Esteban, R.; Ariz, I.; Cruz, C.; Moran, J.F. Review: Mechanisms of Ammonium Toxicity and the Quest for Tolerance. Plant Sci. 2016, 248, 92–101. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]

14. van der Eerden, L.J.M. Toxicity of Ammonia to Plants. Agric. Environ. 1982, 7, 223–235. [Google Scholar] [CrossRef]

15. Misselbrook, T.H.; Nicholson, F.A.; Chambers, B.J. Predicting Ammonia Losses Following the Application of Livestock Manure to Land. Bioresour. Technol. 2005, 96, 159–168. [Google Scholar] [CrossRef]

16. Baethgen, W.E.; Alley, M.M. A Manual Colorimetric Procedure for Measuring Ammonium Nitrogen in Soil and Plant Kjeldahl Digests. Commun. Soil. Sci. Plant Anal. 1989, 20, 961–969. [Google Scholar] [CrossRef]

17. Peters, J.; Combs, S.; Hoskins, B.; Jarman, J.; Kovar, J.; Watson, M.; Wolf, A.; Wolf, N. Recommended Methods of Manure Analysis; University of Wisconsin Cooperative Extension Publishing: Madison, WI, USA, 2003; pp. 25–29. [Google Scholar]

18. Wang, J.; Duan, C.; Ji, Y.; Sun, Y. Methane Emissions during Storage of Different Treatments from Cattle Manure in Tianjin. J. Environ. Sci. 2010, 22, 1564–1569. [Google Scholar] [CrossRef]

19. Molins-Legua, C.; Meseguer-Lloret, S.; Moliner-Martinez, Y.; Campíns-Falcó, P. A Guide for Selecting the Most Appropriate Method for Ammonium Determination in Water Analysis. TrAC Trends Anal. Chem. 2006, 25, 282–290. [Google Scholar] [CrossRef]

20. Jurgutis, L.; Šlepetienė, A.; Amalevičiūtė-Volungė, K.; Volungevičius, J.; Šlepetys, J. The Effect of Digestate Fertilisation on Grass Biogas Yield and Soil Properties in Field-Biomass-Biogas-Field Renewable Energy Production Approach in Lithuania. Biomass Bioenergy 2021, 153, 106211. [Google Scholar] [CrossRef]

21. Utomo, W.P.; Wu, H.; Ng, Y.H. Quantification Methodology of Ammonia Produced from Electrocatalytic and Photocatalytic Nitrogen/Nitrate Reduction. Energies 2022, 16, 27. [Google Scholar] [CrossRef]

22. Zhu, Y.; Chen, J.; Yuan, D.; Yang, Z.; Shi, X.; Li, H.; Jin, H.; Ran, L. Development of Analytical Methods for Ammonium Determination in Seawater over the Last Two Decades. TrAC Trends Anal. Chem. 2019, 119, 115627. [Google Scholar] [CrossRef]

23. Penzel, S.; Mayer, T.; Goblirsch, T.; Borsdorf, H.; Rudolph, M.; Kanoun, O. A Novel Turbidity Compensation Method for Water Measurements by UV/Vis and Fluorescence Spectroscopy. Measurement 2025, 239, 115447. [Google Scholar] [CrossRef]

24. Nelson, D.W. Determination of Ammonium in KCl Extracts of Soils by the Salicylate Method. Commun. Soil Sci. Plant Anal. 1983, 14, 1051–1062. [Google Scholar] [CrossRef]

25. Kozloski, G.V.; Senger, C.C.D.; Perottoni, J.; Sanchez, L.M.B. Evaluation of Two Methods for Ammonia Extraction and Analysis in Silage Samples. Anim. Feed. Sci. Technol. 2006, 127, 336–342. [Google Scholar] [CrossRef]

26. Holmboe, N.; Kristensen, E. Ammonium Adsorption in Sediments of a Tropical Mangrove Forest (Thailand) and a Temperate Wadden Sea Area (Denmark). Wetl. Ecol. Manag. 2002, 10, 453–460. [Google Scholar] [CrossRef]

27. Dorich, R.A.; Nelson, D.W. Direct Colorimetric Measurement of Ammonium in Potassium Chloride Extracts of Soils. Soil Sci. Soc. Am. J. 1983, 47, 833–836. [Google Scholar] [CrossRef]

28. Yuan, Y.; Chen, H.; Yuan, W.; Williams, D.; Walker, J.T.; Shi, W. Is Biochar-Manure Co-Compost a Better Solution for Soil Health Improvement and N2O Emissions Mitigation? Soil Biol. Biochem. 2017, 113, 14–25. [Google Scholar] [CrossRef]

29. Abid, A.A.; Yu, S.; Zou, X.; Batool, I.; Castellano-Hinojosa, A.; Wang, J.; Li, D.; Zhang, Q. Unraveling Nitrogen Loss in Paddy Soils: A Study of Anaerobic Nitrogen Transformation in Response to Various Irrigation Practice. Environ. Res. 2024, 252, 118693. [Google Scholar] [CrossRef]

30. Kachurina, O.M.; Zhang, H.; Raun, W.R.; Krenzer, E.G. Simultaneous Determination of Soil Aluminum, Ammonium- and Nitrate-nitrogen Using 1 M Potassium Chloride Extraction. Commun. Soil Sci. Plant Anal. 2000, 31, 893–903. [Google Scholar] [CrossRef]

31. Available online: Https://Www.Hach.Com/p-Ammonium-Ionic-Strength-Adjustor-Isa-Pillows-Pk100/2980699?Srsltid=AfmBOopg3WgZlDUm59xXsmeJ8rugzJH2PU3RabQuk4EB-Vv3vlr1hJeo (accessed on 20 October 2023).

32. Oh, S.Y.; Sung, H.K.; Shin, H.H.; Jeong, U.; Eom, I.; Kim, P.; Kim, Y. Effect of Ionic-Strength Adjusters on the Detection of Silver Ion Using Ion-Selective Electrode. Korean J. Chem. Eng. 2015, 32, 1924–1927. [Google Scholar] [CrossRef]

33. Frant, M.; Ross, J.W. Use of a Total Ionic Strength Adjustment Buffer for Electrode Determination of Fluoride in Water Supplies. Anal. Chem. 1968, 40, 1169–1171. [Google Scholar] [CrossRef]

34. Thorn, C.E.; Nolan, S.; Lee, C.S.; Friel, R.; O’Flaherty, V. Novel Slurry Additive Reduces Gaseous Emissions during Storage Thereby Improving Renewable Energy and Fertiliser Potential. J. Clean. Prod. 2022, 358, 132004. [Google Scholar] [CrossRef]

Parašotas I, Juškienė V, Šlepetienė A, Kadžienė G. Ammonium Content Determination by Different Analytical Methods in the Manure with Different Additives and Its Change During Storage. Agriculture. 2025; 15(1):59. https://doi.org/10.3390/agriculture15010059

Источник фото: Навозная куча. Энгервицдорф, Австрия. Wikipedia

Перевод статьи «Ammonium Content Determination by Different Analytical Methods in the Manure with Different Additives and Its Change During Storage» авторов Parašotas I, Juškienė V, Šlepetienė A, Kadžienė G., оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык