Путь к устойчивому земледелию: минеральные удобрения и инновации

Иванчиков Г.О., магистр техн. наук, аспирант, Астахов В.С., доктор техн. наук, профессор.

Минеральные удобрения играют важнейшую роль в мире сельского хозяйства и сельского развития. Они являются неотъемлемой частью процесса обеспечения растений необходимыми питательными веществами, способствуя значительному увеличению урожайности и улучшению качества сельскохозяйственной продукции. Это приводит к повышению не только питательной ценности продуктов, но и экономической эффективности сельского хозяйства, что особенно важно в современном мире.

Несмотря на вызовы экологии, современные технологии и практики в сельском хозяйстве помогают минимизировать негативное воздействие минеральных удобрений на окружающую среду. Учитывая сказанное, минеральные удобрения продолжают оставаться важным и необходимым компонентом сельскохозяйственной практики, содействуя процветанию и продовольственной устойчивости нашего мира.

Использование твердых минеральных удобрений, несомненно, приносит пользу сельскому хозяйству, но оно также сопряжено с некоторыми проблемами.

Это создает угрозу для качества питьевой воды и экологического баланса водных экосистем. Кроме того, продолжительное использование твердых минеральных удобрений без учета баланса питательных элементов может уменьшить плодородность почвы, что требует затрат на ее восстановление.

Экономические аспекты также играют важную роль, поскольку некоторые удобрения имеют высокую стоимость и мало доступны для сельскохозяйственных операторов, особенно мелких фермеров. Кроме того, избыточное применение минеральных удобрений может негативно повлиять на микроорганизмы почвы и привести к потерям азота в атмосферу.

Существующие сегодня машины для внесения твердых минеральных удобрений могут создавать определенные трудности и проблемы в процессе распределения удобрений по полю. Недостаточная точность в распределении или неправильные настройки оборудования приводят к неравномерности удобрения и, как следствие, к недостаточной эффективности его использования.

Назревает справедливый вывод, что постоянное совершенствование сельскохозяйственной техники и оборудования является одним из приоритетов для сельскохозяйственной отрасли. Для решения всех этих проблем также необходимо внедрение современных агрономических практик, разработка более устойчивых формул удобрений и применение более точных методов их использования.

Проблемы, связанные с использованием твердых минеральных удобрений, привели к серьезному обсуждению возможности перехода к удобрениям органического происхождения в сельском хозяйстве. Удобрения органического типа представляют собой продукты натурального происхождения, такие как компост, навоз, перегной и другие органические материалы. Их применение в почву способствует улучшению ее структуры, водопроницаемости и плодородия.

Они не создают избыточные концентрации минеральных элементов в почве, что снижает риск загрязнения водных ресурсов. Кроме того, они способствуют более равномерному распределению питательных веществ в почве, что минимизирует потери и повышает эффективность их использования растениями. Органические удобрения также способствуют поддержанию биологического равновесия в почве, обогащают ее микроорганизмами, что создает условия для более эффективного разложения органических веществ и улучшает плодородность. Этот процесс особенно важен для поддержания здоровья почвы в долгосрочной перспективе.

Необходимо разработать соответствующие технологии производства, обеспечить надлежащую подготовку и управление органическими материалами. Также возможны проблемы с поставкой достаточных объемов удобрений органического типа для удовлетворения потребностей сельского хозяйства.

Однако даже массированное использование твердых минеральных удобрений на сегодняшний день не обеспечивает достаточного количества продуктов питания для населения планеты. По данным ООН, на сегодняшний день около 1 миллиарда человек не обеспечены продовольствием на достаточном уровне.

Органическое земледелие, несомненно, имеет свои преимущества с точки зрения экологической устойчивости и сохранения природных ресурсов. Несмотря на это, оно часто характеризуется низкой производительностью по сравнению с сельскохозяйственными системами, основанными на минеральных удобрениях. Урожайность сельскохозяйственных культур в органическом земледелии может быть ниже, а значит, что для удовлетворения потребностей населения в продуктах питания потребуется больше земли. Таким образом, переход к полностью органическому земледелию потребует значительного увеличения пашни, что лимитировано ограниченностью подходящих земельных ресурсов и угрожает сохранению лесов и природных экосистем.

Важно найти баланс между использованием минеральных удобрений и органических методов сельского хозяйства, чтобы обеспечить продовольственную безопасность и при этом сохранять здоровье почвы и окружающей среды.

Поэтому целесообразно направить усилия ученых всего мира на создание принципиально новых машин, способных качественно вносить твердые минеральные удобрения, независимо от их физико-механических свойств, и уменьшить влияние человеческого фактора на процесс внесения удобрений. Современные сельскохозяйственные машины, как правило, требуют точной калибровки и настройки, чтобы обеспечить равномерное распределение удобрений. Это может быть вызвано разной физической структурой удобрений, их влажностью или другими факторами. Создание автоматизированных систем, способных адаптироваться к разнообразным условиям и поддерживать оптимальное распределение удобрений, поможет увеличить эффективность применения удобрений и снизить избыточное использование, что в свою очередь сократит негативное воздействие на окружающую среду и улучшит устойчивость сельскохозяйственных систем.

Учитывая большую стоимость удобрений, необходимо активнее задействовать другие способы их внесения, что приведет к снижению норм внесения, повысит эффективность удобрения и сохранит окружающую среду.

Этот подход основан на высокоточном определении потребностей растений в питательных веществах, что позволяет снизить расход удобрений до минимума, сохраняя при этом уровень урожайности. Кроме того, агротехнические приемы, такие как севообороты и зеленые удобрения, способствуют улучшению плодородия почвы и уменьшению зависимости от минеральных удобрений.

Дополнительно следует обратить внимание на развитие и внедрение новых типов удобрений, таких как микроэлементные комплексы и удобрения с контролируемым высвобождением, которые обеспечивают растения питательными элементами на протяжении всего периода их роста. Такие инновации могут существенно улучшить эффективность удобрений и сократить потребность в них.

Следует признать, что исследования в этом направлении в мире проводятся достаточно активно. В частности, есть глубокое понимание мирового сообщества в целесообразности дифференцированного внесения твердых минеральных удобрений. Это обусловлено большой вариабельностью содержания питательных элементов в почве из-за использования в мировой практике центробежных разбрасывателей, не обеспечивающих высокое качество их внесения. Такие разбрасыватели могут неравномерно распределять удобрения по полю. В результате в некоторых зонах растения получают недостаточно питания, а на других участках происходит переизбыток.

В свете этого научные исследования и разработки новых методов и технологий для дифференцированного внесения удобрений становятся актуальными и востребованными. Современные прорывы в области сенсорных технологий, искусственного интеллекта и автоматизации сельского хозяйства открывают новые горизонты для точного и адаптивного внесения удобрений. Технологии дифференцированного внесения позволяют анализировать данные о состоянии почвы и растений в реальном времени и регулировать распределение удобрений на основе этих данных. Этот подход становится ключевым аспектом обеспечения продовольственной безопасности в будущем и сохранения здоровья экосистем.

Минеральные удобрения, несомненно, являются неотъемлемой частью современного сельского хозяйства. Тем не менее, их применение требует внимательного рассмотрения, учитывая их потенциальное негативное воздействие на окружающую среду. Путь к более устойчивому будущему лежит в развитии точных и адаптивных технологий внесения удобрений, что позволит оптимизировать использование питательных веществ и снизить негативные последствия. В данном контексте научные исследования, инновации и современные методы земледелия становятся ключевыми компонентами для балансировки между высокой урожайностью и устойчивым управлением природными ресурсами. Таким образом, сельское хозяйство стоит перед вызовом преобразований, и стремление к эффективности и экологической устойчивости должно быть в центре его развития.

Подготовлено по материалам журнала «Наше сельское хозяйство», 2023 год