Развитие и размещение производства минеральных удобрений

    До революции производства минеральных удобрений в России практически не было; вся продукция нескольких мелких заводов составляла в 1913 г. только 89 тыс. тонн. Строительство новых заводов началось лишь в 1925–1926 гг. и приобрело в дальнейшем большой размах. Особенно выросло производство минеральных удобрений после окончания второй мировой войны. Если в 1940 г. было произведено всех минеральных удобрений только 3,2 млн. т, то в 1954 г. выработка удобрений составила почти 8 млн. т, а через 10 лет – уже 25,6 млн. т. 
 
 
 

2.Значение и функции минеральных удобрений 

     Классик естествознания Климент Аркадьевич Тимирязев справедливо считал, что  все искусство земледелия сосредоточено  в одной точке — в питании  растений. Он говорил, что недоедание людей начинается с голодания растений. К.А.Тимирязев неоднократно подчеркивал, что истинный кормилец человека не земля, а растения. «Освобождение» растений от «власти земли» он считал самой актуальной задачей агрономической науки. Действительно, лишь в сравнительно редких случаях сельскохозяйственные культуры находят в почве обилие воды и все необходимые элементы пищи в легкоусвояемой форме, в достаточном количестве и в правильном соотношении. Обычно же в практике земледелие сталкивается с недостатком то влаги, то двух-трех и даже более питательных веществ, без устранения дефицита которых растительный организм не может нормально развиваться и обеспечивать высокую продуктивность. Не удивительно поэтому, что до тех пор, пока агрономическая химия не изучила законов питания растений и не предложила уже столетие с четвертью назад нового приема управления процессом питания—применения минеральных удобрений,— урожаи культур ни в одной стране не отмечались ни высоким уровнем, ни стабильностью. С течением времени на примере целых стран выяснилось, что урожай все более и более становится функцией удобрений.

     Хорошо  известно, что рациональное применение удобрений способствует более экономному использованию воды растениями, усиливает  их питание, повышает урожай и улучшает его качество, делает почвы более плодородными. Однако разумное использование большого ассортимента современных удобрений требует знаний, как агрохимических свойств почвы, так и физиологических особенностей возделываемых культур, не говоря уже о составе, видах и качестве самих удобрительных веществ. Наука о круговороте веществ в земледелии, питании растений и регулировании этого процесса с помощью удобрений — агрономическая химия — сложилась в первой половине прошлого века. Агрохимия изучает потребление растениями питательных элементов из почвы, удаление их с урожаями и возвращение с удобрениями (местными, в большинстве своем органическими и промышленными, — в основном — минеральными).

     Те  элементы, которые необходимы всем растениям в довольно больших количествах, но содержатся в почве в доступных растениям соединениях в относительно небольших запасах, могут оказаться дефицитными. А это рано или поздно, но неизбежно приведет к падению урожаев. В большинстве типов почв в таком положении оказываются два питательных вещества — азот и фосфор. Нередко это же характерно и для калия, хотя обычно во всех почвах его во много раз больше, чем азота и фосфора вместе взятых.

     На  практике отчетливо проявляется  слабая доступность культурным растениям  почвенных резервов: и азота, и фосфора, и калия; как правило, лишь около 1 % того или иного питательного элемента от его общего наличия в почве находится в доступном растениям состоянии. А этого зачастую бывает мало для хорошего урожая.

     Химические  и биологические процессы, протекающие в почве, способствуют постепенному переходу богатства почвы в ее плодородие. Цель удобрения состоит в устранении разрыва между необходимым количеством того или иного потребного культуре питательного вещества и тем, которое может дать почва для достижения высокого урожая.

        Из всех минеральных удобрений, изготовляемых промышленностью, первыми появились фосфорные. Исторически это было неизбежно, если принять во внимание безусловную необходимость фосфора для всех растений, постоянное удаление за пределы земельной территории хозяйств взятого из почвы фосфора с товарной продукцией и отсутствие естественного притока в почву фосфатов.

     Применение  навоза, известное уже на заре сельскохозяйственного промысла, в известной мере поддерживало круговорот веществ в земледелии, особенно в докапиталистических общественных формациях, когда хозяйства оставались в основном натуральными, отчуждение продукции не носило ярковыраженного характера и наряду с пашней имелось много луговых угодий, фосфор которых через корма и навоз перекачивался на поля.

     Однако  этот круговорот веществ оказался резко  нарушенным с развитием капитализма  и распространением товарного производства на сельское хозяйство, когда обмен продуктами между городом и деревней неизмеримо вырос и распаханными оказались не только все земли полевого назначения, но и большая часть лугов. При таком положении даже полное использование навоза и прочих отходов самого сельскохозяйственного производства уже не могло поддерживать на должном уровне режим питания растений (в том числе и фосфорного) в почве.

     Навоз не в состоянии вернуть почве  азота и фосфора зерна, проданного хозяйством на сторону, а между тем  в составе зерна уходит две трети фосфора, три пятых азота и лишь одна седьмая калия, взятых хлебами из почвы. При господствовавшей трехпольной системе земледелия хлеба занимали две трети всей пашни. Из этих цифр видно, что нетоварная часть урожая хлебов, используемая в животноводстве и переходящая в навоз, не могла служить для поддержания круговорота веществ о земледелии на данном уровне урожайности.

     С введением в ряде стран полевого травосеяния и корнеплодов в  более интенсивной плодосменной системе земледелия, когда положение с азотом благодаря бобовым культурам стало постепенно улучшаться, недостаток фосфора еще более усилился. Причиной тому было не только более высокое потребление фосфатов бобовыми культурами (клевер, люцерна, горох и другие), а также картофелем и свеклой, чем хлебами, но и исчезновение паров (пашню стали на 100% засевать) и повышение урожаев зерновых. Вместе с тем обострилась нужда в калии, которого пропашные культуры и бобовые травы потребляли больше, чем зерновые хлеба. Внешним проявлением недостатка фосфора в почве являлось падение умолота хлебов, то есть расширение в составе урожая отношения между зерном и соломой в пользу соломы. Из всех органов растения содержание фосфора наиболее стабильно в семенах; в вегетативной массе оно подвержено значительным колебаниям. Поэтому и наблюдается при фосфорном голоде недобор прежде всего зерна, в то время как солома, хотя и с меньшим содержанием фосфатов, еще сохраняет прежний вес. То же следует сказать и об аналогичных органах других культур.

     Главным  источником фосфатного сырья является апатит и фосфориты. Фосфориты образовались в отдаленные геологические эпохи двумя путями: при минерализации скелетов живых существ, населяющих Землю в отдаленные геологические эпохи, и осаждением фосфорной кислоты кальцием из воды. Апатит — изверженная порода, широко распространенная в мелкораздробленном состоянии, хотя и в очень небольших количествах в материнских породах, на которых возникли почвы. Но крупные залежи этого минерала крайне редки. Самое большое из них открыто было в 1926 г. в Хибинах (Кольский полуостров) за Полярным кругом. Вскоре его начали разрабатывать, и с тех пор оно является основой суперфосфатной промышленности. Незначительные и менее ценные по составу месторождения апатитов имеются на Урале и в Южном Прибайкалье, за рубежом — в Бразилии, Испании, Канаде, США и Швеции, но они пока не эксплуатируются.

     Богатейшие  месторождения фосфоритов эксплуатируются  в ряде стран Северной Африки (Марокко  и частично Тунис, Алжир). Их вывозят  во многие государства; импортировала их и дореволюционная Россия. На американском континенте ценные залежи фосфоритов найдены во Флориде, в Теннеси ив других штатах. Наши отечественные месторождения фосфоритов были открыты в конце XVIII века, но изучать их стали позднее— во второй половине XIX столетия. В этом направлении много сделал профессор агрономической химии Петербургского земледельческого института А. Н. Энгельгардт, которому принадлежит и первая успешная попытка применения размолотых фосфоритов для удобрения подзолистых почв Смоленской области. До этого ими мостили шоссе и улицы в городах.

     К сожалению, по содержанию фосфора и  богатству полуторными окислами, большая часть наших фосфоритов принадлежит к низкокачественным, что затрудняет их переработку на суперфосфат. Наиболее ценное месторождение фосфоритов находится в горах Каратау (Южный Казахстан). Апатит же предварительно надо отделять от сопровождающего его минерала нефелина. Для этого тонко измельченную породу взмучивают в воде, в которую добавлен специальный реагент (тюлений жир, жидкое стекло, керосин). Через воду интенсивно продувают воздух. Реагент пристает к частицам апатита и тем обеспечивает поглощение ими пузырьков воздуха. Частицы апатита всплывают в виде пены, их сливают, а нефелин остается снизу и уносится током воды. Такой метод разделения твердых тел называется флотацией.

     Нефелин также находит применение в различных  отраслях народного хозяйства. Для  кислых почв он служит подходящим источником калия.

     По  растворимости все фосфорные  удобрения могут быть разделены  на три группы: 1 — растворимые в воде (легкоусвояемые всеми культурами), 2 — нерастворимые в воде, но растворяющиеся в слабых (в том числе и органических) кислотах и потому также доступные растениям и 3—нерастворимые в воде и плохо растворяющиеся в слабых кислотах, неусвояемые для подавляющего большинства культур, если эти соединения не разлагаются кислыми почвами с появлением более легкорастворимых солей. В мире наиболее распространена первая группа удобрений. К ней относится суперфосфат, который получают из апатитов или фосфоритов.

     Фосфор  — распространенный в природе  элемент, но существует он только в  виде соединении с другими элементами, главным образом с кислородом. В почве обычно содержится 0,1—0,2% Р₂0₅. Фосфор находится в виде органических и неорганических соединений.

     Содержание  органических соединений в почвах колеблется от 10 до 50% и зависит от количества в почве гумуса. Органические фосфорные  соединения почвы почти недоступны для растений, в качестве фосфорных  удобрений применяют только минеральные  соли фосфорной кислоты. Количество усвояемых фосфатов в почвах невелико — около 5—10% общего фосфора почвы.

     Водорастворимые фосфаты калия, натрия, аммония, магнии, кальция — лучшие источники фосфорного питания растении. Нерастворимые  в воде двузамещаемые соли магния или кальция (преципитат) также хорошие источники фосфорного питания, так как в воде они быстро разлагаются (гидролизуются). Трехосновные кальциевые фосфаты становятся усвояемыми для растений только после обработки их кислотами или взаимодействия с кислыми почвами. Фосфаты полуторных окислов (фосфаты алюминия и железа) значительно менее усвояемы, чем водорастворимые фосфаты.

     У молодых растении слабо развита  корневая система, которая может  обеспечить поступление в растения фосфора только в том случае, когда соприкасается с усвояемыми фосфатами. Недостаток фосфора в первый период роста растений отрицательно влияет на их развитие, что в дальнейшем, но может быть полностью устранено внесением фосфорных удобрений. Устой биологической особенностью фосфатного питания растений и объясняется высокая эффективность рядкового внесения водорастворимых фосфорных удобрении при посеве вместо с семенами или вблизи них. Поэтому важно обеспечить интенсивное фосфорное питание молодых растении.

     Существенно улучшить фосфорное питание молодых растений нельзя ни намачиванием семян в растворах фосфатов, ни опудриванием этим удобрением. Усилить снабженце их фосфором можно лишь внесением при посеве в рядки или гнезда фосфорных удобрений в количестве 10—20 кг Р_а0₅ па 1 га.

     При внесении минеральных удобрений необходимо учитывать коэффициент использования фосфорных удобрении в тех пли иных конкретных условиях. Из азотных и калийных удобрений используется в среднем 60—70% азота и калия, а из фосфорных удобрении в год внесения только около 20—25% и в 2—3 года примерно 40% фосфора. Однократно внесенные фосфорные удобрения в больших дозах оказывают длительное последействие. Распространенное представление о том, что фосфорные удобрения в почве быстро ретроградируют, то есть переходят в неусвояемые для растений соединения, не соответствует действительности. Слабое использование их в год внесения вызывается тем, что фосфорные соединения находятся в почве в неподвижном или крайне малоподвижном состоянии и поэтому не могут быть полностью поглощены корнями растений. Фосфорные удобрения вносят в количество, в 4—5 раз превышающем вынос фосфора той прибавкой урожая (той или иной культуры), которую хотят получить. При установлении доз фосфорных удобрений, прежде всего, необходимо учитывать запас усвояемых фосфатов в почве, знать величину средних урожаев, получаемых без внесения удобрений, а также последействие ранее внесенных фосфорных удобрений.