Проблема рационального использования удобрений

Обновлено: 05.10.2024

Определение "Рациональное использование удобрений" в ЭБНБ

Успешное и рациональное применение удобрений предполагает знание действия удобрений на почву и возделываемые культуры, а также определение обеспеченности почвы доступными питательными элементами. Большое значение имеют соблюдение агротехнических и растениеводческих приемов: севооборотов, правильной обработки почвы, мелиорации, техники возделывания культур, сортов. Эффективность удобрений зависит не только от количества вносимых отдельных питательных веществ, но и от соотношения их, т. е. все необходимые элементы питания должны вноситься в таком соотношении, чтобы обеспечить получение максимальных урожаев и высокое качество продукции. Достигается это детальным долгосрочным планированием внесения органических и минеральных удобрений, предусматриваются дозы, сроки и способы внесения удобрений с учетом биологических особенностей возделываемых в севообороте культур и почвенно - климатических условий. В системе удобрений учитываются свойства применяемых удобрений, их действие и последействие.

Решающее условие высокой эффективности удобрений - количество выпадающих осадков. В нечерноземной зоне, где осадков выпадает больше, чем испаряется с поверхности почвы, эффективность удобрений выше, чем в лесостепной и степной зонах. Поэтому в зоне неустойчивого увлажнения одновременно с внесением удобрений необходимо проводить мероприятия по накоплению и рациональному использованию влаги.

Наряду с условиями увлажнения на эффективность удобрений влияют почвенные условия. Почвенное обследование всех пахотных земель проводится Государственной агрохимической службой 1 раз в 5 - 7 лет. По результатам почвенных анализов зональные агрохимические лаборатории составляют почвенные карты и картограммы. Картограммы включают данные о кислотности почв, о содержании в ней подвижного фосфора и калия, об окультуренности почвы, мощности пахотного слоя, засоленности, эрозии и др. На основе картограмм устанавливаются дозы удобрений с учетом биологических особенностей культур севооборота, величины планируемого урожая. Кроме того, следует учитывать влияние предшественника в севообороте, вносимые под него удобрения и степень их использования соответствующей культурой.

Наиболее распространенными методами расчета доз удобрений являются следующие: расчет доз по выносу питательных веществ; расчет доз на дополнительный, т. е. планируемый урожай; расчет доз с учетом содержания в почве доступных растениям питательных веществ.

При расчете дозы по выносу питательных веществ принимается, что растения используют лишь вносимые удобрения. Определяется средний вынос питательных веществ урожаем основной продукции с единицы площади и это количество элементов питания и вносится в виде удобрений с поправкой на коэффициент их использования. Коэффициент использования удобрений определяется опытным путем и условно принимается равным: для азотных 60 - 80 %, для фосфорных 25 %, для калийных 60 %.

При расчете доз на дополнительный урожай условно принимают, что при естественном плодородии почвы можно получить средний урожай, и вносят только такое количество питательных элементов, которое с учетом коэффициента их использования из удобрения, выносится дополнительным урожаем.

За основу расчета доз удобрений с учетом содержания в почве доступных растениям питательных веществ принимают средние дозы и соотношение элементов питания, рекомендуемые под возделываемые культуры ближайшим опытным учреждением. В эту дозу в зависимости от обеспеченности почвы элементами питания вносят соответствующую поправку.

Все дозы минеральных удобрений рассчитывают обязательно в килограммах питательного вещества на 1 га, а в дальнейшем переводят на туки с учетом содержания в них азота, фосфора, калия. Микроудобрения вносят в небольших дозах, и особых расчетов они не требуют.

Применение органических и минеральных удобрений – одно из основных условий повышения урожайности сельскохозяйственных культур, а также важное звено технологий их выращивания, поскольку функционирование агроценозов основывается на систематическом отчуждении больших количеств биогенных элементов. Использование удобрений (особенно органических) позволяет возвращать и вовлекать в круговорот питательные вещества взамен изъятых из агроценозов с основной о побочной продукцией, обеспечивая таким образом определенную устойчивость продукционных процессов. Статистические данные свидетельствуют о том, что в настоящее время за счет продукции, получаемой с помощью удобрений, обеспечивается пищей каждый четвертый житель нашей планеты. Неслучайно академик Д.Н. Прянишников сравнивал прирост продукции, получаемой благодаря внесению удобрений, с открытием новых земледельческих континентов. Д.Н. Прянишников еще в далеком 1937г. заметил, что авторы, думающие, что они знают секрет получения высоких урожаев без применения удобрений (и без знания агрохимии), напрасно называют себя учеными-материалистами.

Признавая исключительно важную роль агрохимии в увеличении производства продуктов питания для человека и кормов для животных и в повышении эффективности сельскохозяйственного производства в целом, нельзя не отметить, что те же самые химические средства при неправильном их использовании могут оказывать и оказывают негативноевоздействие на ОС. Именно неграмотное использование средств химизации, нарушение существующих регламентов служат источником наблюдающихся отрицательных последствий.

Основными причинами загрязнения ОС удобрениями считают несовершенство организационных форм, а также технологий транспортировки, хранения, тукосмешения и применения удобрений, нарушение агрономической технологии их внесения в севообороте и под отдельные культуры (в том числе неумеренное или несбалансированное), несовершенство самих удобрений, их химических, физических и механических свойств. Основным показателем следует считать прибавку урожая или повышение содержания того или иного элемента в почве, а не количество удобрений, внесенных на 1га поля. Это требование диктуется законом предельной урожайности, в соответствии с которым повышение урожайности имеет тенденцию к замедлению, по мере того как растет количество вносимого удобрения.

Неблагоприятное влияние удобрений на окружающую природную среду, те или иные компоненты агроценозов может быть самое различное:

– нарушение круговорота и баланса питательных веществ, ухудшение агрохимических свойств и снижение плодородия почвы;

– ухудшение фитосанитарного состояния посевов и развитие болезней растений, снижение продуктивности сельскохозяйственных культур и качества получаемой продукции;

– загрязнение поверхностных и грунтовых вод, усиление эвтрофирования водоемов.

Процессом, в результате протекания которого в почве образуются нитраты, является нитрификация. Под воздействием организмов-нитрификаторов, присутствующих в любой почве, происходит минерализация органических веществ почвы и внесенных органических удобрений (навоза, торфа, перегноя). Один из конечных продуктов минерализации – нитраты. Еще один источник нитратов – азотные удобрения (сульфат аммония, нитрат аммония, нитрат калия, нитрат натрия, мочевина и др.). Под воздействием тех же нитрифицирующих микроорганизмов аммонийный и амидный азот в почве постепенно переходит в нитратный. При условиях, благоприятствующих нитрификации, весь внесенный в почву азот может в течение двух-трех дней превратиться в нитратный. Поэтому при внесении высоких доз азотных удобрений, даже не содержащих нитратного азота, в почве может накапливаться большое количество нитратов. Это естественный физиологический процесс. Нитратный азот в почве очень подвижен и при обильных поливах или в дождливую погоду легко вымывается за пределы корнеобитаемого слоя, особенно в легких почвах.

Наряду с аммонийным азотом нитраты являются основным источником питания растений. В последние годы прослеживается тенденция увеличения производства сельскохозяйственной продукции (особенно овощной) с повышенным содержанием нитратов. Сам факт наличия нитратов в сельскохозяйственной продукции не вызывает опасения. поскольку они представляют одну из форм существования азота – естественного составного элемента биосферы, присутствовавшего в ней еще до появления человека. Важно другое – в каких количествах присутствуют эти соединения в растениях. Накопление нитратов в растениях происходит в результате того, что поглощенный азот не полностью расходуется на синтез аминокислот и белков (т.е. не все поглощенные нитраты восстанавливаются до аммиака). В нарушении этого процесса важную роль играют ферменты азотного обмена – нитрат- и нитритредуктазы, а также углеводное питание растений.

Причин нарушения процессов ассимиляции нитратов в растениях насчитывается около 20, среди них такие как:

Определение "Рациональное использование удобрений" в ЭБНБ

В статье рассмотрена глобальная задача современности – рациональное природопользование, улучшение экологической обстановки и защита окружающей среды. Показано, что быстрое и значительное увеличение урожайности, невозможное без использования удобрений, является решающим фактором в решении вопроса обеспечения постоянно растущего народонаселения нашей планеты продуктами питания. На основании анализа органических и минеральных удобрений сделан вывод о том, что наиболее эффективным является использование безбаластных сложных органоминеральных удобрений, представляющих собой смесь органических и минеральных удобрений. На основании объективной оценки основных типов выпускаемых промышленностью и используемых агрохимическим комплексом минеральных удобрений показано наличие у них принципиальных недостатков, обусловленных их поликристаллическим строением. Отмечено, что кардинальным путем реализации рационального природопользования является отказ от традиционных поликристаллических удобрений и обращение для разработки принципиально новых высокоэффективных удобрений к аморфным материалам. Приведены разработки авторов по созданию, промышленному производству и практическому применению экологически безопасного фосфорсодержащего стеклообразного удобрения пролонгированного действия.

Ключевые слова: рациональное природопользование, органические удобрения, минеральные удобрения, поликристаллическое строение, экологически безопасное фосфорсодержащее стеклообразное удобрение.

Kogan V.E. 1 , Karapetian K.G. 2

ENVIRONMENTALLY SAFE FERTILIZERS – BASIS OF RATIONAL NATURAL RESOURCES MANAGEMENT

Abstract

The article considers one of the most important global tasks of nowadays – rational use of natural resources, improvement of the ecological situation and protection of the environment. It is shown that a rapid and significant increase in yield, which is impossible without the use of fertilizers, is a decisive factor in solving the problem of providing the ever growing population of our planet with food. Based on the analysis of organic and mineral fertilizers, it was concluded that the use of ballastless complex organic-mineral fertilizers is the most effective. They are a mixture of organic and mineral fertilizers. On the basis of an objective assessment of the main types of mineral fertilizers produced by the industry and mineral fertilizers used by the agrochemical complex, it is shown that they have fundamental shortcomings due to their polycrystalline structure. It was noted that the drastic way of implementing rational use of natural resources is the abandonment of traditional polycrystalline fertilizers and circulation for the development of fundamentally new highly effective fertilizers for amorphous materials. The author’s research on the creation, industrial production and practical application of ecologically safe phosphorus-containing vitreous fertilizers of prolonged action is presented in the article.

Keywords: rational use of natural resources, organic fertilizers, mineral fertilizers, polycrystalline structure, ecologically safe phosphorus-containing vitreous fertilizer.

Рациональное природопользование, улучшение экологической обстановки и защита окружающей среды – вот та глобальная задача, которую с особой остротой поставил перед человечеством наш век. На земном шаре сложилась весьма сложная ситуация, обусловленная тем, что, с одной стороны, наблюдается неуклонный рост населения, которому необходимо постоянно возрастающее количество различных продуктов питания, включая растительную пищу, а, с другой стороны, отсутствием возможности увеличения посевных площадей. Разрешение сложившейся ситуации возможно, прежде всего, посредством быстрого и значительного увеличения урожайности. Решить данную задачу можно лишь посредством своевременного сбалансированного питания растений, обеспечивающего их элементами, необходимыми для полноценного роста и жизни.

Источниками питания растений, как доказал еще в 1840 году немецкий химик Ю. Либих [1], являются воздух, вода и почвенные растворы минеральных веществ. В результате происходящего в природе естественного круговорота питательных элементов они возвращаются в почву. В то же время важно подчеркнуть, что часть элементов питания, израсходованная на развитие растений, выносится с урожаем, т.е. не возвращается в почву, а для сохранения плодородия почвы требуется полное возмещение элементов питания.

В процессе жизнедеятельности человек зачастую загрязняет и ухудшает почву, забывая о том, что этот тонкий верхний слой Земли не является чем-то быстро и легко воспроизводимым искусственным путем, а представляет собой результат естественных сложнейших физико-химических и биологических процессов, протекавших миллионы лет. Поэтому, наряду с вопросом повышения урожайности, не менее остро встает вопрос о научно обоснованном использовании земельных ресурсов. При этом большое внимание требует к себе проблема восстановления утраченного плодородия почв вплоть до их полной сельскохозяйственной непригодности, приводящей к необходимости проведения сложных, длительных и дорогостоящих работ по рекультивации. Их осуществление становится все более насущной задачей и потому, что загрязнение окружающей среды, засорение земель наносят огромный ущерб планете.

Решение всех сформулированных вопросов однозначно невозможно без использования удобрений. Это утверждение, пожалуй, сегодня ни у кого не вызывает возражений. Однако сразу же возникает, на наш взгляд, искусственно создаваемая полемика (обычно весьма острая) о типе (по происхождению) удобрений, которые следует использовать: органические или минеральные? Органические удобрения – это продукты естественного происхождения (торф, солома, навоз, фекалии и др.), в которых питательные элементы преимущественно находятся в органических соединениях, в то время как минеральные удобрения – это неорганические вещества (или продукты переработки ископаемых минералов), в основном минеральные соли, специально производящиеся на химических и горно-химических предприятиях. Безусловно, использование как одних, так и других типов удобрений имеет свои плюсы и минусы. Однако тот факт, что процессы, происходящие в растениях при синтезе в них углеводов, жиров и белков не зависят от источника исходных веществ (органического или химического), говорит в пользу убежденности авторов в том, что наиболее эффективным является использование безбаластных сложных органоминеральных удобрений, представляющих собой смесь органических и минеральных удобрений.

Урожайность сельскохозяйственных культур коррелирует с общим содержанием гумуса. Именно этот показатель служит оценкой состояния почвенного плодородия в системе агрохимического мониторинга по природно-сельскохозяйственным зонам [2]. Не применение органических удобрений, как и использование лишь минеральных удобрений, усиливающих минерализацию гумуса, снижает его содержание в почве и, в свою очередь, требует его компенсации. Факторами, в значительной степени определяющими воспроизводство и баланс гумуса в почве, являются специализация севооборота, свойства почвы и система удобрений. Здесь необходимо отметить, что именно совместное использование органических и минеральных удобрений способствует не только воспроизводству гумуса, но и улучшает его качественный состав, а также азотный, фосфорный и калийный режимы почвы.

Не только бездефицитный баланс гумуса, но и расширенное его воспроизводство – вот тот комплекс, который должна предусматривать научная организация земледелия. Реализация сказанного становится возможной лишь при рациональном сочетании органических и минеральных удобрений с учетом специализации севооборота и конкретных почвенно-климатических условий. Вопрос же состоит в том, что разработчики и производители удобрений как органических, так и минеральных, должны стремиться к решению сложной, но, безусловно, разрешимой задачи – получению пищевой добавки для сельскохозяйственных культур, максимально исключающей имеющиеся на сегодня недостатки, присущие удобрениям независимо от их происхождения. Нахождение путей и методов оперативного решения этой задачи имеет большое социально-экономическое и экологическое значение, должно способствовать открытию практически неисчерпаемого источника обеспечения сельскохозяйственных предприятий технически и экономически доступной продукцией для восстановления, сохранения и повышения плодородия почв, а также создания благоприятной экологической обстановки.

Ежегодно на предприятиях агрохимического комплекса и других отраслей образуются сотни миллионов тонн органического сырья (навоз, птичий помет, солома, опилки и др.). Лишь небольшая часть его, после соответствующей переработки, используется в качестве удобрений. Большая же доля этого сырья накапливается годами возле животноводческих и птицеводческих предприятий, предприятий деревообрабатывающей промышленности и др. Это приводит как к ухудшению его качественного состава, так и к ухудшению экологической обстановки, т.е. к обострению проблемы охраны окружающей среды.

Использования лишь органических удобрений (навоза, помета, растительных отходов или компостов), не говоря уже об агрохимических проблемах, которые не могут не возникнуть при этом, приводит к внесению в почву большого количества жизнеспособных семян сорных растений и болезнетворных микроорганизмов. Что же касается технологий приготовления органических удобрений из навоза и помета, известных на сегодняшний день, то они необоснованно сложны, энергоемки, требуют больших затрат труда и средств, не обеспечивают в полной мере сохранность питательных веществ, содержащихся в навозе и помете, и экологическую безопасность при использовании таких удобрений.

Сельскохозяйственные отходы, которые наряду с торфом, соломой опилками и т.п., являются материалами растительного происхождения, создают критическую санитарно-микробиологическую обстановку, способствуя прогрессирующему размножению возбудителей различных болезней.

В составе химических удобрений преимущественно содержатся вещества, которые имеются в естественной почве, т.е. присутствуют и при использовании органических удобрений.

Отрицательная роль химизации в сельском хозяйстве – результат завышения доз минеральных удобрений, неоправданно вносящихся в почву, в результате чего приводящих к ухудшению урожая и к проникновению в биосферу значительного количества химикатов, не использованных растениями. Это, в свою очередь, приводит к гибели не только вредных, но и полезных представителей фауны и флоры.

Оптимизация применения удобрений вследствие многочисленности влияющих на урожай факторов достаточно сложная, но, тем не менее, решаемая современной агрохимической наукой задача. В то же время, объективная оценка показывает, что у основных типов выпускаемых промышленностью и используемых агрохимическим комплексом минеральных удобрений имеются и свои отрицательные моменты. Принципиальные недостатки всех этих удобрений обусловлены их поликристаллическим строением, приводящим к ускоренному растворению, вымыванию и выветриванию и, наконец, к избирательному выщелачиванию грунтовыми водами. Следствием сказанного является комплекс негативных моментов, обусловленных использованием минеральных удобрений.

Вымывание и выветривание приводят не только к тому, что внесение удобрений не всегда обеспечивает подкормку растений (велики потери также при транспортировке и ежегодном внесении поликристаллических минеральных удобрений), но и ухудшает экологическое состояния водоемов. Так, нитраты, а менее интенсивно аммиачный азот, калий и фосфаты, выносятся из почвы грунтовыми водами и вместе с ними попадают в водоемы, что вызывает их зарастание в результате эвтрофикации. Бурно разрастаясь, водоросли поглощают питательные вещества, что приводит к гибели рыбы и других обитателей водоемов.

Огромная ударная нагрузка в момент внесения удобрений, отрицательно влияющая на корневую систему, использование растениями в период вегетации лишь небольшой части полезных компонентов, содержащихся в удобрениях, приводящее к необходимости ежегодного повышения вносимой в почву дозы, создавая их избыток, также являются минусами используемых агрохимическим комплексом многотоннажных минеральных удобрений.

Для полноты картины следует отметить и то, что технология производства практически любой разновидности минеральных удобрений связана с определенными проблемами, которые иногда решаются довольно сложно, зачастую не обеспечивая при этом полномасштабного содержания питательных компонентов в формах, наиболее усвояемых растениями.

Авторы настоящей статьи не претендуют на полноту изложения всей многогранной проблемы минеральных удобрений. Приводимый материал – это скорее их видение и анализ путей преодоления имеющихся проблем. Это те поиски и исследования, которые позволили найти кардинальный путь преодоления вышесформулированных недостатков, а именно: отказ от традиционных поликристаллических удобрений и обращение для разработки принципиально новых высокоэффективных удобрений к аморфным материалам.

Среди аморфных материалов, обеспечивающих, исходя из особенностей строения, достижение комплекса заданных физико-химических свойств, технологических параметров и эксплуатационных показателей, первое место, безусловно, принадлежит стеклу. В то же время, использование стеклообразных материалов в качестве минеральных удобрений [3], [4], не говоря уже об их промышленном выпуске [5], [6], [7], [8], [9], до реализуемого нами проекта практически никем не рассматривалось. Отмеченное, на наш взгляд, наиболее вероятно, обусловлено, как минимум, двумя причинами: научной направленностью ученых, традиционно занятых в области разработки минеральных удобрений, с одной стороны, и необходимостью обращения для создания таких удобрений к специальным видам стекол, с другой стороны, что еще недавно (до начала широкого использования конверсионных технологий в народном хозяйстве) было неприемлемо. При этом следует учитывать и то, что природа стеклообразного состояния и понимание процессов стеклования на атомно-молекулярном уровне еще далеки от создания теории стеклообразного состояния, аналогичной по своей общности теории кристаллического состояния.

Список литературы / References

Список литературы на английском языке / References in English

Читайте также: