В ногу со временем
За последние 20 лет в аграрном секторе появилось больше технологий, чем за все предыдущее столетие. На протяжении многих лет темпы прогресса и интенсификации производства просто стремительны. При этом принятие аграриями новых технологий по отдельным регионам и странам отстаёт от их выхода на рынок. Иногда складывается впечатление, что предлагается слишком много новых решений. Поэтому сельхозпроизводители опасаются, как они в реальности повышают прибыль.
Выращивать больше на меньших площадях. Требования к повышению экономической эффективности применения минеральных удобрений с каждым годом возрастают. Чем больше выход продукции и ее качество, ниже себестоимость и больше чистый доход, тем выше экономическая эффективность применения удобрений. Без правильного применения органических и минеральных удобрений производство стратегически важных сельхозкультур может сократиться вдвое и аграрии не смогут обеспечить питанием растущее население Земли.
История мирового земледелия свидетельствует о существовании прямой зависимости между урожайностью культур и количеством применяемых удобрений. Из-за распада бывшего СССР рост общемирового потребления минеральных удобрений замедлился. Однако, начиная с 1995 г., рынок минеральных туков оживился и стал постепенно расти с ежегодным приростом в 1,7%, а в последние 5 лет увеличивается на 1,9%. При этом на региональных уровнях рост потребления удобрений более изменчив. Рынки развитых стран Европы и США считаются уже сложившимися и резкого повышения спроса на минеральные удобрения там не прогнозируется. Остальные регионы относятся к развивающимся, задавая более высокие темпы роста.
Преимущества минеральных удобрений
Перспективное направление — повышение поглощения питательных элементов из удобрений. Минеральные удобрения содержат более концентрированные и легкодоступные для растений питательные вещества, чем органические. Однако самая большая проблема традиционных почвенных удобрений — не все внесенные с ними питательные вещества поглощаются растениями. На практике не бывает полного усвоения элементов питания растениями из минеральных удобрений.
Эффективность удобрений в различных климатических условиях неодинакова и зависит от свойств почвы. Положительное воздействие удобрения оказывают на всех типах почвах при орошении и в районах с достаточным увлажнением.
В некоторых частях мира, в том числе и в Беларуси, культуры усваивают только 50% от внесенных с удобрениями питательных веществ, но это не означает, что оставшаяся половина теряется в окружающей среде. Последействие закрепленных в почве фосфорных и калийных удобрений может продолжаться некоторое время. Тем не менее основной задачей современности является вопрос повышения эффективности удобрений, связанный с их усвоением.
Грамотное применение удобрений — непростая задача для агронома. В производственных условиях очень сложно рассчитать правильные пропорции NPK удобрений и других важных элементов питания с учетом реальной потребности культур и оценкой состояния почвы.
Именно поэтому современные производители минеральных туков стараются облегчить сложное понимание системы питания культур, увеличивая производство инновационных удобрений для разных культур: комплексных, медленнодействующих, стабилизированных азотных, органоминеральных и листовых.
Зарубежный опыт
В последние годы удобрения пролонгированного действия и стабилизированные азотные активно используют при выращивании плодовых и овощных культур в закрытом и открытом грунте, а также в инновационных системах земледелия, когда необходимо внести большое количество удобрений за один приём и растянуть их действие во времени. Самые крупные производители медленнодействующих удобрений — США и Япония.
По оценке экспертов, аграрии развитых стран все чаще отдают предпочтение удобрениям длительного действия, рынок которых ежегодно увеличивается на 7% и к 2020 г. достигнет $19,9 млрд (Markets). В 2018 году самую высокую долю рынка удобрений пролонгированного действия занимали страны Северной Америки в первую очередь США. В ближайшие годы наибольший рост на данном рынке покажут развивающиеся страны: Китай, Индия и Япония. К увеличению потребления медленнодействующих форм удобрений в земледелии развивающихся государств будет подталкивать рост населения и усиление требований природоохранного законодательства. В Европе очень хорошо развита сеть дистрибуции удобрений пролонгированного действия.
Сельхозпроизводители отмечают высокую эффективность медленнодействующих удобрений в более низких дозах за счет минимальных потерь элементов питания, что также снижает риск загрязнения окружающей среды. Как правило, их вносят в начале вегетации за один прием. Это снижает затраты на дозированное дробное применение.
Сдерживающими факторами применения удобрений длительного действия остаётся более высокая цена по сравнению с традиционными формами NPK, ограничения при хранении, а также доминирование традиционных удобрений на рынке и субсидирование их закупок. Но ситуация будет меняться по мере уровня осведомленности аграриев о преимуществах пролонгированных форм удобрений.
Инновационные удобрения длительного действия
Их выпускают в виде специальных капсул, которые регулируют высвобождение комплекса питательных элементов в почву при однократном внесении. В покрытой специальной оболочкой капсуле, пропускающей воду, собраны основные элементы питания в необходимых пропорциях для культур, в том числе и микроэлементы. На рынке такие удобрения встречаются в разных составах.
Через полупроницаемую оболочку капсулы вода легко попадает внутрь и потихоньку вымывает необходимые вещества. Этот процесс продолжается в течение всего периода заявленного действия, после чего оболочка под воздействием почвенных бактерий окончательно разрушается. Этот способ исключает вымывание питательных элементов из почвы, обеспечивая высокий процент их усвоения. Кроме того, исключается локальное превышение допустимой концентрации одного элемента.
Удобрения с ориентиром на активность роста растения
Применение капсулированных удобрений актуально при любых погодных условиях, так как они «подстраиваются» под темпы роста растения. В благоприятную для роста и развития погоду (теплую с достаточным количеством влаги) культуры растут быстрее. В таких условиях и высвобождение питательных элементов из капсулы идет активнее. При снижении температуры скорость растворения питательных элементов замедляется в соответствии с аналогичным замедлением роста растений. Таким образом, происходит автоматическое регулирование высвобождения из капсулы элементов питания и агроному не приходится об этом беспокоиться.
К примеру, гранулированные медленнодействующие удобрения Осмокот выпускаются со следующим соотношением питательных элементов: 15-16 мг/г азота, 9 мг/г фосфора и 9-12 мг/г калия в трех основных формах, отличающихся сроком действия. Самые быстродействующие капсулы рассчитаны: на 3-4 месяца, второй вариант – на 5-6 месяцев, а самый долгоиграющий и сбалансированный вариант служит 8-9 месяцев. Длительный период действия больше подходит для закрытых теплиц, оранжерей и зимних садов.
Скорость поступления элементов питания из капсулы в почву будет зависеть от частоты прохождения дождей, полива и температуры окружающей среды. Независимо от вида в капсуле помимо NPK содержится набор жизненно важных для растений микроэлементов. Разные виды этого удобрения имеют разные цвета, что облегчает различие форм удобрений. На сегодняшний день это самый передовой способ повышения эффективности удобрений.
Благодаря жидким листовым удобрениям хорошо усваиваются питательные вещества. Они являются одним из вариантов быстрой доставки культурам целого комплекса макро- и микроэлементов в критический период роста и развития. Листовые удобрения не теряются в почве, быстро усваиваются через лист.
Инновации для разных культур
Практически все крупные производители минеральных удобрений осваивают и расширяют выпуск инновационных удобрений пролонгированного действия для разных культур. Специалисты, имеющие опыт работы с удобрениями длительного пролонгированного действия, при выборе конкретной формы тука рекомендуют учитывать местные климатические условия прежде всего – температуру и влажность.
Высвобождение элементов питания из медленнодействующих удобрений в условиях теплого климата происходит за более короткий промежуток времени, поэтому их норму внесения при высоких температурах следует уменьшать. В холодном климате наоборот, норму внесения таких удобрений увеличивают, что обусловлено более длительным их растворением в почве.
В Австралии и Великобритании создали новый вид удобрений с контролируемым высвобождением питательных веществ, поместив NPK в полимерную матрицу (оболочку), изготовленную из серы и переработанного масла канолы, которые являются отходами (Джастин Флиндерс).
Вода, проникающая через поры и каналы в полимерной матрице, растворяет и высвобождает питательные вещества. За счет регулирования размера частиц и концентрации питательных веществ можно управлять скоростью высвобождения питательных веществ. Сама оболочка выделяет серу, которая также является ценным элементом для растений. Создание таких удобрений открывает новые возможности для разработки и применения серных полимеров в сельском хозяйстве.
Комплексный подход
Удобрения комплексного минерального стекловидного пролонгированного действия «Агровитаква-AVA» (Санкт-Петербург) эффективно действуют 2-3 года, усваиваются растениями на 97%. Применяются в качестве фосфорно-калийного удобрения пролонгированного действия с микроэлементами для основного внесения, корневых и внекорневых подкормок плодово-ягодных, овощных, цветочно-декоративных культур на всех типах почв. Стекловидные удобрения обеспечивают растения полноценным питанием, бережно взаимодействуют с корневой системой, повышают урожайность и срок хранения плодоовощной продукции. Растворяются в почве при температуре выше – +8 ºС, что обеспечивает многолетнее действие и позволяет вносить стекловидные удобрения длительного действия осенью. Они отлично сочетаются с органическими удобрениями.
Новейшим направлением в области разработки удобрений пролонгированного действия являются безопасные биоразлагаемые таблетки, созданные сибирскими учеными (ин-т биофизики КНЦ СО РАН) с использованием полиэфиров микробиологического происхождения, обеспечивающих растения стабильным питанием на протяжении нескольких месяцев, которые в почве разлагаются под воздействием микрофлоры, обеспечивая постепенный выход веществ в почву.
Наиболее важно замедленное высвобождение такого ценного элемента как азот, которого часто не хватает для растений. Соединения азота очень подвижны, легко вымываются и улетучиваются из почвы. В связи с этим возникает задача разработки форм азотных удобрений, которые обеспечивают медленный выход азота и постоянство его концентрации в почве.
Биоразлагаемый порошок биополимера под названием поли-3-гидроксибутират российские учёные смешали с древесной мукой и нитратом аммония. Полученную массу спрессовали в таблетки и использовали в качестве азотного удобрения. Наилучший агрономический эффект обеспечили ядра таблеток, упакованные в двойную защиту (покрытие древесной мукой и полимерной пленкой).
В этом случае за счёт медленного разложения пленки и самой таблетки азотное удобрение поступало в почву с относительно стабильной скоростью в течение двух месяцев. Биомасса пшеницы в эксперименте со сложно упакованным удобрением была на 25% выше в сравнении с обычным азотным удобрением. Созданные матриксы могут использоваться в качестве прототипа сельскохозяйственных препаратов с контролируемым периодом выхода удобрений.
Подготовлено по материалам, опубликованным в журнале «Наше сельское хозяйство» (2019 г., №11)