Минеральные удобрения
Минеральные удобрения, минеральные туки, неорганические вещества, главным образом соли, содержащие необходимые для растений элементы питания. М. у. - сильное средство воздействия на почву (её физические, химические и биологические свойства) и растения. В почве М. у. подвергаются разнообразным превращениям, которые влияют на растворимость содержащихся в них питательных веществ, способность к передвижению в почве и доступность растениям; характер и интенсивность этих превращений зависят от свойств почвы. Вместе с тем М. у. оказывают сильное действие на почву: обогащают её питательными элементами, изменяют реакцию почвенного раствора, влияют на микробиологические процессы и др. Т. к. питание растений осуществляется главным образом через корни, то внесение М. у. в почву позволяет активно воздействовать на рост и развитие растений, а следовательно, на общую биологическую продуктивность поля, луга и т. п.
При правильном использовании М. у. - наиболее эффективное средство повышения урожайности с.-х. культур и качества продукции (технологических свойств волокна прядильных культур, сахаристости сахарной свёклы, плодов и ягод, белковости зерна, масличности подсолнечника и др.). Уровень обеспечения М. у. 1 га посева является одним из основных показателей интенсификации с.-х. производства и его важнейшей отрасли - земледелия. Почти все М. у. вырабатываются химической промышленностью (получают их переработкой агрономических руд или синтезом), в относительно небольших количествах в сельском хозяйстве используют природные соли, например калийные, натриевую (чилийскую) селитру, а также отходы промышленности.
По агрономическому назначению среди М. у. выделяют прямые и косвенные. Прямые М. у. (содержат элементы непосредственного питания растений - N, Р, К, Mg, В, Cu, Mn и др.) подразделяют на односторонние и комплексные. Односторонние М. у. содержат преимущественно какой-либо один питательный элемент. К ним относятся; азотные удобрения (аммиачная, натриевая, кальциевая селитры, сульфат аммония, мочевина и др.), фосфорные удобрения (суперфосфат, фосфоритная мука, преципитат и др.), калийные удобрения (хлористый калий, 30 и 40 %-ная калийная соль, сульфат калия и др.), микроудобрения. Комплексные удобрения (двойные и тройные) содержат два и более питательных элементов (нитрофос, аммофос, нитрофоска и др.). Косвенные М. у. применяют для улучшения агрохимических и физико-химических свойств почвы и мобилизации её питательных веществ (например, известковые удобрения, гипс). Одно и то же удобрение может совмещать прямое и косвенное действие. Так, внесение томасшлака или фосфоритной муки не только повышает уровень фосфорного питания растений, но ослабляет кислотность почвы. М. у. бывают твёрдые - порошковидные и гранулированные (большинство их) и жидкие - аммиачная вода, жидкий аммиак, аммиакаты (см. Жидкие удобрения). В зависимости от влияния на реакцию почвенного раствора различают физиологически кислые, щелочные и нейтральные М. у. К физиологически кислым относят удобрения, катионы которых лучше поглощаются почвой, чем анионы, а последние подкисляют почвенный раствор. К физиологически щелочным принадлежат удобрения, анионы которых лучше ассимилируются растениями, а катионы постепенно накапливаются и подщелачивают почву. Физиологически нейтральные М. у. не изменяют реакции почвенного раствора.
Промышленные М. у. получили распространение лишь с 19 в. До этого применяли в основном навоз, золу, фекалии, природные туки.
В 1-й половине 19 в. стали использовать в качестве удобрений костную муку. В 1840 немецкий химик Ю. Либих предложил обрабатывать кости серной кислотой для перевода основной части - труднорастворимого трикальцийфосфата в водорастворимый, легко усвояемый растениями монокальцийфосфат; это удобрение получило название суперфосфата. Вскоре суперфосфат стали производить путём разложения природных фосфоритов серной кислотой. В конце 19 в. производство и использование суперфосфата получило большое распространение в ряде стран. В России первый завод суперфосфата начал работать в 1868 в Ковно (Каунас). Опыты русского агрохимика А. Н. Энгельгардта 60-80-х гг. 19 в. показали высокую эффективность применения фосфоритной муки на кислых подзолистых почвах и способствовали увеличению добычи и использования фосфоритов. В 20 в. ассортимент фосфорных удобрений значительно расширился.
В 30-х гг. 19 в. начали использовать природную натриевую селитру, месторождения которой были открыты в Чили. Развитие производства азотных удобрений началось после промышленного освоения синтеза аммиака из водорода и атмосферного азота (1914-18). В 60-х гг. 19 в. после открытия Штасфуртского месторождения калийных солей в Германии стали применять калийные удобрения. В дальнейшем с открытием новых месторождений, в том числе богатейших в мире - Соликамских в СССР (в 20-х гг. 20 в.), калийные удобрения получили широкое распространение. В изучении роли М. у. в поднятии урожаев огромный вклад внесли отечественные учёные А. Н. Энгельгардт, Д. И. Менделеев, П. А. Костычев, К. А. Тимирязев, П. С. Коссович, К. К. Гедройц, Д. Н. Прянишников, П. А. Баранов, С. И. Вольфкович, В. М. Клечковский, А. В. Соколов и др. С середины 20 в. производство и потребление М. у. быстро увеличивается во всём мире (табл. 1). Из зарубежных стран крупными производителями их являются (в млн. т действующего вещества NPK, 1972): США 16,4 (на душу населения 78 кг), ФРГ 4,6 (78 кг), Франция 4,7 (91 кг), ГДР 3,3 (193 кг), Япония 2,8 (26 кг), Польша 1,9 (57 кг), Италия 1,7 (32 кг), Великобритания 1,3 (22 кг), Румыния 1,2 (58 кг), Чехословакия 0,8 (52 кг), Венгрия 0,6 (53 кг), Болгария 0,4 (51 кг). Обеспеченность М. у. 1 га пашни (в кг NPK): США ок. 110, ФРГ 350, Франция 140, ГДР 332, Япония около 390, Чехословакия 254 (1971). Эффективность М. у. велика. Считается, что из общей прибавки урожая примерно 50 % её обеспечивается удобрениями, 25 % достоинством сорта и 25 % технологией возделывания. Каждый кг NPK удобрений, примененных при правильном соотношении, даёт в среднем 10 кг зерна или эквивалентное количество другой с.-х. продукции. Табл. 1. - Мировое производство минеральных удобрений (тыс. т действующего вещества - N, P2O5 и K2O) Удобрения Годы азотные (N) фосфорные (Р2О5) калийные (К2О) всего (NPK)
1950
4382
6120
4315
14817
1955
7106
8719
6915
22740
1960
10564
10703
8668
29935
1965
18788
15669
12678
47135
1970
31911
21286
17564
70761
1972
36060
23906
19795
79761
В дореволюционной России промышленность М. у. была представлена небольшими суперфосфатными заводами, калийные и азотные туки почти не производились. В СССР уже в первые пятилетки были построены крупные предприятия (Березниковский азотно-туковый завод, Новомосковский химический комбинат, Воскресенский химический комбинат и др.), вырабатывающие азотные и фосфорные М. у., создана калийная промышленность (Соликамский калийный комбинат и др.). К концу 2-й пятилетки (1937) было произведено 703 тыс. т М. у. (действующего вещества); в 1913 - 17 тыс. т. В последующие годы, особенно после Великой Отечественной войны 1941-1945, производство М. у. в СССР и поставки их сельскому хозяйству непрерывно увеличиваются (табл. 2 и 3).
В переводе на стандартные туки (азотные удобрения, содержащие 20,5 % N, фосфорные - 19,6 % P2O5 и калийные - 41,6 % K2О) в 1972 в СССР произведено 66,1 млн. т М. у. К 1975 производство их значительно возрастет, причём большую часть составят высококонцентрированные (двойной суперфосфат, мочевина, хлористый калий и др.) и комплексные сложные (аммофос, диаммофос и др.) удобрения.
Районами наибольшего применения М. у. в СССР являются зоны хлопководства республик Средней Азии и Закавказья, чаеводства Грузии, Азербайджана и Краснодарского края, свекловодства, льноводства и коноплеводства РСФСР, Украины и др. Крупными потребителями М. у. стали районы орошаемого земледелия - Поволжье, Северный Кавказ, юг Украины, Средняя Азия и Казахстан, где успешно развивается рисосеяние, выращиваются сорта высококачественной пшеницы. Всё больше используют удобрений под овощные культуры и картофель, на лугах и пастбищах.
Большое разнообразие в СССР почвенно-климатических зон обусловливает различную эффективность М. у. (прибавку урожая на 1 кг действующего вещества удобрения или на 1 га). В Европейской части страны положительное действие удобрений уменьшается с З. на В. и с С. на Ю., в Сибири - с В. на З., что связано главным образом с количеством осадков и распределением их в течение года. Наиболее эффективны М. у. в зонах дерново-подзолистых, серых лесных почв и выщелоченных чернозёмов. На осушенных торфяниках и лёгких песчаных почвах наибольшую прибавку урожая обеспечивают калийные туки. На обыкновенных и южных чернозёмах, каштановых почвах М. у., кроме фосфорных, менее эффективны. Средние прибавки урожая с.-х. культур в СССР при наиболее целесообразных нормах М. у. следующие (в ц с 1 га): зерновых (на дерново-подзолистых почвах и чернозёмах лесостепи) 5-8; льна-долгунца (на дерново-подзолистых почвах) 1,5 (волокно); сахарной свёклы (на чернозёмах) 40-70; картофеля (на дерново-подзолистых и серых лесных почвах) 35-60. Табл. 2. - Производство минеральных удобрений в СССР (тыс. т действующего вещества - N, P2O5 и K2O) Удобрения Годы азотные (N) фосфорные (Р2О5) калийные (К2О) всего (NPK)
1940
199
326
221
746
1950
392
532
312
1236
1960
1003
1192
1084
3279
1965
2712
2300
2368
7380
1970
5423
3585
4087
13095
1972
6551
3940
5433
15924 Табл. 3. - Поставки минеральных удобрений сельскому хозяйству СССР Удобрения (тыс. т действующего вещества ¾ N, Р2О5 и K2O) На 1 га пашни, кг (NPK) Годы азотные (N) фосфорные (Р2О5) калийные (К2О) всего (NPK)
1940
162
346
219
727
3,7
1950
307
532
422
1261
7,3
1960
769
1088
766
2623
12,2
1965
2282
2121
1891
6294
28,5
1970
4605
3184
2574
10363
47,0
1972
5624
3661
3238
12523
55,9
Примечания: 1. В России в 1913 обеспеченность М. у. 1 га пашни составляла 0,21 кг. NPK. 2. На душу населения произведено (кг NPK): 0,1 в 1913, 3,9 з 1940 и 64 в 1972.
Эффективность М. у. повышается в условиях орошения и высокой технологии возделывания культуры, при внесении их совместно с органическими удобрениями, применении правильных норм, учитывающих потребности растений, свойства почвы и самого удобрения, при выращивании отзывчивых сортов и т. п. М. у. (и органические) в севообороте применяют в определённой системе, называется системой удобрения, в которой предусматриваются распределение их по полям, нормы, сроки и способы внесения, определяемые по данным агрохимического анализа почвы и результатам полевых опытов. Средние нормы М. у. в СССР (в кг/га): 30-100 N, 30-60 P2O5 и 45-90 K2O; более высокие - под технические (хлопчатник, сахарная свёкла и др.) и овощные (огурец, томат и др.) культуры. М. у. вносят осенью или весной (основное удобрение), одновременно с посевом (припосевное удобрение) и во время вегетации (подкормка растений). Способы внесения: разбросной (туковыми сеялками, с самолёта) с заделкой в почву плугом, культиватором или бороной - удобрения смешиваются с почвой всего пахотного слоя; локальный - в рядки или лунки (комбинированными сеялками и сажалками) при посеве семян, посадке клубней, рассады, сеянцев. М. у. также обрабатывают семена перед посевом (опыливание, намачивание в растворе). Неправильное применение М. у. (например, избыточные дозы, плохая заделка) может понизить плодородие почвы, вызвать гибель растений и животных, загрязнение рек и водоёмов.
Лит.: Прянишников Д. Н., Об удобрении полей и севооборотах, Избр. статьи, М., 1962; Кореньков Д. А., Минеральные удобрения и их рациональное применение, М., 1969; Справочная книга по химизации сельского хозяйства, под ред. В. М. Борисова, М., 1969; Авдонин Н. С., Научные основы применения удобрений, М., 1972.
? И. И. Синягин.