Значение удобрений и их мировое производство
С 1950 по 1999 г. количество «едоков» на планете увеличилось в два с лишним раза и составило 6 млрд., а в 2012 г. – 7 млрд. человек. По прогнозам к 2025 г. численность населения достигнет 8,45 млрд. человек. Естественно, с ростом населения увеличивается потребность в продовольствии. Специалисты считают, что ежегодный прирост продуктов питания должен в ближайшие десять лет составлять 3– 4%.
Увеличить производство продуктов питания возможно двумя путями, расширяя посевные площади или повышая урожайность сельскохозяйственных культур. Увеличение посевных площадей ограничено пространственно, а кроме того, связано с большими затратами.
Ученые по-разному оценивают значение удобрений в повышении урожайности. По оценке американских ученых, за счет удобрений получают 41% прироста урожайности, французские специалисты считают, что 50–70%. По данным академика РАСХН В. Г. Минеева, удобрения повышают продуктивность дерново-подзолистых почв на 55%, серых лесных – на 28 и черноземов – на 20% . По данным Института агрохимии им. Д. Н. Прянишникова, 1 кг азотных удобрений увеличивает сбор пшеницы с 1 га на 4,5 – 8 кг, 1 кг фосфорных (Р2О5) – на 4–7,3 и 1 кг калийных (К2О) – на 2,2–3,7 кг, а урожайность картофеля от каждого килограмма азота, фосфора и калия повышалась соответственно на 100–120, 50– 60 и 40–50 кг.
Отец «зеленой революции» лауреат Нобелевской премии Норман Борлауг считает, что не менее 50 % увеличения урожаев в XX в. является следствием применения удобрений. Он отмечал, что одним из наиболее важных факторов, ограничивающих урожай сельскохозяйственных культур в мире, и в следующем столетии будет плодородие почвы.
В развивающихся странах применение удобрений с 60-х годов до конца ХХ в. увеличилось почти в 15 раз и составило 140 – 160 кг/га NPK, за это время валовые сборы зерна возросли с 310 до 980 млн. т, т. е. утроились. По прогнозам в развивающихся странах к 2020 г. применение минеральных удобрений превысит 12 млн. т, что составит около 60% мирового потребления.
По данным Института почвоведения и агрохимии НАН Беларуси, 1 кг азота, фосфора и калия (NPK) при оптимальных дозах увеличивает урожайность зерновых на 6,5–9,0 кг/га, картофеля – на 20 и сахарной свеклы – на 30 кг/га. Внесение 1 т органических удобрений дает прибавку 15–25 кг зерна, 105 – картофеля, 125 кг сахарной свеклы, кукурузы на силос 190 кг зеленой массы, всех культур на пашне – 30 к. ед.
Ухудшение состояния окружающей среды заставляет человечество искать способы снижения экологической нагрузки на природу и человека. В качестве одного из таких способов рассматривается отказ от применения минеральных удобрений из-за возможного негативного влияния на качество растениеводческой продукции и использование только органических удобрений.
По заданию ФАО анализировались последствия перехода на органическое (альтернативное) земледелие. Опыты показали, что урожайность зерновых в этом случае понизится на 10–20 %, картофеля и сахарной свеклы – на 35%. Пока нет неопровержимых данных и о том, что при альтернативном земледелии улучшается качество продукции.
Таким образом, повышение урожайности сельскохозяйственных культур напрямую связано с минеральными удобрениями, правильное применение которых, кроме того, улучшает качество продукции. Так, внесение азотных удобрений повышает содержание белка в зерне на 1–3%. Если бы в мире в целом содержание белка в зерне удалось повысить на 1 %, его сбор увеличился бы на 12 млн. т, при сегодняшнем дефиците сегодня 10 млн. т. Внесение фосфорных и калийных удобрений способствует повышению накопления крахмала в картофеле, сахара в корнеплодах сахарной свеклы, увеличивает выход волокна в прядильных и жира в масличных культурах. Однако неправильное (несбалансированное) применение удобрений чревато ухудшением качества растениеводческой продукции.
Минеральные удобрения и известкование стабилизируют содержание гумуса в почве, способствуя увеличению количества пожнивных и корневых остатков. Удобрение почвы положительно влияет на ее водный режим, создает условия для более продуктивного использования растениями влаги. На это обращал внимание еще К.А. Тимирязев. По данным И.С. Шатилова, озимая пшеница на удобренных землях использовала влаги в 1,8 раза меньше, чем на неудобренных.
С 1905 по 1960 г. в мире производилось больше фосфорных удобрений. Так, в 1905–1906 гг. было произведено 336 тыс. т азота, 1047 тыс. т Р2О5 и 515 тыс. т К2О, а в 1959–1960 гг. – 9537, 9747 и 8128 тыс. т соответственно. В 1999 г. было получено 79 189 тыс. т азота, 37 393 тыс. т Р2О5 и 26 886 тыс. т К2О или в сумме 143 468 тыс. т NPK.
Долгое время лидером в производстве минеральных удобрений в мире был СССР, где в 1988 г. было произведено 37,1 млн. т NPK. В 1990 г. в СССР производство минеральных удобрений снизилось до 31,7 млн. т. В США в этом году было получено 23 млн. т, Китае – 19, Франции –3,7 и Германии – 2,7 млн. т минеральных удобрений.
За 20 лет (с 1970 по 1990 г.) внесение минеральных удобрений в мире на 1 га пашни возросло почти в два раза (с 53,7 до 102,6 кг NPK).
В бывшем СССР применение удобрений с 1970 по 1990 г. на 1 га возросло более чем в 2 раза (с 45,3 до 96,5 кг). В Восточной Европе применение удобрений практически не изменилось (193,3 и 142,1 кг NPK на 1 га). В то же время в Западной Европе в этот промежуток времени применение удобрений возросло с 217,7 до 251,3 кг NPK.
После распада СССР в 1991 г. экономический спад охватил страны Восточной Европы и республики бывшего Советского Союза.
В большинстве стран северной и северо-западной части Европы потребление удобрений интенсивно нарастало до 70-х годов в основном за счет использования фосфорных и калийных удобрений, что способствовало существенному улучшению обеспеченности почв фосфором и калием. В таких развитых Европейских странах, как Нидерланды, Финляндия, Швеция, ФРГ, а также Япония, объемы применения фосфорных удобрений в основном стабилизировались уже в 1983–1985 гг.
В последнее время использование фосфорных удобрений в западноевропейских странах снизилось, что обусловлено главным образом уменьшением потребности в них. Внесение на протяжении длительного времени высоких доз фосфорных удобрений и навоза привело к накоплению в почвах фосфатов и повысило обеспеченность доступным фосфором. В результате в Нидерландах, Германии, Швеции, Финляндии и других странах почвы со средней и высокой обеспеченностью фосфором занимают около 80–90% сельскохозяйственных земель. При поддерживающей системе применения удобрений на почвах средне- и высокообеспеченных элементами питания потребность в фосфорных удобрениях снижается.
Получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур, воспроизводство и рациональное использование плодородия почв невозможно без научно обоснованного разумного использования агрохимических средств. Некоторые политики, в том числе и от науки, небезуспешно убеждают во вреде минеральных удобрений и пестицидов для человека и окружающей среды, хотя самые развитые и благополучные страны используют их в наибольших количествах (например, Япония – страна долгожителей).
Основные проблемы экологического неблагополучия в АПК связаны не столько с химическими загрязнениями, сколько с преобладанием экстенсивного хозяйствования и недостаточным применением удобрений и других средств химизации. Многочисленные исследования в длительных стационарных опытах показали, что удобрения – основной фактор получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур, улучшения агрохимических, физико-химических, физических и иных свойств почвы. Развитые страны это поняли давно, и у них стоит проблема не нехватки продуктов питания, а, наоборот имеет место их перепроизводства.
В мире в последнее время сохраняется тенденция роста производства и применения минеральных удобрений (табл. 1.1). Объем применения минеральных удобрений в 1988–2006 гг. составил 136,93 млн. тонн, а в 2008 – 2009 гг. – 174,7 млн. т. По прогнозам Международной ассоциации производства удобрений, в 2012 – 2013 гг. применение минеральных удобрений составит 194,3 млн. т. По данным ФАО мировое производство зерна в 2008 г. составило 2175 млн. тонн.
Таблица 1.1. Применение удобрений в мире, млн. т питательных элементов
(по данным ФАО)
| Годы | N | P2O5 | K2O | Всего NPK |
| 1920–1921 | – | 1,73 | – | 1,73 |
| 1930–1931 | 1,30 | 2,77 | 1,39 | 5,46 |
| 1960–1961 | 10,83 | 10,73 | 8,48 | 30,04 |
| 1970–1971 | 31,75 | 21,11 | 16,29 | 69,15 |
| 1980–1981 | 60,78 | 32,04 | 24,39 | 117,21 |
| 1988–2006 | – | – | – | 136,93 |
| 2008–2009 | 103,5 | 41,2 | 30,0 | 174,7 |
| 2012–2013 (прогноз)* | 115,6 | 45,7 | – | 194,3 |
* По данным Международной ассоциации производства удобрений
Среди частей света больше всего удобрений применяется в Азии. Далее идет Северная Америка (табл. 1.2).
Таблица 1.2. Применение удобрений в различных частях света
(1988–2006 гг.), млн. т
| Части света | N | P2O5 | K2O | Всего NPK |
| Азия | 42,77 | 15,66 | 6,87 | 65,3 |
| Северная Америка | 12,87 | 4,52 | 4,81 | 22,20 |
| Латинская Америка | 4,71 | 3,47 | 3,08 | 11,26 |
| Западная Европа | 9,96 | 3,50 | 4,11 | 17,57 |
| Центральная Европа | 4,71 | 1,29 | 1,50 | 7,50 |
| Другие | 7,16 | 4,44 | 1,50 | 13,0 |
| Всего… | 136,93 |
По объему производства и применения удобрений на первом месте находится Китай, который производит 27582 тыс. тонн минеральных удобрений в год и применяет 36500 тыс. тонн. На втором месте по производству (26977 тыс. тонн) и применению удобрений (20200 тыс. тонн) находятся США.
По интенсивности применения минеральных удобрений в расчете на 1га пашни порядок первых десяти стран распределился следующим образом: Малайзия – 630 кг/га, Голландия – 570, Корея – 534, Иордания – 520, Бельгия – 429, Египет – 426, Новая Зеландия – 424, Япония – 396, Великобритания – 365, Колумбия – 297; в мире (в среднем) – 98 кг/га.
Данные табл. 1.3 свидетельствуют о том, что между дозами применяемых удобрений на 1 га пашни и урожайностью существует четкая связь. Самые высокие дозы минеральных удобрений применяют в Нидерландах, Великобритании и Франции. Урожайность зерновых в этих странах также самая высокая и составляет соответственно 82,9 и 73,2 и 70,8 ц/га (табл. 1.3).
Среди применяемых удобрений в странах Европы преобладают азотные удобрения. Это связано с тем, что при наличии влаги азот занимает первое место по действию на урожайность сельскохозяйственных культур и качество продукции. Меньше всего применяется фосфорных удобрений, что обусловлено дефицитом фосфорных удобрений в мировом земледелии. Невысоки в большинстве стран Европы и дозы калийных удобрений.
В Китае уровень применения минеральных удобрений повысился до 270 кг/га NPK при урожайности зерновых более 40 ц/га. В США применяется около 150 кг/га NPK при урожайности зерновых 50 ц/га. Кукуруза в этой стране возделывается на площади около 30 млн. га при урожайности зерна 80 ц/га.
В последние десятилетия земледельцы многих стран с интенсивным ведением сельского хозяйства по-новому оценивают значение органических удобрений. Будучи эффективным средством повышения плодородия почв и источником питания для сельскохозяйственных растений, навоз, торф, сапропель и другие виды органических удобрений способствуют закреплению в почве радиоактивных веществ, тяжелых металлов и некоторых пестицидов. В год в целом на планете в почву вносится около 25 млрд. т органических удобрений (в пересчете на стандартный навоз) или примерно 15 т на 1 га пашни. Больше всего они используются в Нидерландах – около 70 т/га, Англии – 25 и США – 14 т/га. В среднем по всем странам мира с органическими удобрениями в почву поступает питательных элементов больше, чем с минеральными (исключение составляют государства Европы и США).