Кто открыл искусственные удобрения

Обновлено: 04.07.2024

Некоторые учёные возражали против такой точки зрения, считая, что осно­ва питания растений — органические вещества почвы. Это как будто подтвер­ждала вековая практика ведения сель­ского хозяйства: почва, богатая пере­гноем, хорошо удобренная навозом, давала высокие урожаи.

Частично виноват в этом был и сам Либих, ошибочно полагая, что минераль­ные удобрения должны содержать толь­ко калий и фосфор, тогда как третий не­обходимый компонент — азот растения могут усваивать из воздуха. Ошибка Либиха, вероятно, объяснялась непра­вильной интерпретацией опытов извест­ного французского агрохимика Жана Ба­тиста Буссенго (1802—1887). В 1838 г. Либих сделал неверный вывод о том, что некоторые растения могут усваивать азот прямо из воздуха. В результате пер­вые попытки применить лишь калийно-фосфорные удобрения повсеместно да­ли отрицательный результат. У учёного хватило мужества открыто признать эту свою ошибку. В целом же его теория в конце концов победила. Со второй половины XIX в. земледельцы стали при­менять химические удобрения (супер­фосфат, сульфат аммония), для произ­водства которых строились заводы. С фосфорными и калийными удоб­рениями особых проблем не было: нед­ра Земли изобилуют солями этих эле­ментов. Иначе дело обстояло с азотом. Богатейшим источником его в течение десятилетий была чилийская селитра — природный нитрат натрия. Разработка месторождений селитры занимала пер­вое место в горнодобывающей про­мышленности Чили XIX в. В этой стра­не встречаются огромные пространства, где никогда не бывает дождей. В пус­тыне Атакама в предгорьях Кордильер благодаря разложению растительных и животных органических остатков (в ос­новном гуано — птичьего помёта) за ты­сячелетия образовались уникальные за­лежи селитры. В виде полосы шириной 3 км они тянулись вдоль берега океана почти на 200 км (толщина пласта коле­балась от 30 см до 3 м), а в котловинах напоминали высохшие озёра. В селитре часто встречались примеси: немало сульфата и хлорида натрия, глины и пес­ка, а иногда и неразложившиеся остат­ки гуано. Интересной особенностью чилийской селитры является присутст­вие в ней иодата натрия NaIO 3 .

К разработке этих месторождений приступили ещё в начале XIX в. Иногда залежи были такими плотными, что для их извлечения требовались взрывные работы. После растворения породы в горячей воде раствор фильтровали и охлаждали. При этом в осадок выпадал чистый нитрат натрия, который шёл на продажу в виде удобрения. Из оставше­гося после кристаллизации раствора (его называют маточным) добывали иод. В XIX в. Чили стало главным поставщи­ком этого редкого элемента.

Если во времена Мальтуса экспорт чилийской селитры составлял всего 1000 т в год, то в начале XX в. он исчис­лялся уже миллионами тонн! Запасы её быстро истощались, тогда как потреб­ность в нитратах стремительно росла.

Положение усугублялось тем, что се­литра была необходима и для производ­ства пороха (военные сорта его в конце XIX в. содержали 74—75 % KNO 3 ), ко­торый получали по обменной реакции NaNO 3 + KCl = NaCl + KNO 3 , основыва­ясь на резком различии растворимости продуктов реакции в зависимости от температуры. Если слить горячие кон­центрированные растворы NaNO 3 и KCl и затем охладить смесь, то значительная часть KNO 3 выпадет в осадок, а почти весь NaCl останется в растворе.

Ситуация казалась безвыходной, по­ка немецкий химик Фриц Габер (1868— 1934) не разработал в 1907—1909 гг. метод связывания атмосферного азота в аммиак (в 1918 г. Габер получил за эти исследования Нобелевскую премию). Превратить аммиак в нитраты и другие соединения азота было уже проще. Полагают, что работы Габера существенно повлияли и на мировую историю.

ИСТОРИЯ УДОБРЕНИЙ

Удобрения: 1 — аммиачная вода; 2 — мочевина; 3 — аммиачная селитра; 4 — преципитат; 5 — простой суперфосфат; 6 — двойной суперфосфат; 7 — суперфосфат с добавкой соединений марганца; 8 — хлорид калия; 9 — хлорид калия с добавкой соединений меди; 10 — нитроаммофоска; 1 I — азотно-фосфорно-калийное удобрение с добавками соединений бора; 12 — тукосмесь (хлорид калия, аммиачная селитра, двойной суперфосфат); 13 — нитраты; 14 — компост. Политехнический музей. Москва.

В 1914 г. британский флот блокиро­вал Германию, и она лишилась чи­лийской селитры. Но уже за год до это­го заработал первый организованный Габером завод синтетического аммиа­ка в Оппау. Синтетический аммиак дал стране и удобрения, и порох.

Метол Габера усовершенствовал его соотечественник Карл Бош (1874— . 1940), также удостоенный в 1931 г. Но­белевской премии. В наши дни произ­водство аммиака метолом Габера — Боша составляет примерно 100 млн. тонн в год. Доля же природной селит­ры в мировом производстве азотсодер­жащих соединений не превышает 1 %.

ИСТОРИЯ УДОБРЕНИЙ

Добыча апатитов.

Авторы: Андрей Дроздов, Илья Леенсон, Дмитрий Трифонов, Денис Жилин, Александр Серов, Андрей Бреев, Андрей Шевельков, Вадим Ерёмин, Юлия Яковлева, Оксана Рыжова, Виктория Предеина, Наталья Морозова, Алексей Галин, Сергей Каргов, Сергей Бердоносов, Александр Сигеев, Оксана Помаз, Григорий Середа, Владимир Тюрин, Антон Максимов, Вячеслав Загорский, Леонид Каневский, Александр Скундин, Борис Сумм, Игнат Шилов, Екатерина Менделеева, Валерий Лунин, Абрам Блох, Пётр Зоркий, Александр Кури, Екатерина Иванова, Дмитрий Чаркин, Сергей Вацадзе, Григорий Серела, Анастасия Ростоцкая, Александр Серое, Анастасия Сигеева

По прогнозам, к 2040 году население Земли превысит 9 млрд человек, и они должны будут что-то есть. Формирование устойчивой продовольственной системы становится одной из главных задач мирового сообщества. Увеличение урожайности агрокультур, согласно повестке устойчивого развития ООН, — один из главных способов обеспечить продовольственную безопасность.

По прогнозу Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) и Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО), урожайность пшеницы за период с 2016 по 2025 годы вырастет на 9% — с 3,24 т до 3,53 т на 1 га, прирост 8% ожидается и для кормовых культур.

Эти показатели будут достигнуты, с одной стороны, за счет выведения новых урожайных сортов. Однако не менее важная составляющая — прогнозируемое более активное использование минеральных удобрений сельхозпроизводителями.

Совершенное сельское хозяйство является подлинной основой всей торговли и промышленности — это основа богатства наций. Но рациональная система сельского хозяйства не может быть создана без применения научных принципов, поскольку такая система должна базироваться на точном знании способов питания растений. Это знание следует искать в области химии.

Все это означает, что общемировая потребность в минеральных удобрениях, некогда совершивших революцию в сельском хозяйстве, будет расти. По оценке Международной ассоциации производителей удобрений, общемировая потребность в удобрениях в 2017—2018 годах составит 188 млн т, а к 2021−2022 годам достигнет 200 млн т.

Что такое минеральные удобрения

Минеральные удобрения подразделяются на простые, содержащие один действующий элемент, и комплексные, сочетающие активные ингредиенты в разных пропорциях. Тремя важнейшими химическими элементами, обеспечивающими питание растений, являются азот, фосфор и калий. Азот особенно необходим в период активной вегетации он обеспечивает рост побегов и плодов, способствует наращиванию зеленой массы. Фосфор повышает устойчивость растений против засухи, помогая удерживать воду на клеточном уровне, повышает содержание питательных веществ в плодах. Калий способствует усвоению углекислоты из атмосферы, повышает засухоустойчивость и зимостойкость растений.

Китайская экспансия привела к дисбалансу на рынке

Основными потребителями удобрений в мире являются густонаселенные Китай и Индия. Они обеспечивая треть общего спроса и, фактически, задают общемировые цены (при этом стоимость на внутреннем рынке часто регулируется ввозными пошлинами — в КНР, например, ставка составляет 50%), следом идут США, Европа и Бразилия. Производство азотных и фосфорных удобрения серьезно подвержено волатильности и сезонному фактору, в то время как на калийном рынке из-за небольшого числа поставщиков преобладают долгосрочные контракты, обеспечивающие более стабильные цены.

Такая ситуация обусловлена доступностью сырья для разных видов удобрений. Для азотных удобрений это широко распространенные природный газ или уголь, для фосфорных — минеральные фосфаты, для калийных — редкие калийные соли. Именно поэтому рынок азотных удобрений является наиболее конкурентным (на экспорт идет 25−40% мирового производства), а калийных — самым концентрированным (более 75% производится на экспорт).

Первые археологические свидетельства использования навоза в качестве удобрения в Европе. Навоз и золу человек начал использовать со времен неолита, с наступлением эры железа этот список пополнил доменный шлак. Побочные продукты хозяйства, содержащие азот, фосфор и калий, помогали обогатить почву. Удобрение золой естественным образом происходило при подсечно-огневом методе земледелия. Земледельцы склонны были замечать малейшие изменения урожайности на своих наделах. Они обнаружили, что зерна, упавшие на густо унавоженных участках, где держали скот, растут необычайно интенсивно. Новые археологические свидетельства с Ближнего Востока и из Европы доказывают, что земледелие и скотоводство были тесно связаны с самого начала.

Немецкий ученый Александр фон Гумбольдт первым из европейцев стал исследовать свойства гуано — разложившегося помета морских птиц и летучих мышей, богатого азотом, фосфором и калием. Гуано стало своеобразным переходным вариантом между использованием навоза и минеральных удобрений. Слово происходит из языка индейцев кечуа. Массивы гуано столетиями формировались на островах у побережья Южной Америки и Африки. Население использовало это удобрение более 1500 лет; испанские колонизаторы отмечали, что правители империи инков ограничивали доступ к запасам гуано, а за вред, нанесенный птицам-производителям ценного сырья, полагалась смерть. В начале XIX века началась активная добыча и экспорт в Европу гуано с островов Перу, Карибского бассейна и атоллов в центральной части Тихого океана

Фото Getty Images Russia

Британец Джон Беннет Лоус открыл в Лондоне фабрику по производству фосфатных удобрений, сырьем для которых служили минеральные фосфориты и копролиты — окаменевшие экскременты доисторических животных. К 1853 году число фабрик в Великобритании достигло уже 14, а к 1870 — 80, хотя многие из них оставались весьма примитивными: сырье размешивали в чанах вручную веслами или мотыгами. До фабричной эпохи в Европе в качестве удобрений использовали перемолотые кости. Есть свидетельства, что при нехватке сырья животного происхождения, в ход шли даже человеческие останки, добываемые на кладбищах и полях сражений. Немецкий химик Юстас фон Либих обработал костяной состав серной кислотой и обнаружил, что эффективность удобрения существенно возросла — так появился суперфосфат. Либих сформулировал закон лимитирующего фактора — для сельского хозяйства он означал, что урожайность растений будет зависеть от того минерального вещества, которого в почве содержится меньше всего, даже если остальные в избытке.

Фото Getty Images Russia

Конгресс США принял акт о гуановых островах, который наделял граждан США, открывших залежи гуано на любых невостребованных территориях, не имеющих местного населения, правами на добычу сырья, а сами острова становились владениями США. Контроль над добычей гуано стал одной из причин Первой Тихоокеанской войны между Испанией и перуано-чилийским альянсом в 1864—1866 годах. Современный всплеск интереса к гуано подтолкнуло развитие органического земледелия, однако сейчас его добыча крайне ограничена из природоохранных соображений.

Фото Getty Images Russia

В одной только Англии спрос на нитрат натрия или чилийскую селитру — первое ставшее известным минеральное удобрение — составил 47 тыс. метрических тонн. Почти за четыре десятка лет до этого первый прибывший в Англию груз селитры из Перу, только что освободившегося от испанского владычества, не нашел своего покупателя, и селитру затопили в море, чтобы избежать таможенных платежей. Спустя всего несколько лет добыча селитры в Южной Америке стала прибыльным бизнесом. Борьба за боливийскую провинцию Антофагаста, богатую залежами селитры, стала предметом Второй Тихоокеанской войны 1879−1883 года между молодыми латиноамериканскими республиками: Чили одержало победу над Боливией и Перу и сконцентрировало добычу удобрения в своих руках. Производство искусственной селитры началось в США только в 1928 году.

В Ковно (литовский Каунас) был открыт первый на территории Российской империи завод по производству суперфосфосфата. Производство удобрений в стране в XIX веке было незначительным, а в годы Первой мировой войны практически прекратилось. Первые крупные предприятия появились только в СССР при индустриализации 1930-х: если в 1913 году объем производства минеральных удобрений не превышал 17 тыс. т, к 1937 году этот показатель достиг 703 тыс. т. Расцвет отрасли пришелся на 1960-е годы: именно тогда было построено большинство ныне действующих предприятий.

Фото Getty Images Russia

Немецкий ученый Фриц Габер был удостоен Нобелевской премии по химии за открытие способа промышленного синтеза аммиака. В ходе реакции, получившей название процесс Габера-Боша, в процессе синтеза аммиака связывается атмосферный азот. Аппаратуру для промышленного получения аммиака Габеру помог разработать инженер Карл Бош и фирма BASF, в 1913 году открывшая первый аммиачный завод. Промышленно синтезированный аммиак быстро вытеснил с рынка натуральную чилийскую селитру, а также позволил начать масштабное производство азотных удобрений -- и взрывчатых веществ. Ученый, спасший миллионы людей от голода, также разработал немало эффективных способов их уничтожения -- во время Первой мировой войны он возглавлял группу немецких химиков, создававшую отравляющие газы и даже лично руководил химической атакой в ходе второго сражения под Ипром.

Фото Getty Images Russia

Первые археологические свидетельства использования навоза в качестве удобрения в Европе. Навоз и золу человек начал использовать со времен неолита, с наступлением эры железа этот список пополнил доменный шлак. Побочные продукты хозяйства, содержащие азот, фосфор и калий, помогали обогатить почву. Удобрение золой естественным образом происходило при подсечно-огневом методе земледелия. Земледельцы склонны были замечать малейшие изменения урожайности на своих наделах. Они обнаружили, что зерна, упавшие на густо унавоженных участках, где держали скот, растут необычайно интенсивно. Новые археологические свидетельства с Ближнего Востока и из Европы доказывают, что земледелие и скотоводство были тесно связаны с самого начала.

Немецкий ученый Александр фон Гумбольдт первым из европейцев стал исследовать свойства гуано — разложившегося помета морских птиц и летучих мышей, богатого азотом, фосфором и калием. Гуано стало своеобразным переходным вариантом между использованием навоза и минеральных удобрений. Слово происходит из языка индейцев кечуа. Массивы гуано столетиями формировались на островах у побережья Южной Америки и Африки. Население использовало это удобрение более 1500 лет; испанские колонизаторы отмечали, что правители империи инков ограничивали доступ к запасам гуано, а за вред, нанесенный птицам-производителям ценного сырья, полагалась смерть. В начале XIX века началась активная добыча и экспорт в Европу гуано с островов Перу, Карибского бассейна и атоллов в центральной части Тихого океан

Британец Джон Беннет Лоус открыл в Лондоне фабрику по производству фосфатных удобрений, сырьем для которых служили минеральные фосфориты и копролиты — окаменевшие экскременты доисторических животных. К 1853 году число фабрик в Великобритании достигло уже 14, а к 1870 — 80, хотя многие из них оставались весьма примитивными: сырье размешивали в чанах вручную веслами или мотыгами. До фабричной эпохи в Европе в качестве удобрений использовали перемолотые кости. Есть свидетельства, что при нехватке сырья животного происхождения, в ход шли даже человеческие останки, добываемые на кладбищах и полях сражений. Немецкий химик Юстас фон Либих обработал костяной состав серной кислотой и обнаружил, что эффективность удобрения существенно возросла — так появился суперфосфат. Либих сформулировал закон лимитирующего фактора — для сельского хозяйства он означал, что урожайность растений будет зависеть от того минерального вещества, которого в почве содержится меньше всего, даже если остальные в избытке.

Конгресс США принял акт о гуановых островах, который наделял граждан США, открывших залежи гуано на любых невостребованных территориях, не имеющих местного населения, правами на добычу сырья, а сами острова становились владениями США. Контроль над добычей гуано стал одной из причин Первой Тихоокеанской войны между Испанией и перуано-чилийским альянсом в 1864—1866 годах. Современный всплеск интереса к гуано подтолкнуло развитие органического земледелия, однако сейчас его добыча крайне ограничена из природоохранных соображений.

В одной только Англии спрос на нитрат натрия или чилийскую селитру — первое ставшее известным минеральное удобрение — составил 47 тыс. метрических тонн. Почти за четыре десятка лет до этого первый прибывший в Англию груз селитры из Перу, только что освободившегося от испанского владычества, не нашел своего покупателя, и селитру затопили в море, чтобы избежать таможенных платежей. Спустя всего несколько лет добыча селитры в Южной Америке стала прибыльным бизнесом. Борьба за боливийскую провинцию Антофагаста, богатую залежами селитры, стала предметом Второй Тихоокеанской войны 1879−1883 года между молодыми латиноамериканскими республиками: Чили одержало победу над Боливией и Перу и сконцентрировало добычу удобрения в своих руках. Производство искусственной селитры началось в США только в 1928 году

В Ковно (литовский Каунас) был открыт первый на территории Российской империи завод по производству суперфосфосфата. Производство удобрений в стране в XIX веке было незначительным, а в годы Первой мировой войны практически прекратилось. Первые крупные предприятия появились только в СССР при индустриализации 1930-х: если в 1913 году объем производства минеральных удобрений не превышал 17 тыс. т, к 1937 году этот показатель достиг 703 тыс. т. Расцвет отрасли пришелся на 1960-е годы: именно тогда было построено большинство ныне действующих предприятий.

В Ковно (литовский Каунас) был открыт первый на территории Российской империи завод по производству суперфосфосфата. Производство удобрений в стране в XIX веке было незначительным, а в годы Первой мировой войны практически прекратилось. Первые крупные предприятия появились только в СССР при индустриализации 1930-х: если в 1913 году объем производства минеральных удобрений не превышал 17 тыс. т, к 1937 году этот показатель достиг 703 тыс. т. Расцвет отрасли пришелся на 1960-е годы: именно тогда было построено большинство ныне действующих предприятий.

В последние годы конкуренция на мировом рынке серьезно обострилась. Благодаря инвестиционному буму 2000-х годов мировые мощности по производству удобрений значительно выросли, создав перевес предложения над спросом. Сильнейшее давление на рынок азотных и смешанных удобрений в 2015 году оказала экспансия китайских производителей, вызвавшая резкое падение цен. В конечном счете это сослужило дурную службу самим китайцам: на фоне роста цен на уголь и изменения политики национального правительства они оказались неспособны конкурировать, и уже в 2016 году были вынуждены существенно сократить производство.

По оценкам Международной ассоциации производителей удобрений, в среднесрочной перспективе дисбаланс спроса и предложения на рынке сохранится. По базовому сценарию рост спроса до 2021−2022 годов составит около 1,5% в год, к концу периода достигнув 199 млн т. Сильнее всего будет расти калийный сегмент (2,1% в год), рост спроса на фосфорные удобрения составит 1,5%, на азотные — 1,2%. Прирост спроса обеспечат страны Африки, Восточной Европы, Центральной Азии и Латинской Америки. Однако предложение продолжит расти опережающими темпами — в течение следующих пяти лет в эксплуатацию будет введено множество новых мощностей, заложенных в прежнем инвестиционном цикле. В 2017—2021 годах инвестиции более чем в 65 новых производств составят почти $110 млрд.

Хотя углеводороды традиционно остаются главной статьей российского экспорта, страна является одним из крупнейших игроков на рынке удобрений. В 2015 году РФ контролировала четверть мирового рынка калийных удобрений, 20% — комплексных минеральных удобрений и 13% — азотных. При этом доля страны в поставках фосфорных удобрений весьма невелика — лишь 0,05%.

Богатство природными ресурсами, низкие цены на энергоносители и огромные производственные мощности, заложенные еще во времена СССР, делают производство удобрений одной из наиболее экспортно ориентированных и конкурентоспособных на мировом рынке отраслей российской промышленности. Около 70% продукции идет на экспорт, а оставшиеся 30% практически полностью обеспечивают потребности внутреннего рынка: доля импортных удобрений составляет лишь 0,5%.


Рациональное применение минеральных удобрений повышает в среднем на 50% урожайность сельхозкультур и качество урожая.

Сегодня минеральные удобрения — это крайне выгодный бизнес с хорошим потенциалом развития.

Чудеса чилийской селитры

К началу XIX столетия агрономы были близки к отчаянию: традиционные органические удобрения, равно как известкование почвы, не могли решить задачу резкого повышения урожайности. Либих, по сути, стал спасителем западноевропейского населения — без агрохимических достижений оно не смогло бы обеспечить себя продовольствием уже в позапрошлом веке. Энтузиасты предлагали самые экзотические варианты подкормки растений — вплоть до идеи закапывать покойников не на кладбищах, а на хлебных нивах. К счастью, до этого не дошло — в лаборатории Либиха 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, остававшейся 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. Теперь для завершения великой сельскохозяйственной революции оставалось лишь обнаружить те самые вещества, которые помогут растениям давать рекордные урожаи.

Оказалось, что растению необходимы калий, фосфор, кальций и, как выяснил Либих чуть позже, азот. и нужно вводить в почву в составе искусственных удобрений, потому что именно этими элементами она обедняется больше всего.


Самое первое запатентованное Либихом удобрение — смесь фосфатов, полученная из едкого калия и фосфорной кислоты, — было испытано на британских полях. Однако с урожаем возникли проблемы, потому что ученый немец не включил в состав своего удобрения азот. Он полагал, что этот элемент растения могут извлекать из воздуха сами. Либиху понадобилось провести целый ряд опытов на приобретенном им участке в Гессене, чтобы полностью прояснить этот вопрос. В результате отец-основатель изменил свое прежнее представление о значении азота. На поля Германии с той поры стали завозить азотные удобрения, сделанные из чилийской (натриевой) селитры — и человечество получило первый опыт накопления в овощах нитратов. Так началось триумфальное шествие изобретенных человеком минеральных удобрений по цивилизованному миру.

Тук, тук, тук!

Дело сдвинулось с мертвой точки

В Москве в Сельскохозяйственном институте (бывшая Петровская академия) с середины годов Дмитрий Николаевич Прянишников начал читать специальный курс и организовал лабораторию для исследований удобрений. В была создана межведомственная Азотная комиссия под патронажем великого князя Петра Николаевича, генерал-инспектора по инженерной части.

В 1910 году в Рижском политехническом институте профессор Брицке создал кафедру технологии минеральных веществ, готовившую специалистов-технологов в области производства туков. С внедрением проблемы оставались, и очень серьезные. Сельское хозяйство полностью зависело от ввоза удобрений или сырья для них границы, главным образом через Германию и из Германии. В итоге туки оказывались не по карману значительной части сельхозпроизводителей, причем не только крестьян, но даже помещиков средней руки.

Дореволюционная статистика рисовала поистине убогую картину: в то время как в Бельгии вносили более 10 пудов удобрений на десятину, в Германии — примерно 7,5 пуда, в США — 5,2 пуда, а в России жалких 0,4 пуда на десятину. Из 46 млн пудов общего объема удобрений, заложенных в империи под урожай 1913 года, 37 млн приходилось на фосфорнокислые удобрения, 4 млн — на азотные, 5 млн — на калийные. При этом до 33 млн пудов туков выписывалось из Германии и только 13 млн пудов производилось в России. Начало Первой мировой войны дорогу германским удобрениям закрыло.

Химификация сельского хозяйства


В конце начал работать Комитет по химизации народного хозяйства при СНК, в деятельности которого Прянишников принял самое активное участие. По инициативе академика в крупнейших университетах были созданы кафедры агрохимии, открывались новые специализированные агрохимические опытные станции. Правда, агрохимию Прянишникову приходилось защищать в спорах с научными оппонентами (прежде всего с влиятельным академиком Василием Робертовичем Вильямсом) и в межведомственных распрях ВСНХ с Наркоматом земледелия, что существенно тормозило реализацию плана химизации до войны. Однако в главном Прянишников победил — минеральные удобрения более не считались немецкой забавой и пришли на колхозные поля.

Мировое производство минеральных удобрений особенно выросло после окончания Второй мировой войны; СССР с шестидесятых годов, при всех очевидных недостатках своего сельского хозяйства, уверенно удерживал первое место в мире по производству минеральных удобрений. Общемировой объем годового выпуска туков с по 1990 год вырос более чем втрое — с 47 млн до более чем 150 млн тонн (в пересчете на стопроцентное содержание трех важнейших элементов — азота, оксидов фосфора и калия). Для Советского Союза рост за эту четверть века был более чем пятикратным — с 7,4 млн до почти 40 млн тонн.

Основной прием интенсивного земледелия

Некогда дискуссионный вопрос о пользе химической подкормки почвы превратился в азбучную истину, которую все школьники постигают еще в младших классах. Сегодня уже никто не сомневается в том, что применение минеральных удобрений — один из основных приемов интенсивного земледелия. С помощью удобрений можно резко повысить урожаи любых культур на уже освоенных площадях без дополнительных затрат на обработку новых земель. 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. Туки вносят в почву перед посевом (это % их общего расхода), в ходе посева и в период роста растений.

Рациональное применение минеральных удобрений (на наших полях до сих пор очень часто получается наоборот) повышает в среднем на 50% урожайность сельхозкультур и качество урожая.

Идеи Либиха и Прянишникова после их массового внедрения в мировом масштабе привели и к другим важным выводам. Выяснилось среди прочего, что удобрения повышают плодородие почвы (ее питательный, водный, тепловой и воздушный режимы), улучшают химические, физико-химические, физические и микробиологические свойства.

Многократное внесение удобрений в больших дозах и другие приемы окультуривания почвы могут привести к формированию новых антропогенных почв, отличающихся высоким плодородием. Применяя удобрения, человек активно вмешивается в круговорот веществ в природе, создавая, в частности, положительный баланс питательных веществ в земледелии. Для экономии удобрений применяют различные технологии точного земледелия, например дифференцированное внесение.

Ассортимент минеральных удобрений в современном мире постоянно растет, хотя основу их составляет знаменитая триада — туки азотные, фосфорные и калийные. Но ученые установили, что 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 и на их основе создают самые разнообразные удобрения.

Исторически первыми азотными удобрениями были органические.

Люди издревле применяли навоз, не задумываясь, что он содержит мощное азотное удобрение – мочевину. Но навоз вносить довольно трудоемко, особенно на большие поля. А если сделать это неправильно (о чем поговорим отдельно), то результат может не окупить затраченных усилий.

В 19 веке в Европу стали ввозить чилийскую селитру - природное ископаемое, содержащее большое количество нитрата натрия. Но за данный продукт возникла конкуренция с производителями пороха, да и стоимость селитры для широкого применения в сельском хозяйстве была, скорее всего. нереальной.

Еще в 18 веке предпринимались мало успешные попытки синтезировать аммиак и нитраты, но это оказалось очень непростой задачей. Азот атмосферы – очень устойчивое соединение, заставить его вступить в реакцию очень трудно. В природе лучший реактор для производства аммиака – молнии. Именно таким путем азот попадал в почву на протяжении миллионов лет. Казалось бы, его должно накопиться невероятное количество. Но этого не происходит по ряду причин:

- почвенные бактерии часть азота возвращают в атмосферу, вновь восстанавливая его до летучих и нейтральных молекул,

- все соединения азота прекрасно растворимы в воде и легко вымываются из почвы в реки и моря,

- природные пожары уничтожают азот, находящийся в растениях. (Тем, кто использует золу для подкормки, напоминаем, что в золе азота нет) .

- развитие сельского хозяйства увеличило интенсивность выноса азота из почвы вместе с урожаем.

В 20 веке появились предсказания того, что растущее население планеты неизбежно погибнет от голода, и сформировался запрос общества на недорогие синтетические соединения азота, которые в больших количествах можно было бы вносить на поля, восполняя потери и увеличивая урожай.

Думали ли они об удобрениях? Навряд ли. Аммиак и нитраты были нужны для производства взрывчатки и пороха.

Еврей Ф. Габер разработал (и даже применил, собственноручно открывая вентили баллонов на фронте) для Германии также первое химическое оружие – хлор, и затем другое - Иприт, и спустя 10 лет - пестицид Циклон Б на базе синильной кислоты, которым фашисты травили евреев в концлагелях. Наверно, он задумался о спасении души в 1934 году, когда ему пришлось бежать в Базель от нацистского режима, хотел совершить паломничество в Палестину. Но его сердце разорвалось.

Но вернемся к аммиаку. Человечество одновременно получило оружие для своего уничтожения и средство для того, чтобы накормить живых.

И сегодня производство аммиака остается весьма энергозатратным процессом. Синтез идет при высокой температуре и давлении.

Но азотфиксирующие бактерии, оказывается, используют еще большие энергетические затраты. Фиксируя 1 мг азота, они тратят на это 500 мг углеводов в качестве энергии . А углеводы они могут получить только у растений. Поэтому и поселяются часто в их корнях или рядом. Синергией (а не паразитизмом) это называется только лишь потому, что растению немного азота тоже достается. Но они за это платят безудержным фотосинтезом.

И в тех районах, где света и тепла не так уж много, фотосинтез слабый, вопрос применения синтетических азотных удобрений выглядит просто риторическим.

Читайте также: