Удобряйте без потерь
Инновационные продукты для стабилизации азотных удобрений выводят эффективность подкормок сельхозкультур на новый уровень
«По оценкам различных научных и исследовательских центров, примерно из 100 млрд руб., которые ежегодно тратятся в России на минудобрения, около 30 млрд уходят впустую, — говорят специалисты по развитию агрохимического сервиса компании АО «МХК «ЕвроХим». — Причем это не просто потеря денег — это еще и большая экологическая проблема».
Проблема непродуктивных потерь азота из удобрений существует во всем мире. Как отмечает главный научный сотрудник ВНИИ агрохимии имени Д.Н. Прянишникова, доктор биологических наук, профессор Наталия Аканова, растения усваивают азот в полевых условиях примерно на 40%, в отдельных случаях — на 50—70%. Около 20—30% внесенных азотных удобрений иммобилизуется в почве. Определенная доля азота включается в состав гумусовых веществ, устойчивых к гидролизу.
Потери азота за счет улетучивания различных газообразных соединений составляют в среднем 15—25% от внесенного, продолжает г-жа Аканова. Газообразные потери происходят как вследствие биологической денитрификации, т.е. восстановления нитратов до молекулярного азота, так и в результате химических реакций. Эти процессы находятся в тесной связи с почвенными условиями, ее кислотностью, влажностью, температурой, степенью аэрации и скоростью потребления азота растениями и микроорганизмами. Имеются данные, что из-за денитрификации суточные потери азота достигают 0,5 мг/кг почвы.
Потери от вымывания также зависят от свойств почвы, климата, водного режима, формы и дозы удобрения, вида культуры и т.д. Например, в Европе 2/3 потерь азота приходится на зимний период и 1/3 — на летний. В России в Нечерноземной зоне за сезон в среднем вымывается 10—15 кг/га нитратного азота, на супесчаных почвах — 20—25 кг/га, на суглинистых — до 10 кг/га, уточняет г-жа Аканова, добавляя, что потери азота из почвы оказывают негативное воздействие на биосферу — почву, грунтовые воды, атмосферу и растения, а через них — на животных и человека.
По данным немецкого консультанта по применению средств химизации, доктора биологических наук Нильса Бергера, потери азота из внесенных удобрений только из-за вымывания нитратов могут достигать 60%. От 20 до 60% в зависимости от почвенных условий и климата улетучивается в виде аммиака, 2—4% в форме N2O, 20—40% в виде NO. Последние два газа наиболее опасны: закись азота — это парниковый газ, который влияет на глобальное потепление, а оксид азота разрушает озоновый слой.
По словам г-жи Акановой, в настоящее время в России проводится большая работа по совершенствованию технологии применения минудобрений, повышению качества работ, снижению непроизводительных потерь азота. Среди перспективных решений она выделяет новые формы удобрений с ингибиторами ENTEC ® и UTEC ® .
ENTEC ® — это инновационный продукт для стабилизации азотных удобрений, который снижает интенсивность процесса нитрификации аммиака с образованием нитрата в почве. UTEC ® — аналогичный продукт, блокирующий почвенный энзим уреазу и предотвращающий улетучивание аммиака в ходе гидролиза мочевины. Оба ингибитора сокращают потери внесенного азота, увеличивая эффективность использования удобрений. В итоге средства, вложенные в минеральное питание растений, полностью используются на формирование урожая.
Продукты ENTEC ® и UTEC ® сейчас находятся на стадии регистрации в РФ. Ожидается, что уже осенью 2016 г. удобрения с ними выйдут на российский рынок и станут доступны сельхозпроизводителям. На фоне роста стоимости минудобрений их применение несет огромные возможности для российских аграриев.
Как показали первые в РФ полевые опыты по исследованию эффективности нитроаммофоски с ENTEC ® , введение в удобрение ингибитора нитрификации значительно увеличивает отдачу от внесения, что можно приравнять к дополнительному применению азотных туков. Благодаря равномерному высвобождению азота и его постепенному использованию исключается избыточное поступление этого элемента в растения в период вегетации, повышается степень его усвоения и происходит формирование высокого урожая хорошего качества, перечисляет г-жа Аканова. Удобрение с ингибитором в зависимости от метода внесения подавляет процесс нитрификации от 20 до 65 дней, позволяя увеличить период усвоения аммиачного азота на 1,5—2 месяца и в 2—3 раза снизить потери азота в газообразной форме, а также из-за вымывания нитратов водой.
Изменение урожайности культур при применении удобрений с ENTEC ®
По данным опытов на картофеле, удобрение N:P:K=14:14:23 ENTEC ® , например, способствовало получению прибавки урожая до 21,3% с максимальным выходом товарной фракции клубней (>50 мм в диаметре), сообщила г-жа Аканова. Высокоэффективным оказалось применение новых форм удобрений на сахарной свекле, рисе, ячмене и озимой пшенице.
ENTEC ® содержит действующее вещество ДМПФ — 3,4 диметилпиразол фосфат. Это — ингибитор нитрификации, который наноситься на поверхность гранул аммиачных удобрений для защиты аммиака от преобразования в нитрат.
Действие ингибитора заключается в блокировании энзима почвенных бактерий Nitrosomonas — монооксигеназы аммония. При блокировке этого энзима ингибируется первый этап процесса нитрификации — окисление аммонийного азота до нитритного азота. Негативного воздействия на жизнедеятельность бактерий Nitrosomonas при этом не происходит. В итоге аммиак из удобрения сохраняется в почве длительное время, препятствуя образованию нитратного азота.
Замедление нитрификации дает ряд преимуществ, способствующих повышению эффективности удобрений.
Во-первых, сокращаются потери от вымывания нитратов, которые особенно велики при выпадении большого количества осадков в период вегетации. В результате вымывания загрязнятся водоемы, и причиняется вред здоровью человека.
Во-вторых, снижаются выбросы и потери азота в виде парникового газа N2O или разрушающего озон газа NO. Как показывают испытания по всему миру, использование ингибиторов нитрификации сокращает выбросы N2O, который в 298 раз сильнее влияет на глобальное потепление атмосферы, чем CO2. Внедрение технологии ENTEC ® позволяет сделать применение удобрений экологически безопасным с точки зрения влияния на глобальные климатические изменения.
И, в-третьих, аммонийная подкормка культур оказывает положительное физиологическое действие на рост урожая.
Как известно, растения поглощают и усваивают азот из удобрений в двух формах: аммонийной и нитратной. Хорошо подвижная в почве нитратная форма усваивается легче — она перемещается с транспирационным током воды из почвы в растение. Поглощение аммонийного азота происходит лишь в непосредственной близости к корню. И при поглощении одной единицы аммонийного азота корень выделяет в почвенный раствор один протон (H+), чтобы предотвратить закисление цитоплазмы клетки.
Использование ингибиторов нитрификации заставляет культуры поглощать аммонийный азот, после того, как нитраты будут исчерпаны в почве. Аммонийный азот положительно влияет на биосинтез белка, поскольку аммоний — это один из основных компонентов аминокислот и белков. При поглощении только нитратного азота культуре приходится тратить около 20 моль АТФ (единиц биологической энергии) на один моль нитратного азота, чтобы в процессе биосинтеза в клетке он превратился сначала в аммонийный азот и только после этого — в аминокислоты. При поглощении аммонийного азота требуемое для биосинтеза количество энергии снижается до 5 моль АТФ. Эта разница позволяет культуре давать более высокий урожай и повышать его качество.
Кроме того, благодаря выделению протонов в ризосферу при поглощении аммония повышается доступность для растений некоторых питательных веществ, таких как фосфор и микроэлементы.
Радость агронома
В конечном итоге применение аммиачных удобрений с ингибитором нитрификации способствует повышению объема товарного урожая, улучшению его качественных характеристик, таких как размер и вес плодов, а также увеличению устойчивости к заболеваниям.
Действие ингибитора нитрификации ENTEC ® может длиться до 12 недель после внесения удобрения в зависимости от почвенных и климатических условий. Аммонийная форма азота сохраняется в прикорневой зоне длительное время, постоянно питая культуру по мере роста ее потребности в азоте в период вегетации.
Для агрария это означает снижение затрат на применение удобрений, сокращение норм внесения и уход от многократных обработок. Как показывает практика, количество применений удобрения может сократиться до одного раза. В итоге использование удобрений с ингибитором облегчает труд агронома и высвобождает дополнительное время.
В основе ингибитора уреазы UTEC ® активный ингредиент НБТФТ — (н-бутил)тиофосфорный триамид. Он наносится на поверхность гранул мочевины.
Механизм действия ингибитора уреазы прост: после внесения удобрения в почву НБТФТ защищает мочевину от атак уреазы во время гидролиза карбамида. Этот эффект длится до 15 дней, сокращая улетучивание аммиака, происходящее вследствие разложения мочевины.
Потери аммиака из обычного карбамида и с добавлением UTEC ®
Снижение потерь азота в виде аммиака благодаря использованию ингибиторов уреазы может достигать 60% по сравнению с потерями из обычной мочевины. Эффективность ингибиторов уреазы зависит от факторов окружающей среды: pH почвы выше 7 увеличивает общую эмиссию NH3, а высокая температура ускоряет процесс гидролиза.
Применение мочевины, обработанной ингибитором, обеспечивает больше гибкости аграрию с точки зрения времени внесения удобрения. Предотвращение потерь азота в виде аммиака одинаково эффективно как в сухой период, так и во время кратковременных дождей. Благодаря действию ингибитора агроном имеет запас времени от внесения до усвоения азота растением. Если же впоследствии проходит дождь (14 мм и более), удобрение адекватно смывается в почву и действует в качестве подкормки культуры. Таким образом, условия питания растений не ухудшаются даже в стрессовых погодных условиях, а вложения в подкормки полностью окупаются адекватными прибавками урожая.
Мочевину, обработанную ингибиторами уреазы, можно вносить на поверхность почвы без необходимости заделки. Риск потери азота из-за улетучивания при этом даже меньше, чем в случае заделки. При использовании обычной мочевины снизить потери аммиака настолько же эффективно можно только при условии заделки удобрения на глубину более 8 см.
Как показывает практика, эффективность применения карбамида с UTEC ® повышается до 20%. Для агронома это означает снижение норм внесения с сохранением урожайности или повышение урожайности в среднем на 4—6% при тех же нормах внесения удобрений.
«Внесите ENTEC ® и посмотрите, как он работает». Такой совет дает агроном-консультант компании Landmark Wandin (Австралия) Сигерд Говард всем аграриям, которые ищут новые способы повышения эффективности производства.
Партнеры г-на Говарда довольны. Применяя азотные удобрения с ингибитором нитрификации, они добиваются стабильного роста урожаев, длительного действия азотных подкормок и увеличения интервалов между ними.
Производителям овощей ингибиторы помогают получать более однородную по форме и размерам продукцию, которая дружно созревает и отвечает высоким стандартам качества. Вложив всего несколько дополнительных центов на килограмм удобрения, овощеводы Австралии зарабатывают значительную прибыль за счет оптимизации сроков сбора урожая и удовлетворения требований взыскательных потребителей.
«Мы регулярно получаем положительные отзывы от фермеров, — не скрывает г-н Говард. — Они сообщают об улучшении здоровья растений, повышении энергии роста, равномерном созревании урожая и облегчении работы в поле. С ENTEC ® они экономят время, топливо и затраты на амортизацию оборудования, повышая эффективность и рентабельность производства».
В Европе стабилизированные азотные удобрения применяются уже более 15 лет. Только в Испании, Италии, Франции, Греции и Германии их вносят около 400 тыс. т в год. Наибольшие объемы приходятся на подкормки зерновых и овощных культур, а также обработки древесных растений перед цветением.
Европейские фермеры ценят удобрения с ингибиторами за то, что они улучшают урожаи и их качество, повышают эффективность использования азота, и уменьшают затраты труда за счет снижения количества обработок. Кроме того, росту применения стабилизированных удобрений в Европе способствует законодательство некоторых стран, ограничивающее концентрацию нитратов в грунтовой воде. Например, в Германии, Испании и Португалии допускается не более 50 мг/л, а в Швейцарии — 25 мг/л ионов NO3.
ENTEC ® помогает фермерам в этих странах выполнять требования законодательства. Он сохраняет аммонийную форму азота в почве в течение многих недель после применения удобрений, препятствуя их преобразованию в нитраты, которые подвергаются вымыванию.
Источник
Новое сельское хозяйство
Даешь стабильность!
Редакция журнала «Новое сельское хозяйство»
Бернхард Фукс, Норберт Баумгартнер, Рабочая группа «Удобрения» федеральной земли Бавария, ФРГ
Сюжет
Поделитьтся
Европейский рынок предлагает как традиционные азотные удобрения, так и стабилизированные (с ингибиторами). Разные ингибиторы работают по‑разному. На что следует обращать внимание, определяясь с выбором?
Минеральное питание растений
Д ействующие вещества, добавляемые для стабилизации азотных удобрений (ингибиторы), вступают в различные биохимические реакции (рисунок). Но в какой именно момент включается тот или иной механизм действия?
Ингибиторы нитрификации
Поступивший в почву азот в аммонийной форме преобразуется почвенными микроорганизамами сначала в нитриты, а затем в нитраты. Этот процесс называют нитрификацией. Он протекает от 10 до 14 дней в зависимости от типа почвы и температуры окружающей среды в вегетационный период. Используя стабилизаторы, можно замедлить процессы нитрификации в почве. Именно поэтому их называют ингибиторами нитрификации.
С добавлением ингибитора нитрификации к аммиачным удобрениям или удобрениям, содержащим мочевину, фаза аммонийного азота в почве удлиняется. Активность бактерий Nitrosomonas затормаживается, и этого «нитрификационного торможения» хватает примерно на 4…8 недель в зависимости от типа почвы и ее температуры. С повышением температуры почвы длительность процесса сокращается.
Благодаря замедлению образования нитрата из аммония удобрений, растения получают необходимое обеспечение азотом в соответствии с потребностями, потому как и рост растения зависит от температуры. Одновременно растение настраивается на частично аммонийное питание.
Риск накопления нитратов в почве снижается, а также предотвращается эмиссия летучих азотистых соединений, например закиси азота (веселящего газа). Стабилизированные ингибиторами нитрификации удобрения позволяют вносить более высокие дозы азота без риска перехода его излишков в нитраты. В отличие от традиционной стратегии внесения азотных удобрений становится возможным объединять отдельные дозы удобрений, предназначенных для внесения в различные временные периоды, что позволяет уменьшить количество проходов по полю и время работы.
Предлагаемые рынком стабилизированные удобрения различаются по типу используемого удобрения и применяемого ингибитора нитрификации. Помимо минеральных удобрений в их твердом и жидком виде обработке ингибиторами нитрификации могут быть подвержены и органические, такие как навозная жижа и биошлам от биогазовых установок. Для этого наряду с уже с известными препаратами Entec Fl и Piadin могут быть использованы и новые: Vizura и N-Lock (для ФРГ).
Ингибиторы уреазы
Ко второй группе стабилизированных удобрений относится мочевина с добавлением ингибиторов уреазы (UI). Ингибиторы уреазы тормозят процесс гидролиза амида (мочевины) до аммонийного азота. Этот процесс предшествует реакции нитрификации.
Преобразование мочевины зависит от температурного режима и происходит при содействии находящегося в почве энзима уреазы. При температуре почвы +10ºС этот процесс длится до двух дней. Реакция гидролиза приводит к значительному возрастанию рН в зоне вокруг гранул мочевины, что может вызвать потери газообразного аммиака. Как много азота будет потеряно, зависит от условий внесения, типа почвы и уровня рН почвы. Усиленная потеря газообразного аммиака происходит, прежде всего, в условиях засушливой ветреной погоды с интенсивным солнечным излучением.
Ингибитор уреазы блокирует активность энзима, в результате чего время превращения мочевины в аммоний увеличивается примерно на десять дней в зависимости от температуры почвы.
Законодательство ужесточается
Новый регламент и национальные нормативы по использованию удобрений (в ФРГ) влекут за собой ужесточение мер. Пакет документов от 1 октября 2015 года предписывает на незасеянных полях обязательную заделку удобрений на основе мочевины, а также органических удобрений, содержащих свыше 2 % сухого вещества. На заделку удобрений отводится не более четырех часов после внесения. С 1 января 2018 года на это будет отводиться не более часа. Исключения могут составить удобрения на основе мочевины с ингибитором уреазы, компост, а также твердый навоз от копытных и жвачных животных.
Удобрения на основе мочевины с ингибитором уреазы имеют потенциал снижения потерь аммиака и повышения эффективности использования азота растениями. Они позволяют добиться более высокой урожайности, особенно на легких почвах с высоким уровнем рН, где опасность потери азота наивысшая.
Кроме того, сравнение использования традиционных удобрений на основе мочевины и удобрений с ингибиторами уреазы в опытах в Германии и Австрии показало более высокое содержание белка в зерне озимой пшеницы во втором случае при одинаковой урожайности. Преимущество использования удобрений с ингибитором уреазы состоит в отсутствии предписания по их обязательной заделке в почву.
Удобрения на основе мочевины с ингибитором уреазы никак не влияют на процесс нитрификации. Таким образом, в объединении разовых доз удобрений смысла нет, как нет и экономии на уменьшении рабочих проходов по полю. Работа с такими удобрениями ничем не отличается от работы с традиционными удобрениями на основе мочевины.
На этапе становления
Эффективность применяемых удобрений – актуальный вопрос для агропромышленного комплекса страны. В настоящее время до 80 % внесенного азота может теряться, что в денежном эквиваленте составляет около 30 млрд руб. В то же время нерациональное использование азотных удобрений наносит серьезный вред окружающей среде: от загрязнения поверхностных и грунтовых вод до образования парникового газа – закиси азота. Именно поэтому разработка действенных способов снижения потерь и повышения эффективности азотных удобрений – актуальная задача для аграрного сектора во всем мире. Одним из наиболее современных решений является применение ингибиторов.
Если в Европе рынок ингибиторов, призванных при внесении с удобрениями стабилизировать азот в почве, довольно развит, то в России он все еще находится на начальном этапе формирования. Конечно, сегодня в продуктовом портфеле многих отечественных производителей можно обнаружить азотные удобрения, обозначенные как стабилизированные. Однако это не те удобрения, о которых идет речь в статье немецкого коллеги. Зачастую это все та же аммиачная селитра с добавлением, к примеру, фосфора или известково-аммиачная селитра.
Не будем считать, что вопросами использования ингибиторов удобрений никогда не занимались в нашей стране. Вплоть до девяностых годов советские ученые вели разработки веществ и технологий, которые позволили бы замедлить высвобождение азота из удобрений и сократить тем самым его потери. Ингибиторы в те годы представляли собой вещества, вносимые поверхностно непосредственно после внесения самого удобрения. Такой подход оказался не самым лучшим, поскольку увеличивал количество рабочих проходов по полю и не гарантировал успеха: для запуска реакции ингибитора с удобрениями требовались благоприятные по температуре и влажности почвенные условия. Наверное, это и стало причиной того, что ингибирование не получило широкого распространения в нашей стране.
К тому же всем нам известна культура работы с удобрениями в отечественных хозяйствах. Определенная небрежность в обращении с ними, сложившаяся еще в эпоху СССР и проявляющаяся в нарушении сроков использования и норм внесения, сохраняется и по сей день. О причинении вреда природе мало кто задумывался всерьез. Об экологии в нашей стране на законодательном уровне начали заботиться только в последнее десятилетие. Вопросы использования минеральных и органических удобрений, а также восстановления почвенного плодородия без причинения вреда окружающей среде только теперь стали обсуждаться на самом высоком государственном уровне.
К сожалению, в защите окружающей среды, как и в целом по общему уровню развития сельского хозяйства, мы все еще очень сильно отстаем от Европы. В странах ЕС строго регламентированы сроки и дозы внесения удобрений, прописаны способы внесения для каждого отдельного их вида в целях минимизации выброса парниковых газов и соединений, разрушающих озоновый слой. Ежегодно вступают в силу новые правила и предписания. Сегодня требуется, например, внесение азотных удобрений на основе мочевины с обязательной их заделкой в почву в течение часа. Снижение экологической нагрузки на окружающую среду – одна из причин развития в Европе рынка удобрений с ингибиторами.
Вторая причина, наверное основная для аграриев, – повышение эффективности производства. Для ингибированных азотных удобрений законодательно допускаются большие дозы расхода действующего вещества, что напрямую отражается на урожайности культур и содержании в них белка. Накопленные опытные данные подтверждают экономическую целесообразность использования ингибиторов.
Это относится и к данным из российских хозяйств. Так, к примеру, ООО «Новгородская Агрохимическая компания «Агро» (Новгородская обл.) в 2015 году провело серию опытов по испытанию карбамида с ингибитором уреазы на посадках продовольственного картофеля. Хотя полученная урожайность незначительно отличалась от урожайности картофеля, возделываемого с использованием мочевины без ингибитора, эффект от применения стабилизированного удобрения проявился в выходе товарной фракции: в общем объеме ее доля составила 83 %, тогда как при использовании обычной мочевины – 65 %. Это позволило хозяйству получить дополнительную прибыль в размере 91 тыс. руб / га.
Являясь представителями ООО «ЕвроХим», не можем не сказать, что наша компания уже несколько лет предлагает на европейском рынке ингибитор уреазы UTEC, а также ингибитор нитрификации ENTEC. Эти препараты уже прошли регистрацию в России (весной 2016 года), и мы в настоящий момент находимся на этапе ввода в эксплуатацию цеха по обработке гранул удобрений ингибитором уреазы UTEC. Производство будет находиться в Южном федеральном округе. Ориентировочная дата запуска – март 2017 года. Специальная установка позволит нам наносить активные вещества на гранулы. С момента запуска производства можно будет официально заявить о появлении рынка стабилизированных удобрений в нашей стране.
С ингибитором нитрификации ENTEC все немного сложнее, пока что мы еще находимся в поиске наилучшего решения для его применения в обработке гранулированных удобрений. Думаем, что положительные результаты не заставят себя долго ждать.
Интересно, что есть возможность использовать данный ингибитор с жидким навозом. В ЕС для органики препарат зарегистрирован как ENTEC FL. Основное его действующее вещество – DMPP (3,4‑диметил-пиразол-фосфат). Оно замедляет процесс нитрификации: содержащийся в навозной жиже азот медленнее переходит из аммонийной формы в нитратную, в результате процесс пролонгируется на срок до десяти недель. В то же время потери азота в виде закиси при применении ENTEC FL сокращаются вдвое, что уменьшает загрязнение атмосферы.
Материал: Антон Андреев, Мария Визирская, Ксения Косырева, Отдел развития агрохимического сервиса компании «ЕвроХим» для НСХ
Источник