ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2004, № 12, с. 1440-1446
БИОГЕОХИМИЯ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА
УДК 631.4
ОЦЕНКА СОВРЕМЕННОГО ВКЛАДА УДОБРЕНИИ В АГРОГЕОХИМИЧЕСКИИ ЦИКЛ АЗОТА, ФОСФОРА И КАЛИЯ*
© 2004 г. В. Н. Кудеяров, В. М. Семенов
Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, 142290, Пущино Московской обл., Институтская, 2 Поступила в редакцию 09.06.2004 г.
Дана оценка вклада применения минеральных удобрений в агрогеохимический цикл основных питательных элементов (Ы, Р, К) России и Мира. Показаны особенности использования минеральных удобрений в интенсивном и экстенсивном земледелии, свойственных соответственно развитым и развивающимся странам. Состояние химизации земледелия в России оценивается как кризисное, поскольку вынос основных макроэлементов с урожаями сельскохозяйственных культур значительно превышает их поступление в почву с удобрениями. В результате пахотные почвы России в настоящее время подвергаются широкомасштабной питательной деградации.
Впервые термин "агрогеохимия" был введен Виктором Абрамовичем Ковдой в семидесятых годах прошлого века. Говоря о воздействии средств химизации сельского хозяйства на состояние биогеохимических циклов биофильных элементов, В.А. Ковда неоднократно подчеркивал возрастающую роль минеральных удобрений не только как одного из важнейших факторов повышения производительности сельского хозяйства, но и как источника загрязнения окружающей среды при неправильном использовании удобрений в неоправданно высоких дозах. В.А. Ковда был очень хорошо информирован о состоянии применения средств химизации в мире, поскольку принимал непосредственное участие в создании Международной программы "Человек и Биосфера" ЮНЕСКО и возглавлял Проект 9 "Экологическая оценка последствий использования удобрений и пестицидов". Поэтому не случайно при создании Института агрохимии и почвоведения (ИАП) в системе АН СССР в числе главных научных проблем В.А. Ковда назвал проблему агро-геохимии, то есть изучение воздействия средств химизации сельского хозяйства на биогеохимические циклы биофильных элементов и ксенобиотиков.
Проблема агрогеохимии нашла отражение уже в первых публикациях ИАП АН СССР в 1972 и 1973 гг. [6, 13], а затем в президентском докладе В.А. Ковды на X Международном конгрессе почвоведов в 1974 г. [4]. В том же году на VII Пленуме СКОПЕ (Научный комитет Международного совета научных союзов по проблемам окружающей среды) В.А. Ковда выступил с обобщающим
докладом "Биогеохимические циклы в природе и
*
Работа выполнена в рамках проекта 4.1 Программы 13
Президиума РАН.
их нарушение человеком" [5], в котором, в частности, было показано, что вклад удобрений в приходные составляющие мирового баланса азота и фосфора уже сопоставимы с природными источниками этих элементов. Наряду с положительными и неоспоримыми достоинствами применения удобрений были названы и отрицательные стороны интенсивной химизации земледелия - за-нитрачивание и эвтрофикация природных вод. В.А. Ковда обозначил и другую угрозу нарушения агрогеохимических циклов биофильных элементов, а именно - истощение плодородия в случае систематически неполной компенсации удобрениями элементов минерального питания, расходуемых на производство продукции растениеводства. Истощение плодородия, по В.А. Ковде, - одна из форм антропогенной патологии почвы.
В последующих публикациях ИАП - позднее -ИПФС АН СССР тема агрогеохимии продолжала развиваться учениками В.А. Ковды [3, 7-10, 1315]. В предисловии к книге Кудеярова с соавт. "Экологические проблемы применения удобрений" [9] Ковда окончательно сформулировал концепцию агрогеохимии. К сожалению, в более поздних публикациях других авторов, хотя и используется термин "агрогеохимия", но ссылки на В.А. Ковду отсутствуют.
Вторая половина XX в. стала периодом окончательного перехода земледелия с экстенсивного на интенсивный путь развития. По данным ФАО [18] за период с 1961 г. по 2000 г. площадь пахотных земель в мире увеличилась в 1.1 раза, а производство зерна, картофеля и сахарной свеклы -в 2.4, 1.2 и 1.5 раз, соответственно. Если в 1961 г. средняя урожайность зерновых, картофеля и сахарной свеклы составляла 13.5, 110 и 232 ц/га, то в 2000 г. уже 30.6, 164 и 410 ц/га. Основную роль в
ОЦЕНКА СОВРЕМЕННОГО ВКЛАДА УДОБРЕНИЙ Таблица 1. Применение минеральных удобрений в мире [18]
Год
1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000
Всего 47.0 69.3 91. 4 116. 7 129.6 137. 8 129.7 136. 4
36.6 53. 2 69. 6 8 7 .6 9 4 .4 9 9 .8 9 4 .4 100. 0
Азотные, N 19. 1 31. 8 44. 4 60. 8 70. 4 77. 2 78. 4 81. 6
14.9 24.4 33. 8 45. 6 51. 3 55. 8 57. 0 59. 8
Фосфорные, Р205 15.8 21. 1 25. 6 31. 7 33. 5 36. 1 30. 7 32. 6
12.3 16. 2 19. 5 23. 8 24.4 26. 1 22. 3 23. 9
Калийные, К20 12. 1 16. 4 21. 4 24.2 25. 7 24.7 20. 7 22.2
9 .4 12. 6 16. 3 18. 2 18. 7 17. 9 15. 1 16. 3
Примечание: над чертой - млн. т; под чертой - кг/га пашни.
Таблица 2. Соотношение N : Р2О5 : К20 в структуре применяемых удобрений
Год США Великобритания Китай Россия* В мире
1992 1 : 0.39 : 0.45 1 : 0.29 : 0.35 1 : 0.34 : 0.10 1 : 0.59 : 0.51 1 : 0.42 : 0.28
1996 1 : 0.37 : 0.44 1 : 0.29 : 0.35 1 : 0.32 : 0.10 1 : 0.38 : 0.22 1 : 0.38 : 0.25
2000 1 : 0.37 : 0.43 1 : 0.28 : 0.37 1 : 0.37 : 0.15 1 : 0.29 : 0.19 1 : 0.40 : 0.27
* СССР: 1980 г. - 1 : 0.68 : 0.59, 1985 г. - 1 : 0.70 : 0.62, 1990 г. - 1 : 0.89 : 0.58.
интенсификации земледелия сыграли минеральные удобрения, с помощью которых стало возможным компенсировать расход питательных элементов почвы, отчуждаемых с урожаем, создавать оптимальные для планируемого урожая уровни и соотношения макро- и микроэлементов, оптимизировать процессы круговорота минеральных элементов в системе почва-микроорганизмы-растения, повышать адаптационный потенциал растений к неконтролируемым факторам окружающей среды. С 1961 по 2000 гг. объемы потребления минеральных удобрений в мире увеличились почти в 4.4 раза, достигнув 100 кг/га пахотных земель (табл. 1). При этом потребление азотных удобрений выросло в 7 раз, фосфорных и калийных - в 3 и 2.6 раза. Если в 1961-1965 гг. соотношение N : Р205 : К20 в структуре применяемых удобрений составляло 1 : 0.88 : 0.68, то в 1990 г. - 1 : 0.47 : 0.32, а в 2000 г. - 1 : 0.40 : 0.27 (табл. 2). Опережающий рост применения азотных удобрений был связан не только с усилением дефицита доступного азота в сельскохозяйственных почвах, но и с открывшейся возможностью быстрого увеличения урожайности культур и повышения рентабельности земледелия в целом, поскольку оплата азотных удобрений прибавкой урожая, как известно, выше окупаемости фосфорных и калийных. Вычисленные коэффициенты корреляции показывают более тесную зависимость увеличения за 1961-2000 гг. среднемировой
урожайности картофеля, сахарной свеклы и зерновых культур от роста насыщенности пашни азотом удобрений (г = 0.83 - 0.97), чем фосфором (г = 0.77 - 0.84) или калием (г = 0.66 - 0.68).
С другой стороны, в отличие от фосфорных и калийных удобрений, потребление которых во многом лимитировалось объемами добычи и эк-порта-импорта готовой продукции, производство и применение азотных удобрений наращивалось как индустриально развитыми, так и развивающимися странами благодаря доступности технологий искусственного синтеза аммиака и карбамида, а также благоприятной конъюнктуры рынка энергетических источников в 60-70-х годах. Карбамид преобладает в ассортименте азотных удобрений, применяемых в Китае, составляя 60%, тогда как европейские страны (например, Великобритания, Франция) традиционно предпочитают аммиачную селитру, на которую приходится 44-56% технического азота. В США доля потребляемого карбамида в 2000 г. достигла 18% по сравнению с 4% в 1965 г., а аммиачной селитры -снизилась с 12 до 5%. Во всех странах мира расширяется поступление азота в виде известково-ам-миачной селитры, сложных удобрений. Потребление сернокислого аммония в настоящее время не превышает 1-2%.
Политическая и экономическая дезинтеграция СССР, ведущего производителя и потребителя минеральных удобрений, безусловно, была одной
Таблица 3. Ведущие производители и потребители минеральных удобрений ]
мире
N Р9О5 К2О
Год
страна млн. т страна млн. т страна млн. т
Производство
1990 Китай 14.9 США 10.1 СССР 9.04
СССР 13.1 СССР 8.96 Канада 7.09
США 13.1 Китай 4.20 Германия 4.97
Индия 6.99 Индия 2.08 Франция 1.29
2000 Китай 21.6 США 7.25 Канада 9.17
Индия 10.9 Китай 6.69 Россия 3.72
США 9.90 Индия 3.75 Беларусь 3.37
Россия 5.45 Россия Потребление 2.32 Германия 3.41
1990 Китай 19.6 СССР 7.82 СССР 5.08
США 10.2 Китай 5.85 США 4.53
СССР 8.73 США 3.81 Франция 1.84
Индия 7.56 Индия 3.12 Индия 1.33
2000 Китай 22.1 Китай 8.60 США 4.47
Индия 10.9 Индия 4.21 Китай 3.47
США 10.5 США 3.86 Бразилия 2.56
Франция 2.32 Бразилия 2.34 Индия 1.57
Пакистан 2.26 Австралия 1.10 Франция 1.03
Индонезия 1.96 Франция 0.80 Малайзия 0.64
Россия 0.96 Россия 0.28 Россия 0.18
из главных причин замедления или даже уменьшения их использования в мире на протяжении последнего десятилетия (табл. 1). В 1985 г. в СССР выпускалось в пересчете на питательные вещества 14.2, 7.8, 10.4 млн. т азотных, фосфорных и калийных удобрений, а в 1990 г. - 13.1, 8.96 и 9.04 млн. т, соответственно (табл. 3). Поставки азота, фосфора и калия удобрений в агропромышленный комплекс страны составляли 11.0, 7.6, 6.8 млн. т в 1985 г. и 8.73, 7.82, 5.08 млн. т - в 1990 г. В середине 80-х годов СССР опережал Китай в 1.2 раза по производству азотных удобрений, производил в 1.6 раза больше калийных, чем Канада, и одинаковое с США количество фосфорных удобрений. В 1990 г. СССР сохранял первое место в мире по производству калийных удобрений, но уступал Китаю и США соответственно по выпуску азотных и фосфорных удобрений (табл. 3). Ориентация тукового производства СССР на внутренний рынок позволяла обеспечивать наибольшие в мире объемы потребления фосфора и калия отечественным агропромышленным комплексом, а также занимать второе-третье места после Китая и США по использованию азотных удобрений.
Суммарное производство азотных, фосфорных и калийных удобр
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.