30 Апр

ИННОВАЦИОННЫЕ МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ И УСТАНОВЛЕНИЕ ИХ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:

Азот – важнейший питательный элемент всех растений. В среднем в растении его содержится 1-3 % от массы сухого вещества. Он входит в состав важных органических веществ, таких как белки, нуклеиновые кислоты, нуклеопротеиды, хлорофилл, алкалоиды, фосфатиды и др. В среднем содержание его в белках составляет 16-18 % от массы.

Одним из основных источников азота для растений являются удобрения.

На сегодняшний день весь ассортимент минеральных азотных удобрений выпускаются в России.

На фоне других отраслей химического комплекса промышленность минеральных удобрений выглядит самой благополучной. Об этом свидетельствуют данные структуры мирового потребления минеральных удобрений.

Наряду с ними определенную роль играют особенности распространения ресурсов азота, фосфора и калия в почвах. Запасы азота в почве увеличиваются в направлении с севера на юг до лесостепной зоны, где достигают максимума, а затем постепенно уменьшаются. Подобным же образом происходит изменение почвенных запасов фосфора, с той лишь разницей, что их максимум приходится на степную зону. Запасы калия в почве максимальны в лесной зоне и к югу от нее уменьшаются. На одной и той же широте ресурсов азота больше на территории восточных районов, чем в Европейской части, а фосфора и калия меньше. Для всех производств минеральных удобрений характерна высокая тепло- и энергоемкость (доля энергоносителей в себестоимости продукции составляет от 25 до 50 %).

Исходное сырье для производства азотных удобрений (аммиачная селитра, карбамид, сернокислый аммоний и др.) — аммиак. В последнее время на смену коксу и коксовому газу в качестве основного сырья для производства аммиака пришел природный газ, что позволило гораздо свободнее размещать заводы азотных удобрений. Некоторые центры азотной подотрасли возникли на основе использования отходов нефтепереработки (Салават, Ангарск).

Суммарные действующие мощности по производству аммиака в России составляют около 9 % от мировых (третий показатель в мире после Китая и США). Однако потенциал предприятий используется не полностью, и по объему производства аммиака Россия занимает четвертое место в мире после Китая, США и Индии, производя примерно 6% этого вида продукции. От того, насколько эффективно работают агрегаты по производству аммиака, зависит себестоимость выпускаемых азотных удобрений. Чем меньше расходуется природного газа на тонну аммиака, тем ниже издержки и тем выше конкурентоспособность.

Ежегодный прирост населения мира составляет около 70 млн. человек. Их нужно обеспечить растительной пищей в условиях устойчиво сокращающихся посевных площадей. Единственный путь решения этой задачи — интенсификация мирового земледелия, которую невозможно проводить без дальнейшего увеличения объемов производства минеральных удобрений. В связи с этим перспективы развития отечественной промышленности минеральных удобрений, во многом ориентированной на экспорт, вполне оптимистичны.

На сегодняшний день, во всем мире, основными азотными удобрениями применяющимися в сельском хозяйстве, являются аммиачная селитра и мочевина (карбамид).

К группе аммиачно-нитратных удобрений, содержащих азот в аммонийной и нитратной формах, относится наиболее распространенное азотное удобрение — аммиачная селитра [1].

Значительное количество биогенных элементов теряется в окружающую среду вследствие, несовершенства свойств и химического состава минеральных удобрений [7, 12].

Основное количество форм азотных удобрений выпускается сегодня в России в виде водорастворимых соединений; это вызывает существенные газообразные потери азота при их использовании. Под влиянием химических и микробиологических процессов в почве происходят потери азота мочевины и аммиачных форм удобрений в виде свободного аммиака. Эти потери особенно велики на легких по гранулометрическому составу, нейтральных, щелочных и высококарбонатных почвах, в районах с недостаточным количеством осадков, а также при поверхностном внесении удобрений. Выделение ΝΗ3 — наиболее существенный химический путь потерь азота из удобрений.

Потери азота из внесенных в почву легкорастворимых форм азотных удобрений происходят и другим (биологическим) путем: в результате процесса денитрификации. Выделяющиеся таким образом из почвы газообразные продукты представлены N2, N2О и NO и достигают 15-25 % и более от дозы внесенного азота. Их эмиссия в атмосферу, по мнению ученых, приводит к уменьшению озонового слоя, защищающего живые организмы от жесткого ультрафиолетового облучения. Для устранения указанных недостатков следует желательно производить удобрения с контролируемым высвобождением питательных элементов, особенно азота, в процессе вегетации культур.

Существенным недостатком многих минеральных удобрений, особенно азотных, является их физиологическая кислотность, а также присутствие в них вследствие технологии производства остаточной кислоты. Интенсивное применение таких удобрений в севообороте приводит к заметному подкислению почв и, таким образом, к созданию неблагоприятных условий для роста растений. В этом случае возрастает потребность в известковании почв и нейтрализации кислотности самих удобрений [6].

     Требуют улучшения и физические свойства минеральных удобрений. В последнее время при их производстве уделяется внимание гранулированию, капсулированию, покрытию гранул различными пленками, элементарной серой и т.д. [8, 9]

Наибольшую опасность с экологической точки зрения представляет азот [2, 3]. С производством аммиака, азотной кислоты и самих азотных удобрений связано значительное экологическое загрязнение окружающей среды. При внесении азота в почву растения используют лишь немногим более 50 % от его количества; значительная часть улетучивается и вымывается, загрязняя природные водоемы и грунтовые воды, таблица 1. Нарушение оптимального режима внесения азотных удобрений (дозы, формы, сроки, способы) ухудшает свойства почвы и приводит к чрезмерной аккумуляции нитратов в растениях.

Таблица 1

Использование или потери азота минеральных удобрений в год применения, доля в % (в среднем по Европе) [2, 3]

Статья баланса Пределы колебаний

Среднее

Вынос с урожаем растений 25-70 60
Вымывание 0-60 6
Переход в органическое вещество

почвы с последующей минерализацией

0-40 15
Газообразные потери в виде ΝΗ3 0-50 5
Денитрификация (потери в виде ΝΟx) 0-40 15

Для снижения потерь азота удобрений и повышения их эффективности разрабатывается технология производства медленнодействующих форм азотных удобрений — малорастворимых (мочевиноформальдегидного удобрения) либо с замедлением освобождения азота (путем покрытия гранул различными синтетическими материалами или элементарной серой). Для консервации азота мочевины и аммиачных удобрений в почве в аммонийной форме используются ингибиторы нитрификации. Эти препараты при внесении в почву в дозе 0,5—2 кг на 1 га вместе с аммонийными удобрениями и мочевиной тормозят нитрификацию в течение 1,5—2 месяцев и сохраняют минеральный азот почвы и удобрений в аммонийной форме. Подавляя нитрификацию азота удобрений, ингибиторы (как выявили опыты с 15 N) снижают в 1,5—2 раза его потери в газообразной форме и вследствие вымывания нитратов. В результате этого под влиянием ингибиторов, как показали полевые опыты с различными культурами, значительно повышаются урожай и эффективность азотных удобрений. Наиболее перспективно применение ингибиторов нитрификации в районах орошаемого земледелия, особенно под хлопчатник и на рисовых плантациях, а также под другие культуры в зоне достаточного увлажнения на легких почвах.

Для того чтобы обеспечить растение азотом в течение всего вегетационного периода, обычные азотные удобрения приходится вносить в почву дробными порциями. Это требует дополнительных трудовых затрат на транспортировку и внесение удобрений в почву [11].

В развитии технологии азотных удобрений разработка методов получения медленнорастворимых концентрированных азотных удобрений является новым направлением [3, 13].

Преимущества медленно растворимых азотных удобрений перед обычно применяемыми легко растворимыми азотными удобрениями и экономичность их применения определяются, в основном, медленной отдачей азота растениям в течение длительного периода и незначительными потерями при, выщелачивании почвенными водами, а также возможностью внесения больших доз азота в один прием, без последующих подкормок [4, 5].

Такого рода концентрированными азотными удобрениями, получаемые химическим путем, являются уреаформ, изобутилендикарбамид (ИБДК), оксамид и мочевино-формальдегидные удобрения (МФУ), которые получают при конденсации мочевины (карбамида) с формальдегидом в определенных условиях, значительно отличающихся от условий получения пластических масс на данной основе. Эти продукты содержат около 40 % азота, которые находятся в трудно растворимой форме, но полностью усваивается растениями в течение вегетационного периода [4].

Разработанные нами инновационные азотные удобрения с регулируемой скоростью растворения (например, карбамидоформальдегидные удобрения [10]) позволяют сэкономить до 30% дозу внесения азотных удобрений, несмотря на 10 %-ное увеличение их стоимости. Кроме того, указанные удобрения позволяют не проводить подкормку в течение вегетации как кормовых, так и зерновых культур, что приводит к уменьшению себестоимости единицы продукции.

Список литературы:

  1. Агрохимия/ Под ред. Б.А.Ягодина. -М.: Агропромиздат, 1989. 655 с.
  2. Бреус И.П. Основы оптимизации минерального питания и агроэкологические аспекты возделывания амаранта как кормовой культуры Среднего Поволжья: Автореф.дис…. докт.биол.наук. -М., 1999. 46 с.
  3. Бреус И.П. Производство и применение минеральных удобрений: современное состояние и экология. Учебное пособие. – Казань.: КГТУ (КХТИ), 2001. 124 с.
  4. Гайсин И.А. Макро- и микроудобрения в интенсивном земледелии. -Казань: Таткнигоиздат, 1989. 125 с.
  5. Гилязов М.Ю. Агроэкологическая характеристика нарушенных при нефтедобыче черноземов и приемы их рекультивации в условиях Закамья Татарстана: Автореф.дис.докт. с.-х. наук/Саратов, 1999. 43 с.
  6. Захаренко В.А. Мировые тенденции производства и использования минеральных удобрений// Агрохимия. 2000. № 5. С. 14-15.
  7. Минеев В.Г. Экологические функции агрохимии в современном земледелии//Агрохимия. 2000. № 5. С.5-13.
  8. Позин М.Е. Технология минеральных удобрений. -Л.: Химия, Ленинград.отд., 1989. 352 с.
  9. Потери питательных элементов с инфильтрационными водами и способы их снижения/ Сост.: И.А.Шильников, М.Н. Мельникова, Н.М.Варюшкина, С.Н.Лебедев. -М.: ВИУА, 1989. 161 с.
  10. Сабиров А.М., Хузиахметов Р.Х. Патент на изобретение № 2457666 от 10 августа 2012 г. Способ возделывания кормовых культур и медленнорастворимое азотное удобрение для его осуществления
  11. Сабиров, А.М. Испытание экологически безопасных азотных удобрений и их применение на сеянцах хвойных пород в Предкамье Республики Татарстан: отчет о НИР/ООО «Сабинские леса»; рук. Сабиров А.М.; исполн.: Гибадуллин Р.З. – Казань, 2010. – 70 с.
  12. Сабиров, А.М., Хузиахметов Р.Х., Сафина А.Р. Разработка технологии по производству и эффективному применению экологически безопасных азотных удобрений пролонгированного действия в целях снижения антропогенной и химической нагрузки на окружающую среду// Отчет о научно-исследовательской работе № 10–МЭ 17н. -Казань.: Казанский ГАУ, 2010 – с. 90.
  13. Экологические проблемы     применения    удобрений/ Сост.: В.Н.Кудеяров, В.Н.Башкин, А.Ю.Кудеярова и др. -М.: Наука, 1984. 211 с.
    ИННОВАЦИОННЫЕ МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ И УСТАНОВЛЕНИЕ ИХ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ
    Проведен анализ эффективности различных видов азотных удобрений, применяемые в сельском хозяйстве и рассмотрены основные формы их производства химической промышленностью. Представлены динамика производства минеральных удобрений и изменение цен на них за период с 2009 по 2011 гг. в России. Проанализировано состояние производства удобрений в мире и потребления их в сельскохозяйственном производстве, где суммарные действующие мощности по производству аммиака в России составляют около 9% от мировых (третий показатель в мире после Китая и США). Даны характеристика и оценка основным азотным удобрениям производимыми промышленностью. Авторами предложены новые формы азотных удобрений – карбамидо-формальдегидные удобрения (КФУ), которые характеризуются как медленнорастворимые и хорошо усваиваемые растениями в течение вегетационного периода, в результате гарантирующие экономическую выгоду. Разработанные авторами медленнорастворимые азотные удобрения при весеннем однократном внесении положительно влияют на качество урожая (повышают клейковину в зерне яровой пшеницы, уменьшается содержание нитратов в зеленых кормах), повышают сохранность выход сеянцев сосны и не требуют дополнительного внесения в виде подкормки в летнее время, что в результате уменьшает материальные затраты и увеличивает экономическую эффективность.
    Written by: Сабиров Айдар Айратович, Сабиров Айрат Мансурович, Хузиахметов Рифкат Хабибрахманович, Царегородцев Евгений Иванович
    Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА
    Date Published: 04/08/2017
    Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_30.04.2015_4(13)
    Available in: Ebook