Химические удобрения: пользы больше, чем вреда
В вопросах выбора удобрений растения гораздо менее щепетильны, чем люди при выборе продуктов питания. Растениям абсолютно все равно, является ли их «еда» неорганическим соединением (т.е. химическим удобрением) или же органикой (столь любезным сердцу борцов за экологию навозом, растительными останками или компостом). Главное тут как раз в другом: насколько правильно и точно организовано соотношение основных элементов, которые требуется растениям для полноценного роста и жизни.
Негативное отношение к технологиям, основывающимся на использовании химических удобрений, вызвано (по крайней мере, у нас в России) пристрастием многих аграриев к т.н. «социалистическому способу» повышения урожайности сельхозкультур – их перенасыщению азотными удобрениями. Более того, довольно долго наши хозяйственники, получая химические удобрения практически даром, не могли придумать ничего лучше, как разбрасывать эти удобрения по полям, не соблюдая никаких мер дозировки. Естественно, выросшие на таких «перекормленных» полях овощи буквально напичканы пестицидами и нитратами. Кроме того, они очень плохо хранятся и, в лучшем случае, не содержат радиоактивных веществ.
Однако прежде, чем детально рассматривать пользу либо вред, ожидаемые от применения химических удобрений, необходимо определить, что они из себя представляют.
Наверняка большинству вспоминается самое простое определение из школьного курса химии: химическое удобрение – это удобрение, искусственно производимое на химических заводах. Таким образом, химизация сельского хозяйства подразумевает под собой «комплекс мероприятий, опирающийся на результаты агрохимической науки и химической промышленности и заключающийся в широком и планомерном использовании химических средств и методов:
— для увеличения урожая растений;
— для улучшения свойств почвы и качества сельскохозяйственной продукции;
— для повышения продуктивности животноводства;
— для защиты с помощью пестицидов полезных организмов от вредителей и болезней, а также от неблагоприятных условий среды».
Мировая промышленность выпускает удобрения, которые представляют собой соединения азота, фосфора и калия. При этом большинство традиционных химических удобрений представляют собой механическую смесь поликристаллов, поскольку использовать природные минералы в непереработанном виде в качестве удобрений не представляется возможным, как правило, по двум причинам: они либо совершенно не усваиваются растениями, либо при их усвоении растения впитывают вредные для себя элементы. Именно по этой причине производителям композиционных образцов приходится не просто выпускать привычные химические удобрения в их улучшенном варианте, но еще и думать о том, как оптимально ввести необходимые микроэлементы в кристаллическую структуру минеральных удобрений и как заодно в наибольшей степени учесть климатические условия, типы почв и характеры сельскохозяйственных культур.
Плюсы и минусы применения химических удобрений
Во-первых, достоверно известно, что химические процессы, которые происходят в растениях при синтезе в них углеводов, белков и жиров, совершенно не зависят от источника получения исходных веществ – химического или органического.
Во-вторых, вещества, которые входят в большую часть химических удобрений, достаточно легко обнаружить и в естественной почве, так что они присутствуют при любом способе производства овощей и при выращивании сельхозкультур на органике в том числе.
В-третьих, некоторые медики утверждают, что использование промышленных удобрений не только не вредит человеческому здоровью, но и способствует его укреплению.
В-четвертых, каким бы странным это ни казалось, но именно при использовании органических удобрений крайне трудно определить состав вносимых элементов и их количество, поскольку это очень сильно зависит от технологии приготовления удобрения.
И, наконец, в-пятых, провозглашенная чистой и полезной органика (компостирование), тем не менее, зачастую приводит растения к многочисленным болезням, гниению и засорению посевов сорняками.
Впрочем, в действии химических удобрений хватает и своих минусов. По большей части они возникают в силу поликристаллического характера многих минеральных удобрений, их ускоренного растворения и избирательного выщелачивания грунтовыми водами.
Начнем, пожалуй, с самого простого – огромной ударной нагрузки, которая приходится на долю растений в момент внесения удобрений и отрицательно воздействует на корневую систему. Следующий пункт в отрицательном списке – загрязнение водоемов, которое возникает как следствие перекачивания части внесенных минеральных удобрений через грунтовые воды (а избежать этого при нынешних технологиях практически невозможно). Третий минус химудобрений в том, что в период вегетации растений используется лишь небольшая часть полезных компонентов этих пищевых добавок, из-за чего ежегодно приходится повышать вносимую в почву дозу, создавая избыток удобрений.
При этом нельзя забывать еще и о том, что технология производства практически любой разновидности минеральных удобрений связана с определенными проблемами, которые иногда решаются довольно сложно. В качестве примера приведем те трудности, с которыми приходится сталкиваться «средним» производителям фосфатов. Наиболее известны аммофос, суперфосфат и некоторые другие разновидности удобрений, получаемые в результате переработки природных фосфатов. В качестве сырья для получения этих минеральных удобрений используются апатиты и фосфориты. И те, и другие имеют очень высокую температуру плавления – 1 700° С и обладают высокой химической устойчивостью. В результате перед производителями в полный рост встает «высокотемпературная» проблема: все сложности химической переработки по высокотемпературным технологиям, связанным с многоступенчатым получением сначала элементарного фосфора, затем его оксидов, фосфорной кислоты и, наконец, солей метафосфатов, которые являются быстроводорастворимыми.
Но в любом случае отказываться от использования химических удобрений в сельскохозяйственной деятельности не стоит. А вот поставить перед собой сложную, но вполне достижимую при определенном старании задачу – добиться получения идеальной пищевой добавки для сельхозкультур – российским производителям минеральных удобрений стоит прямо сейчас. И экологи перестанут ратовать за «органические» проекты, и почве станет легче дышать, и урожайность наконец-то реально повысится…
Источник
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