Кто открыл искусственные удобрения

Обновлено: 04.10.2024

1825 г. торговое судно впервые доставило в Гамбург чилийскую селитру.

Груза было много — он был насыпан выше бортов, и никто не догадывался, зачем он нужен.

Чего только не предлагали в качестве удобрения! Тут были и всевозможные отходы животного и растительного происхождения, и измельченная ветошь, и остатки кожи, и размолотые перья. Поступило даже предложение закапывать на полях покойников.

Авторы всех этих предложений не знали, что нужно растениям для роста. Для того чтобы получить представление об этом, необходимо было систематическое исследование растений вместе с окружающей их средой, почвой, на которой они живут, и воздухом, которым они дышат. Да, именно дышат! Это впервые установили в конце XVIII в. голландский ученый Ингенхауз, а также швейцарские исследователи Сеннебье и Соссюр. Растения поглощают углекислый газ из воздуха. Из почвы они получают воду, это точно, а может быть, что-нибудь еще? Вероятно, в почвенной влаге растворены какие-то вещества, которые вместе с ней переходят в растения?

Прошло совсем немного времени, и на эти вопросы был найден ответ. Он содержался в работах немецкого ученого Либиха.

Свою первую работу, посвящённую связи между неорганической химией и химией растений, Либих опубликовал, будучи 20-летним студентом в Париже. За эту работу университет в Эрлангене присвоил ему докторскую степень. Именно Либих сделал решающий шаг от старого естествознания (философии природы) к химии в качестве самостоятельной науки, вооруженной собственными методами исследования.

В его лаборатории в Гессене был создан новый метод элементного анализа, позволяющий быстро определять состав органических соединений.

При анализе любого растения в нем удавалось обнаружить углерод, водород, кислород и азот. В золе, которая оставалась после сжигания растений, Либих нашел соединения других элементов, в том числе калия, кальция, магния, фосфора, серы, железа и кремния. Растения могли получить их только из почвы. При анализе почв присутствие этих элементов подтвердилось.

Расход питательных веществ нужно восполнить, добавляя их в почву в таком же количестве путем внесения искусственных удобрений.

Конечно, Либих не мог еще сказать, сколько минеральных удобрений нужно вносить в почву. Сейчас мы знаем, что это зависит от многих факторов. Однако для регулирования количества минеральных удобрений Либих предложил простой закон — так называемый закон минимума. Он гласит, что любое питательное вещество должно присутствовать в достаточном количестве. Если же какого-нибудь питательного вещества не хватает, то этот недостаток нельзя компенсировать избытком других питательных веществ. Следовательно, величина урожая зависит от того питательного вещества, которого меньше всего, то есть минимум. Отсюда и название закона — закон минимума.

Агрохимия добилась первой крупной победы. В наши дни урожайность сельскохозяйственных культур растет быстрее, чем численность населения. Наука обеспечила пищей миллионы людей. Возникла новая отрасль промышленности — производство минеральных удобрений.

Д. Н. Прянишников

По мере того, как растёт народонаселение Земли, растут и урожаи, а с ними увеличивается вынос из почвы питательных веществ. Прежде (до работ Ю. Либиха) считалось, что растения питаются перегноем, гумусом почвы. Поэтому восполнить потери пытались, лишь навозом, перегноем, торфом,— одним словом, органическими удобрениями.

Ю. Либих сформулировал в общем виде теорию минерального питания растений, развитую и усовершенствованную позже многими учеными, среди которых в первую очередь следует назвать нашего соотечественника академика Д. Н. Прянишникова.

Как бы правильно ни применялся навоз, он не может вернуть почве того, чего он сам не содержит, т. е. крупной доли фосфора, перешедшего в зерно, кости животных, в молоко и прочие продукты, выращенные на этой земле. Таким образом, почва постепенно, но неуклонно теряет свой фосфор.

Д. Н. Прянишников поставил фосфор в один ряд с азотом и калием — элементами, которые больше всего выносятся растениями из почвы и потерю которых надо компенсировать, внося в землю минеральные удобрения.

Значит, растению прежде всего необходимы фосфорные, азотные и калийные удобрения. Содержание питательных веществ в удобрении выражают в процентах.

Если говорят о внесении в почву калия, то на самом деле имеют в виду К₂О. То же относится и к фосфору.

Главные фосфорные удобрения: суперфосфат (простой и двойной) и фосфоритная мука (ее целесообразно применять лишь на почвах определенного химического состава, поскольку фосфаты, входящие в это удобрение, труднорастворимы, они высвобождаются лишь на почвах с кислой реакцией).

Среди азотных удобрений — селитры (аммиачная, натриевая и калиевая) и карбамид (мочевина).

Главные калийные удобрения — хлорид калия, сульфат калия, калийная селитра, содержащая одновременно калий и азот.

К комплексным удобрениям относятся также фосфаты аммония и калия, содержащие фосфор и, соответственно, азот или калий. Нитрофоска содержит и калий, и фосфор, и азот. Это сложное удобрение, состоящее из преципитата, аммофоса и аммиачной селитры, получаемых в едином технологическом процессе.
В селитре, например, 35-52% N, P₂O₅ и K₂O.

Для современной агрохимии характерно широкое использование сложных концентрированных удобрений, производимых и вносимых в почву в оптимальные для растений сроки и обязательно в виде гранул — удобных в работе и транспортировке.

Конечно, для нормального роста и развития растений необходимы в микродозах и многие другие элементы: железо, магний, бор, алюминий, бром, йод, кобальт, медь, цинк. Их называют микроэлементами.

У почвы каждого поля есть свой элементный состав: одних важных для растений элементов не хватает, другие находятся в избытке. Исследованием почв и составлением рекомендаций по оптимальному использованию минеральных удобрений в нашей стране занимается государственная агрохимическая служба.

Органические удобрения — навоз, торф, компосты, зеленая масса — тоже необходимы каждому полю, огороду и саду для образования нужной структуры почвы и нормальной жизнедеятельности почвенных микроорганизмов.

А, в конечном счете, все виды удобрений нужны для того, чтобы люди могли получать полноценные урожаи.

коло 50 % общей прибавки урожая получается за счёт удобрений, как минеральных, так и органических.

В минеральных удобрениях содержание ценных для растений веществ выше, чем в органических. Например, значительно более эффективным, чем навоз, является сернокислый аммоний (NH₄)₂SO₄ — 5 кг сернокислого аммония заменяет 200 кг навоза.

Минеральные удобрения разделяют на азотные, фосфорные, калийные, известковые и другие. Они бывают простыми — с содержанием одного из требуемых элементов, и сложными (комплексными) — два и более составляющих элементов.

Азот входит в состав растений. Восполняется внесением природных солей азотной кислоты (селитры), аммиачной воды. Отрасль химической промышленности, выпускающая азотные удобрения, называется производство туков. Используются: натриевая селитра NaNO₃, кальциевая Ca(NO₃)₂, аммиачная NH₄NO₃, сульфат аммония (NH₄)₂SO₄.

Производство азотных удобрений базируется на синтезе аммиака из молекулярного азота и водорода. Азот получают из воздуха, а водород из природного газа, нефтяных и коксовых газов. Азотные удобрения представляют собой белый или желтоватый кристаллический порошок (кроме цианамида калия и жидких удобрений), хорошо растворимы в воде, не поглощаются или слабо поглощаются почвой. Поэтому азотные удобрения легко вымываются почвенными и дождевыми водами, что ограничивает их применение осенью в качестве основного удобрения. Большинство из них обладает высокой гигроскопичностью и требует особой упаковки и хранение. В таблице №1 приведены данные о составе и свойствах основных азотных удобрений.

По выпуску и использованию в сельском хозяйстве главнейшие из этой группы - аммиачная селитра и мочевина, составляющие около 60% всех азотных удобрений.

Азотные удобрения используют под все сельскохозяйственные культуры.

Таблица №1.

Удобрение

Химическийсостав

Содержаниеазота, %

Форма
азота

Воздействие
на почву

Гигроскопичность

Нитратная и аммонийная

Фосфор - один из важнейших элементов питания растений, так как входит в состав белков. Если азот в почве может пополняться путем фиксации его из воздуха, то фосфаты - только внесением в почву в виде удобрений. Главные источники фосфора - фосфориты, апатиты, вивианит и отходы металлургической промышленности - томасшлак, фосфатшлак. Все фосфорные удобрения - аморфные вещества, беловато-серого или желтоватого цвета. Основные из них - суперфосфат и фосфоритная мука. Характеристика фосфорных удобрений приведена в таблице №2.

По степени растворимости эти удобрения подразделяют на следующие группы:

Растворимые в воде, легкодоступные для растений - суперфосфаты простой и двойной, аммонизированный, обогащенный;

Труднорастворяемые (не растворимы в воде и почти не растворимые в слабых кислотах), они не могут непосредственно использоваться растениями - это фосфоритная и костная мука.

Отделив осадок, полученной кислотой затем обрабатывают новую порцию фосфорита:

Таблица №2

Удобрение

Химический
состав

Форма
фосфорной кислоты

Воздействие
на почву

Суперфосфат простой
гранулированный

Суперфосфат двойной
гранулированный

Растворяемая
в лимонно-кислом
аммонии

Слабо нейтрализует кислотность

Калий - необходимый элемент для растений. В основном он находится в молодых растущих органах, клеточном соке растений и способствует быстрому накоплению углеводов.

Многие калийные удобрения представляют собой природные калийные соли, используемые в сельском хозяйстве в размолотом виде. Большие разработки их находятся в Соликамске, на Западной Украине, в Туркмении. Открыты залежи калийных руд в Казахстане, Сибири.

Значительное количество хлора во многих калийных удобрениях отрицательно влияет на рост и развитие растений, а содержание натрия (в калийной соли и сильвините) ухудшает физико-химические свойства многих почв.

На бедных калием легких почвах и торфяниках все без исключения сельскохозяйственные культуры нуждаются в калийных удобрениях. Недостаток калия в почве восполняется главным образом внесением навоза. Калий легко растворяется в воде и при внесении поглощается коллоидами почвы, поэтому он малоподвижен, однако на легких почвах легко вымывается.

Калийные удобрения подразделяются на три группы:

Концентрированные, являющиеся продуктами заводской переработки калийных руд - хлористый калий, сернокислый калий, калийно-магниевый концентрат, сульфат калия-магния (калимагнезия);

Сырые калийные соли, представляющие собой размолотые природные калийные руды - каинит, сильвинит;

Калийные соли, получаемые путем смешения сырых калийных солей с концентрированными, обычно с хлористым калием - 30 и 40%-ные калийные соли.

Как калийные удобрения используют также печную золу и цементную пыль.

Наиболее распространенные калийные удобрения и их свойства приведены в таблице №3.

Таблица №3

Удобрение

Химический
состав

Гигроскопичность

Воздействие
на почву

Калий сернокислый
(сульфат калия)

Их подразделяют по составу: двойные (азотно-фосфорные, азотно-калийные, фосфорно-калийные) и тройные (азотно-фосфорно-калийные); по способу производства: сложные, сложно-смешанные (комбинированные) и смешанные удобрения.

Амофос – это смесь NH₄H₂PO₄ и (NH₄)₂HPO₄ Она получается прямым взаимодействием аммиака и фосфорной кислоты. 1 тонна амофоса заменяет 3 тонны простого суперфосфата и 1 тонну сульфата аммония.

Нитрофоска – это смесь амофоса с калийной селитрой, нитратом калия, KNO₃).Она особенно удобна для пользования, так как одновременно содержит всё наиболее необходимые растениям элементы – азот, фосфор, калий.

К сложным удобрениям промышленного производства относят (калиевая селитра, аммофос, диаммофос). Их получают при химическом взаимодействии исходных компонентов, сложно-смешанные (нитрофос, нитрофоска, нитроаммофос, нитроаммофоска, фосфорно-калийные, жидкие комплексные и др.) - в едином технологическом процессе из простых или сложных удобрений.

Смешанные удобрения получают путем смешивания простых.

Сложные и сложно-смешанные удобрения характеризуются высокой концентрацией питательных веществ, поэтому применение таких удобрений обеспечивает значительное сокращение расходов хозяйства на их транспортировку, смешивание, хранение и внесение.

К числу недостатков комплексных удобрений относится то, что при внесении, например, необходимого количества азота, других питательных элементов вносится меньше или больше, чем требуется.

В небольшом количестве применяют и многофункциональные удобрения, содержащие, кроме основных питательных элементов, микроэлементы и биостимуляторы, оказывающие специфическое влияние на почву и растения.

Элементы: бор, медь, марганец, цинк необходимы растениям в малых дозах, поэтому удобрения, содержащие элементы, называются микроудобрениями. В качестве микроудобрений применяются пиритный огарок, шлак медной плавки, борный концентрат и др.

Либих Юстус (12.05.1803 — 18.04.1873)

Заслуги Либиха получили признание в России—в 1830 г. (в 27 лет) он был избран иностранным членом-корреспондентом Петербургской Академии наук

Прянишников Дмитрий Николаевич (6.11.1865 — 30.04.1948)

Агрохимик, биохимик и физиолог растений. Академик АН СССР (с 1929), академик ВАСХНИЛ (с 1935). Ученик и преемник К. А. Тимирязева. Р. в Кяхте (ныне Бурятской АССР). Окончил Московский университет (1887) и Петровскую земледельческую и лесную академию (1889). С 1895 работал в Московском сельхозинституте (в 1917 переименован в Петровскую сельхозакадемию в 1923 — в Московскую с/х академию им. К. А. Тимирязева; в 1916—1917 ректор).

Читал лекции в Московском университете (1891—1931), на Голицынских высших женских с/х курсах (в 1900—1917 директор). Работал в ряде институтов, организованных при его участии:

Научном ин-те по удобрениям (впоследствии Научный ин-т удобрений и инсектофунгицидов, 1919—1948),

Всесоюзном ин-те по удобрениям, агротехнике и агропочвоведению (впоследствии ВНИИ удобрений и агропочвоведения, 1931—1948) и др.

В 50-х годах позапрошлого столетия талантливый немецкий химик Юстус Либих сделал открытие того, что растения можно кормить и выращивать до получения хороших урожаев растворами некоторых химических элементов. Набор этих химических компонентов был назван минеральными удобрениями. Так появился гидропонный способ выращивания растений и получения урожаев без участия почвы. Как оказалось, набор этих элементов почти полностью совпадал с составом отходов химической промышленности по производству взрывчатки и порохов. Открытие Юстуса Либиха стало драгоценным подарком для химических магнатов, которые поняли, что они могут не вываливать свои отходы на свалки, а организовать их продажу земледельцам страны и получить при этом огромные дополнительные денежные доходы. Сложился корпоративный интерес власти страны, химических магнатов и владельцев оборонных предприятий в сфере получения и распределения этих денежных доходов, что повлекло за собой организацию широчайшей рекламы о пользе и экономической эффективности для земледельцев страны в приобретении и применении минеральных удобрений.

Поскольку минеральные удобрения нужно было непременно заделывать в глубину почвы, то тут же был изобретен плуг с лемехами для переворота пласта земли (плуг Сакса, который выставлен в наше время в одном из музеев Канады с надписью под ним "Главный враг Человечества") и в качестве тягловой силы был предложен земледельцам трактор. И плуги, и трактора тоже выпускались на предприятиях оборонного комплекса, и корпоративный интерес власти страны, химических магнатов и владельцев оборонных предприятий к реализации земледельцам минеральных удобрений, плугов и тракторов ещё более возрос.

Земледельцам Германии (а в последствии и земледецам многих стран Земного Шара) применение минеральных убобрений при помощи плуга и трактора показалось более лёгким, чем применение навоза и перегноя, и минеральные удобрения, в угоду корпоративным интересам названных выше представительств, стали всё шире и шире применяться в Германии, а потом и во множестве остальных стран. Рынок сбыта отходов от производства взрывчатки и порохов бысро расширялся, росли и доходы корпоративного содружества.

Юстус Либих был честным учёным, и когда он личной практикой установил, что открытые им минеральные удобрения, будучи внесенными в почву, уничтожают в ней гумус, измельчают её структуру, делают почву плотной, холодной, мало доступной для воздуха и влаги, лишают почву природного плодородия, повышают трудозатраты по её механической обработке, он начал активно протестовать против применения минеральных удобрений на почвах полей и огородов, заявляя, что наилучшей системой земледелия, не наносящей вреда Природе и человеку, является система китайских земледельцев, применяющих для восполнения плодородия почв полей органические отходы человеческой хозяйственной деятельности. Однако этот протест честного химика не только не был услышан, но корпоративным содружеством было сделано всё возможное, чтобы о нём не узнали земледельцы - слишком большой куш прибыли терялся бы, если бы земледельцы отказались от плуга, трактора и минералки. Протесту Либиха был организован прочный заслон. А минеральные удобрения получили широкий путь на поля Земли.

В нашей стране широкое внедрение в агротехнологии минеральных удобрений пошло при активной деятельности академика Ферсмана, который до Октябрьской Революции был руководителем Имперской комиссии по ВСПОМОЩЕСТВОВАНИЮ российской Армии, а при советской власти стал руководителем Госкомиссии ПО ИЗЫСКАНИЮ ДЕНЕЖНЫХ РЕСУРСОВ НА СТРОИТЕЛЬСТВО АРМИИ. Как видите, задача его комиссии стала более конкретной. Решая эту свою госзадачу, Ферсман и предложил руководству страны взять деньги на строительство Армии с земледельцев страны, навязав им пробретение отходов от производства взрывчатки и порохов (минеральные "удобрения") и плугов, и тракторов. Руководство страны в те времена мечтало о победе коммунизма во всём мире, для чего нужна была самая мощная в мире Армия, а для создания этой мощи нужны были очень даже не малые деньги. Основную массу населения страны (более 70%) в те времена составляло крестьянство. Вот с него-то прежняя власть и решила получить огромный денежный куш на строительство Армии. Именно от этого интереса власти зародились идеи коллективизации крестьянства, навязывания ему плугов, тракторов и минералки под прямой угрозой расправы с руководителями сельских хозяйств за отказ от их приобретения. Так сельское хозяйство нашей страны было ввергнуто в систему агрохимии, от которой, к великому сожалению, не может отказаться и в текущее наше время.

Абсолютно все составы предлагаемых земледельцам минеральных удобрений несут в себе не более 50% необходимых растениям ОРГАНИЧЕСКИХ химических элентов, а более 50% в их составе является балластом, который тоже всасывается растениями и через их урожаи попадает в пищу человеку, нанося вред его здоровью. По этой пичине в наше время в некотоых странах Мира запрещна, С ЦЕЛЬЮ ЗАЩИТЫ ЗДОРОВЬЯ НАЦИИ, реализация на внутренних рынках сельхозпродукции, выращенной на основе применения этих минеральных удобрений. Запрет попадания такой продукции на внутренний рынок этих стран есть, а запрета на вывоз такой продукции в другие страны из этих стран нет. Не она ли сегодня более чем на 70% заполнила прилавки российских супермаркетов и рынков?

И почему же наши российские власти тоже до сих пор не озоботились ЗАЩИТОЙ ЗДОРОВЬЯ НАЦИИ от некачественной сельхозпродукции. Почему власти умалчиват вред агрохимии? Почему продолжаются дотации хозяйствам на приобретние минеральных удобрений и тяжёлой техники для переворота пластов почвы полей страны? Кто и почему заинтересован в том, чтобы плодородие почв полей России и урожаи сельхозкультур продолжали падать, а себестоимость их производства продолжала гигантскими темпами возрастать, что делает убыточным такое производство? Кто и с какой целью ввергает Россию в почти полную продовольственную зависимость от поставок продовольствия из других стран?

Коллеги-Огородники, перестаньте слепо следовать советам по применению любых минеральных удобрений! Не опустошайте свои кошельки в пользу не своему собственному здоровью, а в пользу корпоративным интересам названного выше "содружества"! Последуйте совету Юстуса Либиха, открывателя минеральных удобрений - откажитесь от агрохимии на почвах, имеющих изначальное природное плодородие, и смело переходите на агротехнику природного земледелия, на применение органических удобрений, приготовляемых из всех органических отходов собственных огородов, этого вполне достаточно для ежегодного восстановления и преумножения плодородия почвы при минимуме затрат труда, времени и денег, бездарно даруемых многими из Вас корпоративным вымогателям, скрывающим это вымогательство за рекламой отличных качеств разнообразной химии, рекомендуемой для применения в Ваших огородах.

Сегодня агрохимическая промышленность готова предложить землепользователям десятки марок минеральных удобрений, подобрать которые можно с учетом особенностей почвы и потребностей конкретной культуры. Но так было не всегда. Когда-то человечество наощупь искало способы повысить плодородие земли. Этот путь был полон ошибочных гипотез, экспериментов и выдающихся открытий. Благодаря этим поискам родилась современная агрохимия, а человечество, увеличившееся до 7 млрд и стремящееся к 10 млрд, имеет надежду прокормить себя в будущем.

Рождение агрохимии

Человек начал накапливать знания о плодородии почв с момента перехода от примитивного собирательства к культурному земледелию. Уже за 6-7 тыс. лет до нашей эры люди имели представление о различии бедной и тучной земли. Путём наблюдений они устанавливали, что в местах, где в почву попадали известь, навоз, гуано или зола, растения развиваются лучше и приносят больше плодов. С появлением письменности эти наблюдения начали передаваться от поколения к поколению. Впервые опыт поддержания плодородия земли был зафиксирован около 4 тыс. лет до н.э. в шумерском "Календаре земледельца". Описание различных почв встречается в египетских папирусах трехтысячелетней давности. Сведения о правильном землепользовании содержатся в земельно-водном законодательстве вавилонского царя Хаммурапи (1792–1750 гг. до н. э.).

Итак, вопросы плодородия почв издавна стояли перед человеком, и он в течение столетий опытным путем находил на них ответы. Однако сами механизмы действия питательных веществ еще долго оставались загадкой. Агрохимия как наука сложилась по историческим меркам не так давно – в первой половине XIX в. Одним из её основоположников стал немецкий ученый Юстус фон Либих. Выпущенная им в 1840 г. книга "Die organische Chemie in ihrer Anwendung auf Agriculturalur und Physiologie" ("Органическая химия в её применении к сельскому хозяйству и физиологии") была переведена на многие языков и оказала огромное влияние на учение о плодородии в мировом масштабе.

Один из ключевых принципов агрохимии был сформулирован Либихом следующим образом:

"Чтобы сохранить плодородие почвы, ей нужно возвращать все у неё взятое. Если взятое не будет возвращено полностью, то нельзя рассчитывать на получение вновь таких же урожаев; урожаи могут быть повышены только путем увеличения содержания в почве элементов питания".

Во многом благодаря усилиям фон Либиха была развенчана несколько десятилетий господствовавшая в Европе ошибочная "гумусовая" теория плодородия. Её положения были сформулированы в середине XVIII в. шведским химиком Юханом Валлериусом в "Основах земледельческой химии", где утверждалось, что растения самостоятельно синтезируют питательные вещества из гумуса, воздуха и воды, а минеральные соли всего лишь помогают растворять "жир земли".

"Гумусовая" теория продержалась довольно долго благодаря тому, что ее поддерживали такие видные ученые, как Альбрехт Тэер, заложивший основы немецкой сельскохозяйственной науки, и швейцарский биолог Никола де Соссюр. Последний, заблуждаясь относительно роли минеральных солей, тем не менее, смог верно установить, что углерод растения получают не из гумуса, а из содержащейся в воздухе углекислоты.

Впрочем, даже гумусовая теория смотрелась прогрессивно на фоне господствовавшей до неё "водной" теории, согласно которой растения с помощью таинственной внутренней "силы жизни" самостоятельно создают все питательные вещества из воды.

К 30-м годам XIX в. накопленные знания, усовершенствование лабораторных опытов и оборудования позволили Либиху показать, что именно получаемые из почвы минеральные вещества растения используют для синтеза веществ органических. Он доказал, что успех земледелия напрямую зависит от того, в достаточном ли количестве находятся в почве фосфор, калий и другие зольные элементы, и что объем урожая определяется элементом, чье количество находится на минимальном уровне (закон, получивший название "бочка Либиха").

Подчеркивая роль фосфора и калия, Либих ошибочно полагал, что азот растения получают из воздуха и не нуждаются во внесении азотных удобрений. Эту ошибку исправил французский химик Жан Батист Буссенго, по праву считающийся основателем агрохимии наряду с Либихом. В отличие от немецкого коллеги, Буссенго проводил многочисленные полевые опыты, сопровождая их тщательным химическим анализом. Он доказал, что растения не могут в нужном количестве получать азот из воздуха и требуют внесения минерального азота в почву. Ему же принадлежит открытие явления азотфиксации у бобовых растений (связь этого явления с бактериями позже объяснит другой видный агрохимик Герман Хелльригель).

Современное земледелие – яркое подтверждение выводов Либиха и Буссенго о роли минеральных солей в жизни растений. Наличие почвы, в том числе гумуса, для их выращивания не обязательно: в теплицах растения прекрасно развиваются на минеральных субстратах.

Опыты Либиха и Буссенго позволили также сформулировать один из важнейших принципов не только сельскохозяйственной науки, но и экологии: все вещества, которые человек вместе с растениями забирает из почвы, должны быть в неё возвращены.

"Причина возникновения и падения наций лежит в одном и том же. Расхищение плодородия почвы обусловливает их гибель; поддержание этого плодородия – их жизнь, богатство и могущество".

Он приводил в пример падение греческой и римской цивилизаций. Сейчас, когда по прогнозам ООН население планеты стремится к 9,7 млрд человек и требует роста мирового производства продовольствия на 60%, а более половины почв подвержены деградации, остается лишь удивляться, насколько актуально звучат слова ученого первой половины позапрошлого века.

Развитие агрохимических технологий в России

Зарождение агрохимии как отдельной науки в России связано с именем Александра Энгельгардта, а её становление и мировой авторитет – с именем академика Дмитрия Прянишникова. Значительный скачок в отечественном агрономическом и агрохимическом знании произошел в конце XIX – начале XX вв. Но и задолго до этого вопросы питания растений волновали отечественных ученых. О пользе гумуса для сельхозземель высказывался Михаил Ломоносов. Благодаря ему преобладавшая в то время в Европе теория водного питания растений не прижилась в России. А созданное по настоянию Ломоносова Вольное экономическое общество надолго стало основой для изысканий в различных сферах естественнонаучного знания, в том числе агрономии и агрохимии. В составе ВЭО проблемой плодородия во второй половине XVIII в. занимался Иван Комов, активно пропагандировавший применение органических удобрений, внедрение системы севооборота и особенно известкование кислых почв. Ему принадлежит довольно тонкое для того времени замечание, что "с удобрениями нужно обращаться, как лекари с лекарствами, чтобы больного не отравить, то есть нужно хорошо знать, на каких почвах, под какую культуру, сколько и когда их вносить".

Российский естествоиспытатель, член ВЭО Антон Пошман за несколько десятилетий до Либиха определил ведущее значение для питания растений не гумуса, а минеральных солей: "В удобрении действующим началом являются щелочно-солевые вещества, содержащиеся в навозе и золе, т.е. минеральные вещества служат пищей для растений". Увы, в те времена в России, как и во всем мире, авторитет европейских ученых часто не давал расслышать голоса соотечественников.

Слепое преклонение перед западной наукой лежало в основе многих заблуждений. Одно из них заключалось в том, что российские удобрения не могут по качеству сравниться с немецкими. С этим мнением пришлось бороться, в частности, Дмитрию Менделееву, доказывая очевидное: действие удобрений зависит от их состава, а не от страны происхождения. Менделеев внес значительный вклад в развитие агрохимии, организовав первые в России географические полевые опыты по применению удобрений. В результате этих опытов ученый пришел к выводу, что чем сложнее набор питательных веществ, тем лучше результат, а регулярное применение удобрений способно привести к четырехкратному росту урожайности.

Зарождение туковой промышленности в России связано с именем Александра Энгельгардта. Профессор химии Петербургского земледельческого института, автор прогрессивных для того времени "Писем из деревни" и "Химических основ земледелия", он считается первым русским ученым – профессиональным агрохимиком. В числе пропагандировавшихся им идей широкое применение органических и минеральных удобрений, известкование почв, использование "зеленых удобрений" – сидератов. Одно из наиболее значительных достижений Энгельгардта – научное доказательство высоких питательных свойств фосфоритной муки, исследование российских месторождений фосфоритов и организация заводов по их переработке в фосфорные удобрения. К тому времени, когда Энгельгардт занялся этим вопросом, о свойствах фосфоритов было почти ничего не известно, в губерниях, где залежи были легкодоступны, ценный камень использовался просто как строительный материал. "Самород встречается у нас в таком огромном количестве и при столь благоприятных для добывания его обстоятельствах, что он повсеместно в полосе залегания употребляется как простой булыжник для мощения улиц и дорог, для фундамента под дома и пр. Весь город Курск вымощен этим драгоценным камнем", – писал Энгельгардт в своей монографии. В 1868–1870 гг. в Курской, Тамбовской губерниях и в Прибалтике были запущены первые заводы по производству фосфоритной муки для применения в качестве удобрения в сельском хозяйстве.

Большой вклад в развитие агрономии и агрохимии в России внес Павел Костычев, некоторое время работавший в химической лаборатории Энгельгардта и значительно расширивший представления о полезных свойствах азотных, фосфорных, калийных удобрений и, особенно, их сочетаний. Важные работы того времени в сфере агрохимии принадлежат перу Ивана Стебута, одного из основателей отечественной агрономической науки. В числе многих вопросов его интересовала проблема сохранения и повышения плодородия почв, в том числе с помощью известкования и гипсования.

В начале XX в. развитие агрохимии в России связано с деятельностью Александра Кирсанова, некоторое время возглавлявшего Ленинградский сельскохозяйственный институт. Его методы определения содержания в почвах доступных для растений форм питательных веществ до сих пор применяются агрохимической службой России. Благодаря его трудам значительно расширились представления о питательных свойствах калия. Исследованием степени доступности фосфатов и калия для растений в течение всей профессиональной жизни занимался также доктор сельскохозяйственных наук Федор Чириков.

Во главе длинного списка ученых, внесших свой вклад в формирование агрохимии в России, стоит назвать уже упомянутого ранее академика Дмитрия Прянишникова. Его работы заложили основу химизации отечественного земледелия, благодаря его деятельности появилось понятие российской агрохимической школы, а направление агрохимии стало самостоятельной дисциплиной в системе образования. Если говорить о научной работе Прянишникова, то центральное место в ней занимала проблема азота в питании растений. Исследования ученого и его учеников позволили сделать вывод о том, что аммиак является исходным и конечным звеном в цепи превращения азотистых веществ в растении: именно с аммиака начинается синтез белков и аммиаком заканчивается распад азотистых органических веществ. Прянишников и его ученики на протяжении многих лет искали пути повышения эффективности азотных удобрений. Одним из практических результатов этой работы стало применение в Советском Союзе аммиачной селитры в качестве удобрения в чистом виде. Негативные свойства нитрата аммония (огнеопасность, гигроскопичность, слёживаемость) купировались с помощью гранулирования и поверхностных оболочек. В европейских странах аммиачную селитру стали применять значительно позже и, как правило, в составе смеси.

Благодаря усилиям Прянишникова была создана технология переработки отечественных низкопроцентных фосфоритов в фосфорные удобрения, запущены первые заводы по выпуску суперфосфата и комплексных удобрений (нитрофосов). Масштабные исследования ученого по оценке свойств калийных удобрений в разных климатических условиях одновременно с открытием в 1926 г. Соликамских месторождений дали старт созданию отечественной калийной отрасли (до этого времени страна завозила калий из Германии). Силами команды Прянишникова были разработаны прогнозы потребности сельского хозяйства СССР в различных видах минеральных удобрений и с учетом этих расчетов организовано их производство.

Прянишников – автор классических учебников по агрохимии, по которым учились несколько поколений агрономов и агрохимиков не только в России, но и во многих других странах. Его "Учение об удобрении", "Агрохимия", "Растениеводство" и "Химия растений" выдержали несколько переизданий и были переведены на разные языки мира. За учебник "Агрохимия" Прянишников в 1940 г. был удостоен государственной премии.

По инициативе Прянишникова в России в 1919 г. был организован первый научный институт, занимавшийся проблемами удобрений. Позднее, в 1931 г., ученый выступил организатором Всесоюзного института удобрений и агропочвоведения. Сейчас это Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии (ВНИИА), он носит имя своего основателя – Д. Н. Прянишникова.

Новые пути развития

Процесс формирования агрохимической науки сопровождался развитием технологий получения и применения удобрений. За свою историю промышленность минеральных удобрений прошла путь от первичного накопления знаний о плодородии почв и использования в качестве удобрений природного сырья (фосфоритной муки, чилийской селитры, калимагнезии и др.) к созданию непосредственно химических производств минеральных удобрений в оптимальных для питания растений формах, сочетаниях и концентрациях.

Первым шагом к созданию мировой агрохимической отрасли стало получение в XIX в. научных данных о том, какие питательные вещества в наибольшей степени выносятся из почвы вместе с растениями, а значит, должны быть каким-то образом возвращены. Использование для этих целей природного сырья приводило к зависимости от географии расположения его источников и не давало оптимального результата с точки зрения доступности для растений.

Это подтолкнуло технологическое развитие отрасли к следующему, второму, этапу – созданию непосредственно химических производств минеральных удобрений. В начале XX в. появляются первые заводы по выпуску аммиака, затем – аммиачной селитры. Вместо фосфатной муки путем сернокислотного разложения начинают производить простой, а позднее двойной суперфосфат. Открытие калийных и апатитовых руд в России дает старт отечественной промышленности производства сначала простых, а затем и сложных удобрений. Переход от простых удобрений к комплексным с повышенным содержанием питательных веществ (NP/NPK-удобрений) ознаменовал третий этап развития отрасли.

В настоящее время промышленность минеральных удобрений перешла на новый эволюционный виток, когда главной движущей силой технологического развития является повышение экономической эффективности с одной стороны и выполнение социального запроса на экологичность – с другой. Предприятия, занимающиеся выпуском минеральных удобрений, решают вопросы максимального использования имеющихся ресурсов, осваивают смежные производства (например, электро- и теплоэнергии, технических и пищевых фосфатов и т.д.), вовлекают в производственный цикл побочные продукты переработки (хороший пример – использование фосфогипса, образующегося при выпуске фосфорных удобрений, для мелиорации и в строительстве), работают над снижением потерь питательных веществ в удобрениях (грануляция, инновационные оболочки гранул, контролируемая растворимость и др.). Одновременно компании отрасли ведут разработку более эффективных форм удобрений, совершенствуя их состав с помощью микро- и мезоэлементов, стимуляторов роста, биодобавок, расширяют ассортимент жидких и водорастворимых удобрений.

Повышение внимания мирового сообщества к вопросам экологии не могло не отразиться на приоритетах развития промышленности минеральных удобрений. Современная продукция отрасли должна не только удовлетворять потребностям сельского хозяйства в питательных веществах, но и соответствовать принципам устойчивого развития, минимизируя негативное воздействие на окружающую среду и конечную продукцию сельхозпроизводства.

Отвечая на этот вызов современности, российские производители минеральных удобрений стали участниками национального проекта по созданию экобренда для продуктов питания с улучшенными экологическими характеристиками "Зеленый стандарт". Ключевым условием соответствия требованиям "Зеленого стандарта" является применение российских минеральных удобрений, соответствующих специально разработанному "зеленому" ГОСТу (вступил в силу с марта 2020 г.).

Географические особенности образования руд, из которых производится сырье для российских минеральных удобрений, обусловило их высокую экологичность, признанную на уровне ООН. Сегодня отечественные минеральные удобрения используются во всех странах, где востребовано доступное и здоровое продовольствие. В связи с этим Российская ассоциация производителей удобрений, объединяющая крупнейшие компании отрасли, приняла решение о регистрации торгового знака "Зеленый стандарт" (Green One) в России и за рубежом: в 76 юрисдикциях по Мадридской системе и 20 государствах по национальным системам регистрации.

Этапы технологического развития агрохимии:

Зарождение понятия о питании растений.
Использование севооборотов.

Первые агрохимические опыты.
Использование минерального сырья.
Интенсификация сельского хозяйства.
Потребность в расширении ассортиментного ряда и получения доступных удобрений.

Исследование по разложению фосфатного сырья и фиксации азота.
Кислотное разложение фосфатного сырья, производство суперфосфата, аммиака, аммиачной селитры.
Необходимость увеличения содержания питательных веществ и их объединения в одной грануле.

Исследования по азотнокислому разложению, производству карбамида.
Производство нитрофоски и карбамида.
Комплексное использование сырья.

Экологические требования к уровню тяжелых металлов, дозам внесения.
Появление специальных видов удобрений – для гидропоники, закрытых грунтов, пролонгированного действия.
Появление биоудобрений, удобрений с регуляторами роста, "умных" удобрений.

Источники: "Энциклопедия технологий. Эволюция и сравнительный анализ ресурсной эффективности промышленных технологий" под ред. Д. О. Скобелева, 2019 г., "История агрохимии" В. В. Кидина, 2013 г.; данные открытых интернет-источников.

В последнее время, многие развивающиеся страны мира обратили внимание на так называемые органические удобрения, которые позволяют выращивать урожаи без применения искусственных удобрений и пестицидов. Такие методы не только благоприятны для природы, но и для здоровья человека.

Органическое садоводство направлено на улучшение состава почвы, что позволяет растениям комфортно себе чувствовать, получая все необходимые питательные вещества.

Многим покажется, что органические удобрения появились совсем недавно, однако такое мнение ошибочно. История органических удобрений насчитывает несколько тысячелетий.

В древних писаниях Китая, Кореи и Японии, которые насчитывают более трех тысяч лет, часто упоминается органические удобрения для почвы, а именно экскременты людей, рогатого скота, птиц и прочих животных.

В Древнем Египте были природные удобрения, которые получались благодаря реке Нил. Во время его разливов, почва не только набирала влагу, но и получала удобрения в виде речного ила. Это было основным источником органического удобрения, которая способствовала плодородию столь засушливых почв.

Использования речного и болотного ила в качестве удобрений также было принято для подкормки почв Междуречья.

Довольно часто, в различных древних упоминаниях, мы встречаем органические удобрения, которые применялись для увеличения плодородия засушливых и песчаных почв.

Древние греки пошли дальше в развитии земледелия. Греческий ботаник и эколог Феофраст из Эреса в своих трудах указывает на необходимость удобрения почвы при выращивании пшеницы и различных овощных культур. В трудах крупного землевладельца и писателя мы встречаем уже более подробную информацию о особенностях органических удобрений и методах их применения.

навоз
компост
удобрение землей
зеленые удобрения
минеральные удобрения

По мнению агронома лучшим удобрением он считал навоз и в своей книги отвел ему особое место.

Постепенно, знания и опыт, которые накапливались годами, получали свой выход во многих трудах агрономов. Развивается почвоведение, создаются специализированные Академии наук, университеты, которые занимаются проблемами и методами их решений.

К сожалению, многие землевладельцы и фермеры предпочитают использовать пестициды и прочие искусственные удобрения, благодаря которым они увеличивают количество получаемых продуктов, но тем самым постепенно убивают почву, уменьшают гумусовый слой, медленно приводя к экологической катастрофе, которая стоит уже на пороге.

Восполнить дефицит полезных питательных веществ в почве и оздоровить ее помогут только натуральные органические удобрения. Опыт землевладельцев передовых стран показывает, что чем выше культура самого земледелия, тем больше внимания уделяется именно применению органических удобрений различных видов.

Читайте также: