677
.pdfАгрохимический анализ удобрений даѐт возможность:
–оценить качество местных органических удобрений и его изменение в зависимости от условий накопления, хранения и применения;
–определить содержание действующего вещества в минеральных удобрениях и мелиорирующих материалах для проверки их соответствия установленным стандартам и требованиям;
–установить агроэкологическую безопасность органических удобрений;
–производить сертификацию минеральных удобрений.
Агрохимический анализ растений, почв и удобрений позволяет изучить баланс питательных веществ в земледелии и дать научное обоснование регулированию питания сельскохозяйственных культур с помощью удобрений.
В агрохимических исследованиях широко используют математические методы для оценки точности опытов и достоверности полученных результатов, выявления зависимости между удобрениями и урожаем, моделирования процессов поглощения растениями, превращения в почве и потерь питательных веществ из почвы и удобрений, прогнозирования изменений почвенного плодородия и потребности в удобрениях, для энергетической и экономической оценки применения удобрений с использованием современной вычислительной техники.
На основе результатов полевых и производственных опытов с обязательной агроэкологической и экономической оценкой изучаемых удобрений и приѐмов их внесения даются практические рекомендации производству, которые позволяют эффективно использовать разнообразные местные и промышленные удобрения.
11
По определению Д.Н. Прянишникова, главная задача агрохимии состоит в изучении круговорота питательных веществ в земледелии и выявлении тех мер воздействия на химические процессы, протекающие в почве и растении, которые могут изменять урожай и качество сельскохозяйствен-
ной продукции. В задачи агрохимии также входит:
1.Создание новых форм удобрений, их экономическая
оценка;
2.Создание малотоннажной агрохимии по производству микроудобрений;
3.Повышение эффективности химизации за счѐт:
–совершенствования диагностики минерального питания;
–разработки принципов определения потребности сельскохозяйственных культур в удобрениях;
–разработки надѐжных методов прогнозирования эффективности удобрений;
–совершенствования методов определения доступных питательных веществ в почве и научно-обоснованных градаций обеспеченности почв элементами питания;
4. Установление предельно допустимых концентраций содержания макро- и микроэлементов в почвах и растениях;
5. Совершенствование методов диагностики минерального питания растений;
6. Изучение баланса питательных веществ в земледелии;
7. Разработка мероприятий по воспроизводству плодородия почв;
8.Формирование количества и качества продукции.
Понятие химизации земледелия
Химизация – широкое применение удобрительных средств. В настоящее время на основе новых экономических отношений развивается производственная инфраструктура химизации земледелия, разрабатываются и внедряются при-
12
емы наиболее эффективного и экологически безопасного применения органических и минеральных удобрений, химической мелиорации и других средств химизации.
Значение удобрений в повышении плодородия почв и урожаев сельскохозяйственных культур доказано практикой земледелия. Длительное время единственным удобрением, по существу, был навоз. Использование минеральных удобрений началось только во второй половине XIX в. Однако и сейчас, когда мировое производство их достигло огромных масштабов – около 150 млн. т питательных веществ (в сумме N, Р и К), навоз остается важнейшим удобрением. Навоз содержит все необходимые растениям питательные элементы, и его внесение в почву повышает урожайность сельскохозяйственных культур. Он оказывает также многофакторное положительное влияние на агрохимические, агрофизические, биологические свойства и плодородие почв в целом. Применение навоза обеспечивает повторное использование в хозяйстве значительного количества ранее усвоенных растениями питательных веществ из почвы и удобрений.
Вся история развития мирового сельского хозяйства свидетельствует о том, что применение минеральных удобрений является решающим фактором интенсификации земледелия и обеспечения продовольствием постоянно растущего населения нашей планеты. Число землян возрастает ежедневно на 250 тыс. человек. Это равноценно появлению в течение года новой страны с населением почти 100 млн., которое необходимо накормить. После 1970 г. для увеличения численности землян на 1 млрд. требовалось одно десятилетие, и к 2020 г., по имеющимся прогнозам, население Земли возрастет до 8,3 млрд. человек.
В странах Западной Европы до конца XVIII в. урожайность пшеницы составляла 0,7-0,8 т/га и увеличилась за последующее столетие за счѐт введения плодосмена и клеверо-
13
сеяния вдвое – до 1,6-1,7 т/га. В первой половине XX в. урожайность поднялась до 2,5-3,0 т/га прежде всего благодаря росту применения удобрений, а во второй половине века – до 4,0-6,0 т/га благодаря использованию новых сортов и комплекса средств химизации – удобрений и пестицидов (рис. 3). Возросла также продуктивность других продовольственных и технических культур: картофеля – до 40-45 т/га, сахарной свеклы – 50-60 т/га [3].
Урожайность, т/га
6
5
4
3
2
1
0
1770-1780 гг. |
1840-1890 гг. |
1910-1925 гг. |
1970-1985 гг. |
Средневековое |
Плодосмен (с |
Минеральные |
Севооборот + |
трѐхполье (без |
клевером) |
удобрения + |
удобрения + защита |
клевера) |
|
плодосмен |
растений + высокая |
|
|
|
продуктивность |
|
|
|
сорта |
Рис. 3 Динамика роста урожайности пшеницы в Западной Европе за 200 лет
Средний уровень применения удобрений в расчете на 1 га пашни в странах Европейского союза (ЕС) составляет 350360 кг д.в. при уборочной площади около 70 млн. га (с колебаниями от 160 кг в Италии до более 400 кг в Германии). В странах Северной Европы дозы минеральных удобрений на 1 га посевной площади составляют 100-200 кг при урожайности зерновых 4,5-5,0 т/га.
Мировое использование минеральных удобрений перед Второй мировой войной составляло около 7,5 млн. т. С 1960 по 1990 гг. оно увеличилось с 27 до 146 млн. т, или в 5,4 раза.
14
Однако в среднем на 1 га пашни и на 1 га сельскохозяйственных угодий в 1990 г. приходилось небольшое их количество
– соответственно, около 100 и 35 кг NPK. Больше всего производят и применяют азотных удобрений – столько же, сколько в сумме фосфорных и калийных.
Отец «зеленой революции», лауреат Нобелевской премии и иностранный академик РАСХН Норманн Борлауг считает, что не менее 50% увеличения урожаев в XX в. является следствием применения удобрений. Он отмечал, что одним из наиболее главных факторов, ограничивающих урожай сельскохозяйственных культур в мире, и в следующем столетии, будет плодородие почвы.
Классификация, состояние и перспективы применения минеральных удобрений
в Российской Федерации. Эффективность применения удобрений в различных зонах
России
Удобрениями называют вещества, используемые для питания растений и повышения плодородия почв. К удобрениям относятся разнообразные минеральные и органические вещества и материалы, которые содержат необходимые для растений элементы питания, усиливают мобилизацию питательных элементов из почвенных запасов и улучшают свойства почвы.
По способу производства удобрения подразделяют на минеральные и органические, по характеру действия – прямого и косвенного действия.
Удобрения прямого действия. Содержат необходимые растениям питательные элементы и оказывают непосредственное положительное влияние на питание сельскохозяйственных культур.
15
При внесении азотных удобрений улучшается азотное питание растений, а фосфорных удобрений – фосфорное питание и так далее.
Удобрения косвенного действия. Применяют главным образом не для непосредственного улучшения условий питания растений каким-либо элементом, а для улучшения свойств почвы, изменения реакции почвенного раствора и усиления процесса мобилизации имеющихся в почве запасов питательных элементов, то есть они оказывают косвенное воздействие на условия питания растений. К таким удобрениям относят используемые для химической мелиорации почв известковые удобрения и гипс, а также бактериальные удобрения.
В зависимости от происхождения, способа и места получения удобрения делятся на промышленные и местные.
Промышленные удобрения. К ним относят почти все минеральные удобрения, которые получают в результате размола или химической переработки агроруд на специальных химических заводах, а также синтетические продукты азотной промышленности, побочные продукты химических производств, выпускаемые промышленным способом органические и органоминеральные удобрения. Сюда же условно можно отнести и бактериальные удобрения-препараты, получаемые на заводах при размножении определенных видов микроорганизмов.
Местные удобрения. Получают на местах их использования, в самих хозяйствах или вблизи них. К таким удобрениям относят, прежде всего, различные органические удобрения (навоз, навозная жижа, птичий помѐт, фекалии, различные компосты, торф, прудовый ил, зеленое удобрение и пр.), местные известковые материалы, отходы металлургиче-
16
ской и других видов промышленности, используемые в сельском хозяйстве вблизи мест соответствующих производств.
Минеральные удобрения. Они могут быть как промышленного, так и ископаемого происхождения (например, фосфоритная мука, известковые удобрения). Они, как правило, содержат питательные вещества в виде минеральных солей (например, нитрата аммония – в аммиачной селитре, монокальцийфосфата [Са(Н2РO4)2] – в суперфосфате, [KCl] – в хлористом калии). Однако азотное минеральное удобрение мочевина содержит азот в составе органического соединения карбамида – [СО(NН2)2].
В зависимости от того, сколько питательных элементов находится в удобрениях, их подразделяют на две группы.
Простые (однокомпонентные) удобрения содержат ка-
кой-либо один элемент питания. К ним относятся азотные, фосфорные, калийные удобрения и микроудобрения, содержащие один микроэлемент.
Комплексные удобрения включают одновременно не менее двух главных питательных элементов.
Термином «вид минерального удобрения» обозначают категорию удобрения, выделяемую по действующему веще-
ству, а термином «форма минерального удобрения» – их ха-
рактеристику по химическому составу. Так, азотные удобрения (вид удобрения) выпускают в различных формах (аммиачная селитра, мочевина, безводный аммиак, сульфат аммония и др.).
Содержание действующего вещества выражают в процентах по массе: в азотных удобрениях в расчете на N, в фосфорных – на Р2О5 и в калийных – на К2О. Для пересчета дозы удобрения в килограммах действующего вещества на физические удобрения (ц/га) указываемую дозу N, P2O5 или К2О делят на процент содержания действующего вещества в удобрении:
17
Например, нужно внести 70 кг азота на 1 га в виде аммиачной селитры: при содержании азота в ней 34,5% количество физического удобрения будет 2 ц/га (70/34,5).
В бывшем СССР темпы развития химической промышленности по производству минеральных удобрений значительно опережали мировые. Так, если в 1940 г. было произведено всего 0,75 млн. т (10% мирового производства), то за период с I960 по 1990 гг. выпуск удобрений увеличился с 3,3 до 35 млн. т (более чем в 10 раз), и составил 24% мирового производства (табл. 1). Уже в начале 70-х годов СССР вышел на первое место в мире по валовому производству удобрений и третье место (после США и Канады) – по их экспорту. Отечественному сельскому хозяйству поставлялось 3/4 произведенных удобрений (порядка 13 млн. т), что составило в 1990 г. на 1 га пашни 99 кг д.в. и соответствовало среднемировому уровню.
Таблица 1
Применение минеральных удобрений в России за период с 1965 по 1990 гг. [14]
Годы |
Поставка сельскому хозяйству, |
Внесение в среднем за год, |
|
млн. т |
кг/га д.в. |
||
|
|||
1965 г. |
2,6 |
20 |
|
1966-1970 гг. |
3,5 |
28 |
|
1971-1975 гг. |
6,1 |
48 |
|
1976-1980 гг. |
8,5 |
65 |
|
1981-1985 гг. |
11,0 |
83 |
|
1986-1990 гг. |
13,0 |
99 |
В начальный период химизации земледелия страны при небольших объемах производства минеральных удобрений их, прежде всего, поставляли в регионы с относительно благоприятными природно-климатическими условиями или производящие особо ценные сельскохозяйственные культуры.
18
За счѐт минеральных удобрений в короткий срок резко повысилась урожайность чая, хлопчатника, сахарной свеклы. Увеличение поставок и применения удобрений под ведущие технические, овощные и бахчевые культуры с 1966 г. по 1985 г. повысило среднегодовое валовое производство хлопчатника почти в 2 раза, сахарной свеклы – в 1,6, картофеля и овощей – 1,5-1,8 раза. Доза применения минеральных удобрений под хлопчатник и сахарную свѐклу достигла более 400-450 кг д.в., картофель, овощные и бахчевые культуры – свыше 250 д.в., а под лѐн – свыше 200 кг д.в. на 1 га.
Для получения планируемых урожаев полностью обеспечивались удобрениями посевы на мелиорированных землях с регулируемым водным режимом, так как в этих условиях удобрения дают высокую эффективность и, кроме того, это позволяло быстрее окупать значительные капитальные вложения на мелиорацию. Больше удобрений применяли в районах достаточного увлажнения, где обеспечивалось стабильное производство сельскохозяйственной продукции и высокая окупаемость затрат на удобрения. С ростом производства минеральных удобрений появилась возможность использовать их на больших площадях и в более высоких дозах не только под технические, но и под зерновые и кормовые культуры.
Однако, хотя применение минеральных удобрений в бывшем СССР и России осуществлялось высокими темпами, оно так и не вышло на уровень развитых стран Западной Европы, а ныне отстало от большинства развивающихся государств. Обеспеченность удобрениями на 1 га пашни даже в лучшие годы не превысила среднемировой уровень и сильно различалась как по культурам, так и по регионам страны. Резкое уменьшение (в 10 раз) масштабов применения удобрений сельскохозяйственными производителями России в 90-е и 2000-е годы поставило земледелие страны на грань катастрофы (табл. 2).
19
Таблица 2
Производство и применение минеральных удобрений в России
Показатель |
1990 г. |
1995 г. |
2000 г. |
2005 г. |
2010 г. |
2011 г |
2012 г. |
|
Производство, |
16,0 |
10,2 |
12,2 |
16,6 |
17,9 |
18,8 |
17,8 |
|
млн. т д.в. |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
Применение, |
9,9 |
1,5 |
1,4 |
1,5 |
1,9 |
2,0 |
1,9 |
|
млн. т д.в. |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
На 1 га пашни, |
88 |
17 |
19 |
19 |
38 |
39 |
38 |
|
кг д.в. |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Это обусловлено следующими причинами. В сфере производства удобрений отмечается рост производственных расходов и себестоимости продукции за счѐт увеличения цен на основные ресурсы (сырье, энергоносители) и транспортные расходы. В сфере применения диспаритет цен на удобрения и сельскохозяйственную продукцию, а также отсутствие эффективной системы кредитования сельхозпроизводителей привело к острому недостатку у хозяйств средств, в том числе, для закупки удобрений. В итоге наблюдается значительное уменьшение производства минеральных удобрений (загрузка сохранившихся в России промышленных мощностей составляет 40-45%), происходят физическое и моральное старение средств производства, потеря квалифицированных кадров.
Отсутствие платежеспособных потребителей минеральных удобрений в России и странах бывшего СССР заставило химические заводы переориентироваться на экспорт продукции. В результате доля экспорта в настоящее время составляет свыше 80% общего производства минеральных удобрений.
Применение удобрений имеет огромное значение в решении важнейшей народнохозяйственной задачи – увеличении производства зерна, а также в создании прочной кормовой базы для развития животноводства (табл. 3).
Россия, располагая 13% земельной площади, 35% мировых запасов природных ресурсов, с населением, составляю-
20