Минеральная ода или Как появились минеральные удобрения

20 августа 2013 в 14:45

Минеральные удобрения наряду с селекцией позволили человечеству совершить аграрную революцию. Не будь ее, около 40% нынешнего населения Земли были бы «лишними» — им попросту нечего было бы есть

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. Их-то 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!

На территории Украины и России долго дискутировали, полезна ли отечественному чернозему минеральная придумка Либиха. Следуя рекомендациям немца, отдельные помещики пореформенной поры стали завозить на свои поля самые популярные в то время виды азотных, фосфорных и калийных удобрений — чилийскую селитру, костяную и фосфоритную муку, каинит и поташ. В отличие от своих германских коллег, считавших агрохимию занятием лабораторным, российские химики приступили к настоящим полевым исследованиям в своих поместьях. Удобрения долго называли коротким словом «туки» или же «туки минеральные».

Широкого применения на полях удобрения ждали вплоть до самой сталинской коллективизации. Противники туков были ребята серьезные во главе с самим Дмитрием Ивановичем Менделеевым. В молодости в конце 1860-х он проводил в нескольких губерниях изучение действия костяной муки (фосфорного удобрения) на овес и озимую рожь. Мониторинг провалился — внесение удобрения никак не отразилось на урожае. Дмитрий Иванович сделал категоричный вывод: «Навоз, хорошая обработка и известкование, а не фосфаты нужны нам».

Но уже в 1880-е годы другой известный химик Александр Николаевич Энгельгардт на основании опытов с фосфорными удобрениями в своем смоленском имении Батищево радостно заключил: «Чудеса делает фосфоритная мука».

Ситуацию изменили 1890-е годы — сначала страшный голод 1891-го, а затем формирование опасной для аграриев тенденции — на европейских рынках русский хлеб стал вытесняться дешевым американским. В итоге в империи появилось специальное министерство земледелия, которое в 1894-м возглавил ученик Энгельгардта агрохимик Ермолов. Премьер Витте лично возглавлял работавшее на протяжении нескольких лет Особое совещание о нуждах сельскохозяйственной промышленности, поставившее среди прочих задач «изучение и внедрение туков».

Дело сдвинулось с мертвой точки

 В Москве в Сельскохозяйственном институте (бывшая Петровская академия) с середины 1890-х годов Дмитрий Николаевич Прянишников начал читать специальный курс и организовал лабораторию для исследований удобрений. В 1905-м 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 из-за 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

Большевики после прихода к власти проблему удобрений принялись решать ударными темпами — заговорили о «мобилизация туков». Уже летом 1918 года был создан Центротук, он же Главный комитет по удобрительным тукам.

Кроме Центротука вопросами минеральных удобрений в отделе химической промышленности ВСНХ занимались секция минеральных удобрений и комиссия по утилизации азота воздуха — наследница имперской Азотной комиссии. Предложения Прянишникова легли в основу утвержденного Госпланом перспективного плана «химизации сельского хозяйства» — одного из первых советских проектов глобальной реконструкции экономики.

 Идея прянишниковской «химификации» была ясной и простой — обеспечить подъем этой отрасли за счет расширенного производства и внедрения удобрений. С 1925 года в Госплане Прянишников возглавил комиссию по химизации земледелия, с этого времени развернулось строительство заводов по производству туков. В 1926-м под его руководством при Научном институте удобрений организованы опыты с удобрениями, охватившие все советское пространство. На данных этих опытов базировалось планирование развития туковой промышленности страны.

В конце 1920-х 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 1965-го 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 70—80% 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 по-прежнему 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.

Источник: "Энергия промышленного роста", № 11-12
Теги:  удобрения, азот, менделеев, ссср, история, россия, кальций, калий.фосфор, туки, либих, Энгельгардт
Нет комментариев
Добавить комментарий
Ничего не найдено