Химические удобрения сельском хозяйстве

Химические удобрения в сельском хозяйстве — польза и вред

Посевных площадей на Земле все меньше, а население планеты все больше. В этих условиях решить проблему продовольственного обеспечения может только повышение урожайности почвы.

Поначалу люди использовали органику – навоз, компост, — но эти средства оказались неспособны удовлетворить растущие потребности человечества в продукции сельского хозяйства. Тогда за дело взялись ученые, создавшие химические удобрения – уникальные комплексы, насыщающие гумус необходимыми для роста растений компонентами.

Историческая справка

Все живое на планете, как из кирпичиков, построено из элементов таблицы Менделеева. Растения – не исключение, однако, в отличие от представителей фауны, представители флоры получают питательные компоненты из почвы. Для гармоничного развития растению требуется 20 элементов из периодической таблицы.

В 19-ом веке, несмотря на достижения промышленной революции, ученые имели крайне скупое представление о том, какие вещества нужны растениям. В те времена в фермерских хозяйствах землю удобряли всем, что попадет под руку. В ход шла зола, перо птиц, перемолотые раковины, кости животных и рыб, гипсовый порошок. Очевидно, что эффективность в сельском хозяйстве того времени была крайне низкой, а такое страшное явление, как голод, было вполне обыденным даже для развитых стран.

Обстановка несколько улучшилась после открытия в Тихом океане островов с огромным количеством продуктов жизнедеятельности морских крачек. Торговлю навозом организовали перуанские власти, быстро сделав её основным источником пополнения государственного бюджета. Ситуация с плодородностью почвы была настолько напряженной, что между Чили, Перу, США и Боливией едва не началась полномасштабная война за территории, богатые птичьим навозом.

Впрочем, очень скоро проблема напряженности между странами снялась сама собой – накапливавшиеся веками запасы исчерпались. Цены на навоз взлетели до небес, и фермерам он оказался не по карману. Урожайность во всем мире упала, перед человечеством снова замаячила угроза голода. Всем стало очевидно – сельскохозяйственный мир нуждается в минеральном комплексе синтетического происхождения для подкормки растений.

В последней трети 19-го века британский химик и землевладелец Джон Беннет Лоуз впервые в мире выработал эффективный искусственный комплекс для питания овощных культур. Это был суперфосфат извести, используемый до сих пор. Лоуз в краткий срок стал миллиардером, а фермеры всего мира наконец-то получили возможность производить овощную и плодовую продукцию в нужных объемах.

Усвоение растениями питательных элементов напрямую связано с уровнем кислотности почвы pH. Почти все обычные для нас культуры любят почвы со слабым или нейтральным pH. Огородник всегда может скорректировать коэффициент, нейтрализовав повышенную кислотность известковыми удобрениями, а повышенное содержание щелочи – гипсовыми.

Классификация

Химические (минеральные) удобрения вырабатываются промышленным либо ископаемым образом. Это вещества неорганического происхождения, в основном относящихся к классу минеральных солей.

Применяются в сельском хозяйстве для улучшения почвенного состава, повышения плодородности почвы, ранжируются с учетом несколько главных факторов.

Наличие питательных веществ:

Простые удобрения с содержанием одного элемента. Это может быть азот, фосфор или калий.
Многосоставные или комплексные удобрения с несколькими питательными элементами. Наиболее распространены нитрофоска и калийная селитра.
Количество основного питательного элемента обозначают в процентном соотношении к прочим компонентам. Эту информацию можно найти на упаковке.
Агрегатное состояние:
Твердые удобрения.
Жидкие.
Газоообразные.

Чаще всего в сельском хозяйстве используют вещества из первой разновидности, например, натриевую селитру и хлорид аммония. К жидким относят аммиачную воду, к газообразным – СО2. Твердые могут быть в порошкообразном, кристаллизованном и гранулированном виде.

Особенности

Важный индикатор качества – влажность. Находится в тесной связи с технологическими особенностями изготовления. Каждая разновидность химической подкормки для почв регулируется Госстандартом. Если влажность превышена или снижена, практическое использование удобрения становится невозможным.

Гигроскопичность – показатель, регулирующий уровень поглощения влаги из воздуха. Максимальный коэффициент – 10 баллов. Гигроскопичность кальциевой и аммонийной селитры близка к наивысшей. Гигроскопичность хлорида калия – 3,5 балла. Хуже всех поглощает влагу сульфат калия – 0,2 балла.

От гигроскопичности зависят особенности хранения. Транспортировку удобрений с показателем в 7,5-10 баллов проводят исключительно в полиэтиленовых мешках.

Сыпучесть влияет на использование подкормки в специальных сеялках. В свою очередь, на сыпучесть оказывает влияние такой индикатор качества, как влагоёмкость – сохранение способности к механическому рассеиванию.

По шкале в 7 баллов оценивают слеживаемость. Обыкновенный порошковый суперфосфат имеет максимальный уровень слеживаемости: при долгой лежке он превращается в «кирпич», который очень трудно разбить. У хлорида калия слеживаемость составляет 6 баллов. Наилучшие показатели – у сульфата аммония и калимагнезия: 2 и 1 б. соответственно.

Все вышеперечисленные свойства составляют гранулометрический состав, определяемый агрономами-химиками путем ситового анализа.

При установлении прочности гранул проверяется их реакция на истирающее и раздавливающее воздействие. Прочность выявляет специальный прибор.

Рассеиваемостью называют центробежные способности гранул во время внесения их на поля с применением специальных сеялок. Высший уровень рассеиваемости – 12 б.

Хлорид аммония – самое легкое из твердой разновидности химических удобрений. Самые тяжелые почвенные подкормки – на основе фосфора.

Ассортимент

Большой популярностью пользуются азотные удобрения. Их получают путем синтеза аммиака из водорода и кислорода. Главные источники водорода – кокс, нефть и природный газ. Стоимость производства достаточно высока из-за больших энергетических затрат: на изготовление одной тонны азота необходимо столько энергии, что хватило бы на переработку в бензин и производные четырех тонн нефтепродуктов.

Азотные удобрения бывают нитратными и аммонийными. Нитратные содержат нитратную форму NO3. В первую очередь, это натриевая селитра. Используют такое удобрение для подкормки любых почв и при любых климатических условиях.

Аммонийные подкормки содержат аммонийную форму NH4. Это сульфат натрий-аммония, хлор-аммоний и классический сульфат аммония. Кислотность этого почвенного компонента повышена, поэтому используют «аммонийки» в сочетании с известковыми составами.

К аммонийно — нитратным относят составы с содержанием NO3 и NH4. Это аммиачная и аммонийная селитры, которые можно использовать для любых почв и культур.

В мочевине содержится около 50% чистого азота. Изготавливают мочевину методом аммиачно — углеродного синтеза.

К фосфорным удобрительным комплексам относят вещества на основе фосфора и его соединений. Основное сырье для этих подкормок – природные руды апатиты и фосфориты. Фосфор получают из металлопромышленных отходов. Сырье перемалывают в муку, разлагают серной кислотой, нагревают до распада.

Фосфоросодержащие химикалии для полей делят на водорастворимые, цитратнорастворимые и труднорастворимые. В первую группу входят суперфосфаты, часто применяемые в сельском хозяйстве для усиления роста растений. Во второй группе – преципитаты, в третьей – вивианиты.

Удобрительные вещества на основе калия – ключевой элемент в сельскохозяйственной деятельности. Производители калия во всем мире зарабатывают миллиарды долларов, перерабатывая в подкормки ископаемую калийную соль. Разновидностей этих веществ две: концентрированные и сырые. К концентратам относят хлористый и сернокислый калий, электролитный калий и калимагнезию, к сырым – сильвинит и каинит.

Калийные почвенные компоненты великолепно растворяются в воде, но их эффективность сильно зависит от качества гумуса и климатических условий.

Минеральные комплексы

Ученые разработали целые комплексы удобрительных веществ с целым рядом питательных компонентов. В зависимости от количества элементов комплексы подразделяют на двойные, тройные, сложные и смешанные. Форма выпуска – жидкость, гранулы и суспензия.

Составы на основе магния производят из природных руд. Основные представители магниевой группы – магнезит, магний-сульфат и доломитовая мука.

Для растений очень важна сера – без этого компонента они хиреют и погибают. Химиками созданы специальные минеральные комплексы с высоким содержанием этого элемента периодической системы. В группу входят калимагнезия, азот — сульфат, фосфат и натрий-аммоний.

Важность технологии

Технологии повышения плодородности гумуса с помощью минеральных средств применяются во всех странах мира, но отношение к ним неоднозначное. Повсеместно идут споры относительно использования химикалий и пестицидов. Во времена СССР в сельском хозяйстве эффективность применения минеральных комплексов была крайне низкой, так как аграрии, получавшие химкомлексы бесплатно, просто разбрасывали ценный ресурс по полям без всякой меры.

Хозяйства получали столько удобрительных составов, что просто не знали порой, как ими воспользоваться. Проезжая мимо какого-нибудь колхоза или совхоза, всегда можно было увидеть кучи розовых или белых гранул, сваленных на краю поля.

Перенасыщенный химией гумус давал плоды, напичканные нитратами. Выращенные таким образом овощи быстро гниют, а в некоторых случаях они содержат радионуклиды.

Минеральные комплексы и пестициды регулярно подвергаются нападкам со стороны защитников природы. Но, что интересно, самые большие объемы химических удобрений применяют страны из первой десятки по уровню ВВП и экономического развития, а лидер по этому показателю – Япония. Если принять во внимание, что японцы живут дольше всех в мире, можно сделать вывод, что сельскохозяйственные химикалии не оказывают вреда здоровью. Разумеется, если их правильно использовать и строго дозировать.

Экологические проблемы в слаборазвитых государствах стали следствием не повсеместного применения минеральных комплексов в аграрном секторе, а преобладания экстенсивного земледелия, использования устаревшей техники и ненадлежащего уровня грамотности среди аграриев.

В США или Европе с/х химикалии используют в больших количествах, нежели в странах бывшего СССР, но при этом экологическая обстановка на Западе не в пример лучше. Значит, проблема вовсе не в средствах, а в подходе к делу.

Ученые наглядно доказали, что использование химии в агропромышленном комплексе – единственный надежный способ повысить урожайность основных пищевых культур, сохранить плодородие земли. Исследователи выяснили, что при текущем уровне населения Земли и количестве пахотных земель, почва потеряла бы свою плодородность уже к середине 20 века, и на планете начались бы огромные проблемы с продовольственным обеспечением. Изобретение химических удобрений позволило избежать этих неприятных перспектив.

Во всем мире наблюдается устойчивый рост изготовления и использования минеральных комплексов. Япония, Британия, Голландия, Франция и Южная Корея – лидеры по покрытию пашни химикалиями. И это не делает эти страны менее развитыми, напротив, их технологическое превосходство бесспорно.

Количество минеральной подкормки на один гектар земли и урожайность тесно связаны. Самые большие дозировки используют французы, англичане и голландцы. По зерновым Франция ежегодно добивается показателя урожайности в 74 центнера с гектара, Голландия – 83 ц/га, а Британия – 70 ц/га. Это самые большие урожаи, когда-либо собираемые с гектара пашни в мире.

Конечно, феноменальной эффективности этим странам удалось добиться благодаря комплексному подходу. Строгая дозировка удобрений, применение препаратов для защиты растений от вредителей и болезней (пестицидов), использование качественной техники. Кроме того, в этих странах высока общая культура аграрной деятельности.

Приятно, что в России в последние годы растет урожайность зерна с гектара. Если 15 лет назад наша страна собирала в среднем по 17 ц/га, то сейчас сборы возросли до 27 ц/га. По мировым меркам результат небольшой, но прирост постоянен. Добиться его удалось, в том числе, и за счет более грамотного применения химикалий.

Источник

Удобрения

Удобрения – вещества, предназначенные для улучшения питания растений и повышения плодородия почв с целью увеличения урожая сельскохозяйственных культур и улучшения качества получаемой продукции. [6]

Содержание:

Классификация удобрений

Удобрения – вещества, предназначенные для улучшения питания растений и повышения плодородия почв. Целью внесения удобрений является увеличение урожая сельскохозяйственных культур и улучшение качества получаемой продукции.

По характеру воздействия

Прямые удобрения улучшают питание растений питательными элементами (азотом, фосфором, калием, микроэлементами). К этой группе относятся многие минеральные удобрения и органические удобрения.
Косвенные удобрения улучшают свойства почвы, мобилизуют имеющиеся в ней питательные вещества. К этой группе относятся средства химической мелиорации почв (известь, гипс и пр.), бактериальные удобрения, способствующие усилению биологических процессов в почве. (фото)

Гипс – косвенное удобрение

По способу производства

Промышленные – это минеральные удобрения, получаемые в результате химического или механического процесса на специальных заводах по производству удобрений (туковых заводах).
Местные – это удобрения, получаемые в местах использования, непосредственно в хозяйствах или недалеко от них. К этой группе относятся навоз, навозная жижа, птичий помет, компосты, торф, зола, известковое удобрение и пр.

По химическому составу

Цистерны с азотным удобрением (за рубежом)

Минеральные удобрения

Минеральные удобрения представляют собой промышленные или ископаемые продукты, содержащие питательные элементы в виде солей, чаще минеральных, но иногда и органических (карбамид). [4]

По содержанию элементов питания различают однокомпонентные (односоставные) удобрения, содержащие только один основной элемент питания (азот, фосфор, калий, магний, бор и пр.).

По агрегатному состоянию они бывают твердые, жидкие или суспензированные.

По строению – порошковидные, кристаллические, гранулированные.

Азотные удобрения

аммиачные – удобрения, содержащие азот в виде аммиачной группы;
нитратные – удобрения, содержащие азот в виде нитратной группы;
аммиачно-нитратные – удобрения, содержащие азот и в нитратной, и в аммиачной форме одновременно;
амидная – удобрения, содержащие азот в амидной форме органического соединения мочевины (мочевина или карбамид);
жидкие азотные удобрения – удобрения, содержащие азот и находящиеся в жидком агрегатном состоянии (аммиачная вода, безводный аммиак, КАС). [6](фото)

До начала прошлого века снабжение мирового рынка азотными удобрениями шло за счет природных залежей чилийской селитры на побережье Южной Америки, а также за счет аммиака отходящих газов коксовых печей металлургической промышленности. Однако эти источники были ограничены и не могли удовлетворить возрастающий спрос на азотные удобрения. [6]

Современное производство различных азотных удобрений основано на образовании синтетического аммиака из молекулярного азота и воздуха. [4]

Схема классификации основных видов удобрений

Фосфорные удобрения

Содержащие фосфор в водорастворимой форме – фосфор хорошо доступен растениям. К этой группе относятся простой суперфосфат, двойной суперфосфат, суперфос.
Содержащие фосфор, не растворимый в воде, но растворимый в слабых кислотах (2 % лимонной кислоты) – фосфор этих удобрений доступен растениям в несколько меньшей степени. К этой группе удобрений относятся преципитат, томасшлак, мартеновский фосфатшлак, обесфторенный фосфат.
Содержащие фосфор, не растворимый в воде, плохо растворимый в слабых кислотах и полностью растворимый в сильных кислотах (серной, азотной) – фосфор этих удобрений труднодоступен для большинства растений. К этой группе относятся фосфоритная мука, костяная мука. [3]

Фосфор не имеет естественных источников пополнения запасов в почве, как азот, однако естественные запасы фосфора в почве довольно значительны. Тем не менее, большинство почвенных соединений фосфора труднодоступны для растений. Кроме того, сельскохозяйственные культуры осуществляют вынос некоторой части фосфора с урожаем, что и обуславливает необходимость применения фосфорных удобрений. [6]

Сырьем для производства фосфорных удобрений служат апатиты и фосфориты – природные фосфорсодержащие руды, и отходы металлургии. [6]

Калийные удобрения

Сырые калийные соли

Концентрированные калийные удобрения

Обеспечение пахотных почв калием в России лучше, чем фосфором. Однако более трети площадей имеют низкий и средний уровень его содержания и нуждаются во внесении калийных удобрений. [3]

Комплексные удобрения

Комплексные удобрения в зависимости от количества питательных компонентов бывают двойные и тройные. По способам производства – сложные, сложно-смешанные и смешанные. По форме выпуска – жидкие, суспензированные, гранулированные.

Все технологии получения сложных удобрений сводятся к азотнокислому разложению фосфатного сырья или использованию фосфорных кислот.

Сложные удобрения хорошо растворимы и отличаются высокой эффективностью на всех типах почв. [1]

Серосодержащие удобрения

Микроудобрения

Борные удобрения (борная кислота, боросуперфосфат, бормагниевые удобрения, натриевая соль (бура)). В борных удобрениях нуждаются дерново-глеевые и темноцветные заболоченные почвы, а также известкованные дерново-подзолистые, насыщенные основаниями, песчаные и супесчаные почвы. [4]
Молибденовые удобрения (молибдат аммония). Максимальный эффект показывает применение молибдена под зерновые бобовые и овощные культуры, многолетние и однолетние бобовые травы на лугах и пастбища с присутствием бобовых в травостое на кислых дерново-подзолистых, серых лесных почвах и выщелоченных черноземах. [4]
Марганцевые удобрения (марганец сернокислый пятиводный). Особенно нуждаются в этом элементе растения на песчаных, супесчаных почвах и карбонатных торфяниках. [4]
Медные удобрения (пиритные огарки, медный купорос). Особенно страдают от недостатка меди культуры на вновь освоенных низинных торфяниках и заболоченных почвах с нейтральной или щелочной реакцией, а также дерново-глеевые почвы. [4]
Цинковые удобрения (сульфат цинка). От недостатка цинка чаще всего страдают плодовые и цитрусовые культуры на карбонатных почвах с нейтральной и слабощелочной реакцией. [4]

Микроэлементы необходимы растениям в небольших количествах. При этом каждый из них выполняет строго определенные функции в обмене веществ, питании растений и другим элементом заменен быть не может. [4]

Источник