Агрохимия, 2024, № 11
научный журнал
Покупка
Новинка
Издательство:
Наименование: Агрохимия
Год издания: 2024
Кол-во страниц: 100
Дополнительно
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Российская академия наук АГРОХИМИЯ № 11 2024 Ноябрь Журнал основан в январе 1964 г. Выходит 12 раз в год ISSN 0002-1881 Журнал издается под руководством Отделения биологических наук РАН, Всероссийского научного-исследовательского института фитопатологии Главный редактор А.П. Глинушкин Редакционная коллегия: Белошапкина О.О., Гамзиков Г.П., Гудков С.В., Дорожкина Л.А., Завалин А.А. (зам. главного редактора), Захаренко В.А., Когут Б.М., Козлов В.А., Кудеяров В.Н. (зам. главного редактора), Кучин А.В., Лукин С.В., Лукин С.М., Минкина Т.М., Налиухин А.Н., Пасынков А.В., Персикова Т.Ф., Романенков В.А., Семенов В.М., Убугунов Л.Л., Фесенко С.В., Фрид А.С. (зам. главного редактора), Черников В.А., Шафран С.А., Шеуджен А.Х. Зав. редакцией А.А. Сарычева E-mail: j.agrochem@mail.ru Перепечатка журнала, отдельных статей, а также фрагментов из них без разрешения редакции запрещается Москва ФГБУ “Издательство “Наука” © Российская академия наук, 2024 © Редколлегия “Агрохимия” (составитель), 2024
СОДЕРЖАНИЕ Номер 11, 2024 Пути повышения эффективности использования карбамида А. А. Завалин, Л. А. Свиридова 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ Удобрения Влияние возрастающих доз азотных удобрений на продуктивность полевых культур и калийный режим дерново-подзолистой почвы М. Т. Васбиева 12 Влияние удобрения, предшественника и срока посева на продуктивность яровой пшеницы в трехпольных севооборотах О. В. Волынкина, А. Н. Притчин 19 Влияние длительного применения минеральных удобрений и последействия извести на продуктивность агроценозов европейского Севера Н. Т. Чеботарев, О. В. Броварова, А. М. Турлакова 26 Пестициды Чувствительность возбудителя карликовой ржавчины ячменя (Puccinia hordei G.H. Otth.) к фунгицидам – производным триазолов и стробилуринов М. С. Гвоздева, А. В. Данилова, О. А. Кудинова, В. Д. Руденко, Г. В. Волкова 32 Моделирование механизмов блокирования ферментов, разрушающих пиретроиды, веществами-синергистами из группы бензодиоксоланов П. П. Муковоз, Р. И. Александров, В. Л. Семенов, С. А. Пешков, А. Н. Сизенцов, Л. Р. Валиуллин, В. П. Муковоз, Ю. И. Мешков 39 Агроэкология Влияние умеренного и сильного натрий-хлоридного засоления на рост и фотосинтетический аппарат растений ячменя и пшеницы К. Б. Таскина, Н. М. Казнина, А. Ф. Титов 47 ОБЗОРЫ Медь в почве агроэкосистем виноградников: современный взгляд на проблему И. В. Андреева, В. В. Габечая 56 Управление микробным блоком биогеохимического круговорота хлорорганических пестицидов в агроэкосистемах. Сообщение 2. Биоремедиация экосистем, загрязненных ХОП В. Н. Башкин, Р. А. Галиулина 81
Contents No. 11, 2024 Ways to Increase the Effectiveness of Using Urea A. A. Zavalin, L. A. Sviridova 3 EXPERIMENTAL ARTICLES Fertilizers Influence of Increasing Doses of Nitrogen Fertilizers on the Productivity of Field Crops and the Potassium Regime of Sod-Podzolic Soil M. T. Vasbieva 12 Influence of the Predecessor, Sowing Period and Fertilizer in Wheat Productivity in Three-Field Crop Rotations O. V. Volynkina, A. N. Pritchin 19 Impact of Long-Term Use of Mineral Fertilizers and After-effects of Lime on the Productivity of Agrocenoses in the European North N. T. Chebotarev, O. V. Brovarova, A. M. Turlakova 26 Pesticides Sensitivity of the Pathogen of Barley Brown Rust (Puccinia hordei G.H. Otth.) to Fungicides – Derivatives of Triazoles and Strobilurins M. S. Gvozdeva, A. V. Danilova, O. A. Kudinova, V. D. Rudenko, G. V. Volkova 32 Modeling of Mechanisms for Blocking Pyrethroid-Destroying Enzymes with Synergistic Substances from the Benzodioxolane Group P. P. Mukovoz, R. I. Alexandrov, V. L. Semenov, S. A. Peshkov, A. N. Sizentsov, L. R. Valiullin, V. P. Mukovoz, Yu. I. Meshkov 39 Agroecology Comparative Study of the Effect of Moderate and Strong Sodium Chloride Salinization on Growth and Photosynthetic Apparatus of Cultivated Cereals K. B. Taskina, N. M. Kaznina, A. F. Titov 47 REVIEWS Copper in the Soil of Agroecosystems of Vineyards: a Modern View of the Problem I. V. Andreeva, V. V. Gabechaya 56 Control of the Microbial Block of the Biogeochemical Cycle of Organochlorine Pesticides in Agroecosystems. Message 2. Bioremediation of Ecosystems Contaminated with OCPs V. N. Bashkin, R. A. Galiulina 81
АГРОХИМИЯ, 2024, № 11, с. 3–11 УДК 631.8:631.84 ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КАРБАМИДА§ © 2024 г. А. А. Завалин1,*, Л. А. Свиридова1 1Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им. Д.Н. Прянишникова 127434 Москва, ул. Прянишникова, 31а, Россия *E-mail: zavalin.52@mail.ru Использование пролонгированных азотных удобрений позволяет сократить дозы на 20–30% и расходы на их применение. Применение пролонгированных форм азотных удобрений улучшает качество растительной продукции, снижая в ней содержание нитратов. Используются различные модификации карбамида: удобрения пролонгированного действия за счет слабой растворимости гранул, капсулированные удобрения, удобрения, модифицированные ингибиторами уреазы и нитрификации, удобрения с контролируемым высвобождением элементов питания, биомодифицированные удобрения, удобрения на матрице. Применение таких удобрений обес- печивает повышение коэффициента использования растениями азота удобрения, снижает его газообразные потери, увеличивает урожайность сельскохозяйственных культур. Кроме того, использование модифицированных форм карбамида снижает негативное воздействие на окружающую среду. Выделение газообразных форм азота при применении капсулированного карбамида с ингибиторами уреазы и нитрификации проходит в 2 раза медленнее. Эффективность использования модифицированного ингибиторами карбамида, по данным вегетационных и полевых опытов на яровой пшенице, выражалась в прибавке урожайности зерна на 9–12%, коэффициент использования азота удобрений (КИ) был больше на 16–27%. Прибавка урожайности зерна озимой пшеницы может составлять 5–21%, коэффициент использования азота (КИ) может быть на 5–18% больше. Урожайность кукурузы может быть больше на 6–17%, КИ азота растением – увеличиться на 17–20%. Прибавка урожайности риса при использовании карбамида с ингибиторами нитрификации или уреазы варьирует от 3 до 23, листового салата – 11, картофеля – 10–11%. Ключевые слова: карбамид, модифицированный карбамид, урожайность и качество продукции, коэффициент использования азота (КИ), потери азота удобрений. DOI: 10.31857/S0002188124110017, EDN: AINVTU ВВЕДЕНИЕ Одна из важных задач современного земледелия заключается в рациональном природопользовании, улучшении экологической обстановки и обеспечении продовольственной безопасности. В этой связи актуальным является разработка и применение нового поколения удобрений, позволяющих повысить эффективность их использования и уменьшить нагрузку на биосферу [1]. По данным международной ассоциации производителей минеральных удобрений (International Fertilizer Association (IFA)), прогнозируют ежегодный рост спроса на минеральные удобрения. Ведущая роль на мировом рынке агрохимикатов принадлежит азотным удобрениям. К 2027 финансовому году потребление N-удобрений достигнет 115 млн т, что на 9.4 млн т, или на 9%, больше, чем в 2022 г. § Работа выполнена за счет гранта РНФ № 24-16-00068. Потребление Р-удобрений достигнет 50.2 млн т, что на 6 млн т, или на 14%, больше, чем в 2022 г., потребление калийных удобрений – 40.6 млн т, что на 5.1 млн т, или на 14%, больше, чем в 2022 г. [2, 3]. По данным [4], производство продовольствия в мире без использования минеральных удобрений составило бы только половину от нынешнего объема. В Российской Федерации в 2023 г. производство всех видов минеральных удобрений достигло 26 млн т действующего вещества, это на 10.3% больше, чем в предыдущем году, при этом выпуск N-удобрений составил 12.5 млн т, или на 5.2%, больше 2022 г., в физическом весе это достигло 28 млн т, что больше предыдущего года на 6% [5]. Несмотря на высокий объем производства азотных удобрений проблема баланса азота в земледелии остается не решенной, поскольку потери азота из удобрений вследствие денитрификации, улетучивания аммиака при поверхностном внесении амидных удобрений 3
ЗАВАЛИН, СВИРИДОВА NO3. Ионы NH4 + и NO3 – являются основными формами поглощения растениями азота и основными показателями для оценки способности почвы обес- печивать растения азотом [16, 17]. В опытах с применением меченых атомов15N было показано, что зерновые культуры усваивают всего 30% азота минеральных удобрений, до 50% внесенного азота закрепляется в почве и ≈30% теряется в форме аммиака. Внесение карбамида приводит к подщелачиванию верхнего слоя почвы в результате накопления аммония, увлажнение удобренной почвы подкисляет ее в результате накопления нитратов в процессе нитрификации азота карбамида [18–20]. без заделки, вымывания нитратной формы азота из корнеобитаемого слоя почвы вследствие нитрификации варьируют в широком интервале и могут достигать 50% и более от внесенной дозы, в свою очередь коэффициент использования растениями азота минеральных удобрений (КИ), как правило, не превышает 50–60% [6]. В этой связи повышение эффективности использованиями растениями применяемых азотных удобрений – проблема, которая существовала десятилетиями и остается актуальной в настоящее время [7–9]. В нашей стране в ассортименте минеральных удобрений основную долю занимает аммиачная селитра (39%), 2-е место принадлежит карбамиду (5%) [10]. Цель работы – анализ результатов полевых, микрополевых и вегетационных опытов по повышению использования растениями азота карбамида (мочевины). Исходной базой работы послужили результаты полевых, микрополевых и вегетационных опытов по оценке эффективности применения карбамида, опубликованные в отечественных и зарубежных источниках. В процессе исследования использовали метод сравнения и экспертную оценку. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КАРБАМИДА При поверхностном использовании обычного карбамида основные газообразные потери азота происходят в первую неделю после внесения, затем выделение аммиака значительно снижается, т. к. бóльшая часть азота переходит в нитратную форму в результате нитрификации. Через 2–3 нед выделение NН3 из почвы прекращается совсем. Максимальные потери азота удобрений в форме NН3 наблюдают при поверхностном внесении карбамида и на глубину до 5 см, а при глубокой заделке на глубину до 20 см потери газообразного азота практически исключаются [18, 19]. Это происходит в результате снижения интенсивности микробиологических процессов и поглощения газов большим слоем почвы. Потери NH3 из карбамида при 75% полной влагоемкости (ПВ) снижаются в 1.5 раза. При рН 8.0 почвенной среды потери азота в форме NН3 достигают 60%. При температуре воздуха 7°С потери аммиака из карбамида бывают <5%, при 28–32°С выделение NH3 из почвы увеличивается [21, 22]. Повышение эффективности использования карбамида может быть решено различными путями, направленными на сокращение возможных непроизводительных потерь азота и воздействия на окружающую среду, что наиболее актуально при применении азотных удобрений, в первую очередь карбамида, азот которого помимо иммобилизации подвержен денитрификации, улетучиванию NH3 и вымыванию азота в форме NO3 – [11]. По состоянию на сегодняшний день, практически под все сельскохозяйственные культуры практикуют дробное внесение минеральных удобрений (основное, пред- и припосевное, подкормки). Такая практика способствует равномерному поступлению питательных веществ на протяжении всего онтогенеза и снижает антропогенную нагрузку на окружающую среду, однако возрастают затраты на применение удобрений. Неиспользованный растениями азот может оказывать негативное воздействие на окружающую среду. В частности, избыток азота, вносимого в почву, выбрасывается в атмосферу в виде парниковых газов – закиси азота (N2O) и аммиака (NH3), вызывая загрязнение воздуха, а потери в результате выщелачивания нитратов приводят к загрязнению подземных вод и эвтрофикации [16, 23, 24]. Использование пролонгированных азотных удобрений позволяет сократить дозы на 20–30% и расходы на их применение. Внесение пролонгированных форм азотных удобрений улучшает качество растительной продукции, снижая в ней содержание нитратов [25]. Карбамид (46% N) в настоящее время является основным видом азотных удобрений, используемых во всем мире, на его долю приходится 73.4% всех применений азотных удобрений в мире [12–14]. При применении в качестве удобрения азот карбамида становится доступным для растений только благодаря активности фермента уреазы [15]. Уреаза – широко распространенный экзофермент, выделяемый многими бактериями и растениями, который катализирует гидролиз мочевины с образованием аммиака и двуокиси углерода. Аммиак, скорее всего, улетучится в атмосферу, если он не вступит в реакцию с водой с образованием аммония (NH4 +). Аммоний является доступным для растений источником азота, аммиак – нет. Далее происходит окисление аммиака до нитрита (промежуточная реакция) и в конце – до нитрата. В ходе этих процессов потери внесенного азота могут составлять в зависимости от почвенных условий и климата до 20–60% в виде NH3, 2–4% – в форме N2O, 20–40% – в виде NO и до 60% – в виде АГРОХИМИЯ № 11 2024
ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КАРБАМИДА 5 Предложены различные “добавки” для совместного применения с карбамидом, чтобы уменьшить потери азота. Многие из таких продуктов предназначены для ингибирования одного или нескольких биохимических процессов в почве. Различные рецептуры и комбинация этих продуктов нацелены на уменьшение выщелачивания NO3 – и потери NH3 при улетучивании [26]. Пути (приемы) повышения эффективности N-удобрений можно разделить по механизму их действия: удобрения пролонгированного действия за счет слабой растворимости (мочевинно-формальдегидное удобрение, изобутилдендимочевина, кротонилидендимочевина) [27, 28], капсулированные удобрения, содержащие оболочку, которая покрывает гранулу удобрения и является барьером при взаимодействии с почвенным раствором [29–31], удобрения, модифицированные ингибиторами уреазы и нитрификации [17, 32, 33], удобрения с контролируемым высвобождением элементов питания [34, 35], биомодифицированные удобрения (содержат “биокапсулу” – бактериальный препарат в виде сухого порошка, нанесенный на гранулы минерального удобрения) [36–38], удобрения на матрице, состоящей из коры древесных растений, сапропеля, лигнина, струвита, монтмориллонита и др. (матрица постепенно разлагается, высвобождая элементы питания удобрения) [39–41]. между внесением и усвоением их растениями, повышается коэффициент их использования растениями, улучшается качество продукции, снижаются трудозатраты. Гранулированные удобрения содержат оболочки, которые состоят из минеральных солей (фосфатов, силикатов и др.), элементарной серы, соединений кальция и магния, органических полимеров (полиуретана, полиэтилена, фенолформальдегидных смол, полисахаридов и др.). Капсулирование ограничивает контакт удобрения с почвой и микроорганизмами, уменьшая потери азота за счет биологических и химических процессов и вымывания, способствуют снижению эмиссии N2O на 31–35% и потери аммиака на 15–78%, тем самым усиливая потребление азота растениями на 12–70% [44–47]. Удобрения с покрытием гранул обеспечивают прибавку урожайности сельскохозяйственных культур на уровне 8–35% [48, 49]. Например, урожайность картофеля на 20.7% была больше при применении капсулированного карбамида. В клубнях содержание нитратного азота снижалось на 27.5%, содержание крахмала увеличивалось на 10.8% [50]. Капсулированный карбамид с покрытием гранул монокальцийфосфатом обеспечивает высокий урожай зерна яровой пшеницы и улучшает показатели качества семенного материала, позволяет более равномерно обеспечивать растения пшеницы азотом и повысить коэффициент его использования растениями из карбамида [31]. Капсулирование гранул карбамида силикатом кальция увеличивает механическую прочность гранул на 34.6 г/гранулу, уменьшает их растворимость в 3–4 раза [30]. Получены пролонгированные азотно-магниевые удобрения путем “цементирования” промышленных быстрорастворимых азотных удобрений (карбамида, аммиачной селитры) гидроксосолями магния (“цементом Сореля”). Прочность гранул азотно-магниевых удобрений значительно больше, а скорость растворения меньше в 10–50 раз. Удобрения существенно увеличивают урожай зерна яровой пшеницы, ячменя и зеленой массы суданской травы на 5–49% [27]. Удобрения пролонгированного действия за счет слабой растворимости. Эти удобрения могут оказывать положительное влияние (последействие) в последующие годы. В карбамидно-формальдегидном удоб- рении (КФУ) осуществляется оптимизированное соотношение “быстрорастворимого” и “медленнорастворимого” азота для различных групп сельскохозяйственных культур по продолжительности их роста (с коротким, средним и продолжительным периодом вегетации). Пролонгированное КФУ наряду с другими основными промышленными азотными удобрениями (аммиачной селитрой и карбамидом) оказывает положительное воздействие на жизнедеятельность почвенных микроорганизмов, и поэтому деградация углеводородов в загрязненной почве значительно больше [28]. Скорость растворения гранул пролонгированного удобрения (КМУ) с использованием каустического магнезита (MgO) меньше в 10– 50 раз по сравнению с карбамидом. Прочность гранул КМУ больше в 2–3 раза, что существенно уменьшает пылеобразование и слеживаемость удобрения [42]. Показано, что КФУ положительно влияло на прирост диаметра стволика сеянцев ели европейской, сосны обыкновенной, лиственницы сибирской [43]. Капсулированные удобрения. Это медленнодействующие удобрения, имеют ряд преимуществ перед обычными формами. При их использовании уменьшаются потери питательных элементов в период Удобрения, модифицированные ингибиторами уреазы и нитрификации. Использование удобрений, содержащих ингибиторы, снижает потери азота в результате ингибирования уреазой гидролиза мочевины до NH3 и CO2, а ингибиторы нитрификации подавляют активность нитрифицирующих бактерий и снижают концентрацию нитратного азота в почве [51]. В качестве ингибиторов уреазы используют различные соединения: N-(n-butyl) thiophosphoric triamide (NBPT), N-(n-propyl) thiophosphoric triamide (NPPT), N-phenylphosphoric triamides (2-NPT), Hydroquinone (HQ), Phenyl phosphorodiamidate (PPD/ PPDA), Thiosulphate ammonium (ТА) замещенные фосфороди-и-триамидаты (RO-PO(NH)), алкилбензилдиметиламмония хлорид (ABDMAC), АГРОХИМИЯ № 11 2024
ЗАВАЛИН, СВИРИДОВА с ингибитором уреазы карбамида снижает в листьях салата содержание нитратного азота на 120 и 138% по сравнению с обычным карбамидом [69]. Эффективность использования модифицированного ингибиторами карбамида, по данным вегетационных и полевых опытов на яровой пшенице, выражена в прибавке урожайности зерна на 9–12%, коэффициент использования азота удобрений (КИ азота) на 16–27% был больше [29, 70]. Прибавка урожайности зерна озимой пшеницы может составлять 5–21%, КИ азота при этом на 5–18% больше [57, 71]. Урожайность кукурузы была больше на 6–17%, КИ азота растением – больше на 17–20% [17, 32]. Прибавка урожайности риса при использовании карбамида с ингибиторами нитрификации или уреазы варьировала от 3 до 23% [17, 33, 71], листового салата – 11% [69], картофеля – 10–11% [50, 68]. По данным [68], ранние и среднеранние сорта картофеля с вегетацией 85–95 сут практически не реагировали на применение карбамида с ингибитором уреазы. Однако увеличивалась урожайность среднеспелых и среднепоздних сортов с периодом активной вегетации 105–115 сут на низкоплодородной почве на 4.1–4.4 т/га (на 9.6–11.1%), на высокоплодородной почве – на 2.5–2.8 т/га (на 5.5–6.5%) по сравнению с традиционной формой удобрения. Применение биохимических ингибиторов признано целесообразной мерой для повышения эффективности использования растениями азота удобрений, уменьшения загрязнения окружающей среды соединениями азота, достижения благоприятной его циркуляции в экосистемах, снижения нитратного загрязнения продукции. Эти удобрения считаются самыми эффективными из доступных для фермеров на сегодняшний день [17, 60, 72]. дидецилдиметиламмония хлорид (DDDMAC), гумат натрия, парааминофенол (PAP), другие органические вещества. Для ингибирования нитрификации используют следующие вещества: dicyandiamide (DCD), 3,4-dimethylpyrazole phosphate (DMPP), 2-chloro-6-(trichloromethyl) pyridine (Nitrapyrin), 4,6-dichloro-2-trichloromethylpyridine (DCTCMP), Ammonium–thiosulphate (ATS), 1H-1,2,4-triazole, 3-methylpyrazole (3-MP), 2-amino-4-chloro-6-methyl-pyrimidine (AM). В дополнение могут добавлять также сульфат меди (II) – фунгицид или борную кислоту – активатор роста растений [52–56]. Введение ингибитора уреазы в традиционное удобрение карбамид обеспечивает выровненный доступ минеральных форм азота для растений в почве в течение вегетации, позволяет сократить кратность применения, что исключает проведение дополнительных подкормок. Процесс поглощения азота карбамида в виде молекул становится пролонгированным, при припосевном внесении карбамида снижается неблагоприятное действие избытка выделяющегося аммиака на проростки, особенно при внесении высоких доз удобрений [17, 57, 58]. Действие ингибитора нитрификации DMPP (3,4-диметилпиразол фосфат) может длиться до 12 нед после внесения удобрения в зависимости от почвенных и климатических условий [17]. Использование ингибитора уреазы NBPT (N-(n-бутил) тиофосфортриамида) с карбамидом сокращает суммарные потери аммонийного азота, замедляет скорость аммонификации, а первые 7 сут совсем блокирует процесс [33]. При использовании капсулированного карбамида, покрытого фосфатным порошком, выделение газообразных форм азота (>80% от внесенного) продолжается до 28 сут, а при добавлении ингибиторов уреазы и нитрификации – 56 сут. Активность уреазы почвы снижается после добавления в состав азотных удобрений ингибиторов уреазы и нитрификации (гидрохинона и дициандиамида (HQ и DCD)). Пиковое улетучивание NH3 задерживается, а суммарное его улетучивание снижается. Полевые эксперименты с озимой пшеницей показали, что добавление гидрохинона и дициандиамида ингибирует превращение почвенного NH4 + в NO3 – на ранней стадии и снижает риск вымывания NO3 – [59, 60]. Использование карбамида с ингибитором уреазы позволяет снизить газообразные потери аммиака с 19–22% от внесенной дозы азота до 5–6% [45, 47, 61, 62]. Снижение эмиссии закиси азота при применении азотных удобрений, модифицированных ингибиторами нитрификации, может составлять 11–96% [46, 63–65]. Применение ингибиторов нитрификации увеличивает вынос азота растениями на 11–44% и обеспечивает прибавку урожайности овощных культур 6–48% относительно обычной формы азотного удобрения [45, 61, 62, 66–68]. Применение капсулированного и капсулированного Удобрения с контролируемым высвобождением элементов питания. В конце ХХ века в литературе появились результаты оценки эффективности применения 2-х групп удобрений пролонгированного действия: с замедленным высвобождением азота и с контролируемым высвобождением. Первые относятся к удобрениям, в которых скорость превращения питательных веществ в доступную форму находится под влиянием естественных неконтролируемых факторов [11]. В удобрениях с замедленным высвобождением (SRF) более длительный период доступности питательных веществ достигается за счет гидролиза, биодеградации или ограничения растворимости, которые не доступны в традиционных формах азотных удобрений. Скорость высвобождения нельзя контролировать, поскольку она зависит от почвенных и климатических факторов. В удобрениях с контролируемым высвобождением (CRF) питательные вещества становятся доступными в заявленном количестве в заявленное время при заданной концентрации АГРОХИМИЯ № 11 2024
ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КАРБАМИДА 7 карбамида пористыми подложками из водного раствора больше, чем скорость десорбции из биокомпозитного удобрения в почвенный раствор. Биокомпозитные удобрения на основе карбамида проявляют повышенные ростостимулирующие свойства на растениях кресс-салата и обладают пролонгированным действием [39]. Разрабатывают покрытия на основе суперабсорбентных и биоразлагаемых материалов, которые синтезируют из доступного промышленного сырья и используют в составе медленнодействующих удобрений [77, 75]. Удобрения на матрице содержат >40% сорбента и характеризуются низкой концентрацией в них действующих веществ [29]. Использование новых модифицированных форм азотных удобрений, в том числе и карбамида, неразрывно связано с экономической целесообразностью. Цена на удобрения с ингибиторами уреазы/нитрификации в 1.3–1.6 раза больше цены на стандартные удобрения, на удобрения с контролируемым высвобождением – в 4–6 раз и на капсулированные – в 8–12 раз [25]. питательных веществ в удобрении. Высвобождение зависит от материала покрытия: органической смолы, полимерного покрытия [73]. Использование удобрений с контролируемым высвобождением имеет несколько преимуществ: сокращается потеря питательных веществ, уменьшается вероятность токсического воздействия на растения, сокращается количество внесений и, следовательно, снижаются затраты на использование удобрений. В то же время следует учитывать недостатки этих удобрений: более высокую стоимость, специфические эффекты покрытий из различных типов гранул. Применение капсулированных удобрений с контролируемым высвобождением, где в качестве покрытия используют синтетические, трудно разлагаемые полимеры, могут приводить к накоплению частиц пластика в почве. Интенсивность накопления может достигать 50 кг/га/год [25]. Перспективы использования удобрений контролируемого действия основаны на экономическом анализе и разработке новых химических рецептур, которые помогут минимизировать производственные затраты и негативное воздействие на окружающую среду. Применение удобрений контролируемого действия под сельскохозяйственные культуры – пшеницу, перец, томат, лук, клубнику, дыню, рис, киви, бананы, цитрусовые – показали их высокую агрохимическую эффективность [74]. Продолжительность действия удобрений CRF с покрытием из синтетических полимеров достигает 17–18 мес. Использование азотных, комплексных и калийных CRF-удобрений снижает потери N, СаО, МgО, водорастворимого гумуса из удобрений и почвы на 21–35%, уменьшает накопление в растениях вредных веществ (NO3 –, SO4 2–, Cl–) и тем самым ограничивает загрязнение водных источников [35, 41, 59]. По данным [78], окупаемость затрат при применении карбамида (N90) с ингибитором почти в 2 раза больше, чем применение обычного карбамида с дозой азота в 1.5 раза больше (N135). Пролонгированное действие карбамида позволяет повысить эффективность удобрений без увеличения дозы азота. Затраты на капсулированный карбамид и с ингибитором уреазы (гидрохиноном) почти одинаковые. Урожайность при применении удобрения с ингибитором больше, чем с капсулированным карбамидом, поэтому стоимость полученной продукции с 1 га была на 2 млн руб. больше, что свидетельствовало об интенсивных методах улучшения хозяйствования. Окупаемость единицы внесенного азота удобрения с ингибитором нитрификации урожаем зерна риса была больше на 20.3 кг зерна/кг N по сравнению с основным внесением азота в дозе N120 [79]. Биомодификация минеральных удобрений агрономически полезными микроорганизмами – один из способов повышения эффективности их использования. Окупаемость биоминеральных удобрений повышается за счет прибавки урожая на 50–60%. Соотношение дополнительной прибыли от применения биомодифицированных удобрений и дополнительных затрат на биомодификацию удобрения составляет 7 : 1 [38]. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Испытывают супергидрофобные удобрения с контролируемым высвобождением, покрытые биополимерами с кремнийорганическими, нанокремнеземными модификациями и биополиуретаном на основе сжиженной пшеничной соломы [75]. Биоминеральные удобрения. Комплексное применение азотных удобрений и биопрепаратов для инокуляции семян небобовых культур повышает коэффициент использования (КИ) растениями азота удобрений на 5–10% [21]. Применение биоминеральных удобрений стимулирует всхожесть семян, корнеобразование и регулирует микробоценоз корневой системы, тем самым увеличивая их потенциальную продуктивность. По сравнению с традиционной формой удобрений установлена бόльшая эффективность биоминеральных удобрений на озимой пшенице [76]. Удобрения на матрице. Биокомпозитные удобрения получены нанесением карбамида на пористые подложки из коры и луба березы. Скорость адсорбции Таким образом, анализ отечественных и зарубежных материалов исследований показал, что используются различные модификации карбамида: удобрения пролонгированного действия за счет слабой растворимости, капсулированные удобрения, удобрения, модифицированные ингибиторами уреазы и нитрификации, удобрения с контролируемым АГРОХИМИЯ № 11 2024
ЗАВАЛИН, СВИРИДОВА 12. Бочаров С.С., Инаков Т.К., Холбоев Ю.Х. Ингибирование уреазы – фермента разложения мочевины // Сб. научн. докл. 21-й научн.-практ. конф. “Актуальные вопросы современной науки”. Мин. воды, 2015. С. 163–167. 13. Zheng W., Liu Z., Zhang M., Shi Y., Zhu Q., Sun Y., Zhou H., Li C., Yang Y., Geng J. Improving crop yields, nitrogen use efficiencies, and profits by using mixtures of coated controlled-released and uncoated urea in a wheat–maize system // Field Crops Res. 2017. V. 205. Р. 106–115. высвобождением элементов питания, биомодифицированные удобрения, удобрения на матрице. Применение таких удобрений обеспечивает повышение коэффициента использования растениями азота удобрения, снижает его газообразные потери, увеличивает урожайность сельскохозяйственных культур. Практическое использование таких форм сдерживается более высокой ценой, однако для получения экономически значимого урожая требуется внесение более низких доз этих удобрений. Кроме того, использование модифицированных форм карбамида снижает негативное воздействие на окружающую среду. 14. Tilman D., Balzer C., Hill J., Befort B.L. Global food demand and the sustainable intensification of agriculture // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2011. № 108(50). Р. 20260–20264. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Calabi-Floody M., Medina J., Rumpel C., Condron L.M., Hernandez M., Dumont M., Mora M.L. Smart fertilizers as a strategy for sustainable agriculture. Advances in agronomy. N.Y.: Academic Press, 2018. 289 р. 15. Witte C.P., Tiller S.A., Taylor M.A., Davies H.V. Leaf urea metabolism in potato: urease activity profile and patterns of recovery and distribution of 15N after foliar urea application in wild-type and ureaseantisense transgenics // Plant Physiol. 2002. № 128. Р. 1129–1136. 2. IFA Market Intelligence Service. World Outlook for Fertilizer Demand, Nitrogen, Phosphates and Potash from 2021 to 2022. Public Summary // IFA Strategic Forum. 2021. Р. 1–6. 16. Zhang W., Liang Z., He X., Wang X., Shi X., Zou C., Chen X. The effects of controlled release urea on maize productivity and reactive nitrogen losses: A metaanalysis // Environ. Pollut. 2019. № 246. Р. 559–565. 17. Маннхайм Т., Бергер Н. Удобрение культур стабилизированными азотными удобрениями // Международ. сел.-хоз. журн. 2015. № 3(5). С. 28–30. 3. Cross L., Gruere A. Public summary – world outlook for fertilizer demand, nitrogen, phosphates and potash from 2022 to 2023 // IFA Strategic Forum. Washington, 2022. Р. 1–13. 4. Food Security and COVID-19. World Bank Brief, 2020. 18. Макаров В.И. Влияние доз карбамида и норм орошения на эмиссию аммиака из агродерново-подзолистой среднесуглинистой почвы // Вестн. Алтай. ГАУ. 2017. № 6(152). С. 54–60. 5. https://delprof.ru/press-center/open-analytics/rynok-mineral nykh-udobreniy-2023-i-perspektivy-na2024/?ysclid-lvdfjb8t3o967458074. (Дата обращения: 24.04.2024). 19. Гамзиков Г.П. Агрохимия азота в агроценозах. Новосибирск: СО РАСХН, 2013. 790 с. 6. Андреев Б.М., Арефьев Д.Г., Баранов В.Ю., Бедняков В.А. Изотопы: свойства, получение, применение. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. 728 с. 20. Кореньков Д.А. Агроэкологические аспекты применения азотных удобрений. М.: Агроконсалт, 1999. 295 с. 21. Завалин А.А. Биологический и минеральный азот земледелии России. М.: ВНИИА, 2022. 256 с. 7. Малявин А.С., Миносьянц С.В., Аксенчик К.В., Лапушкин В.М. Производство минеральных удобрений // Энциклопедия технологий 2.0: Химический комплекс. М., СПб.: Центр экол. пром. политики, 2022. С. 11–88. 22. Завалин А.А., Благовещенская Г.Г., Чернова Л.С., Шмырева Н.Я. Управление азотным питанием растений в почве // Агрохим. вестн. 2012. № 4. С. 38–40. 8. Dobermann A. Nitrogen use efficiency – state of the art // IFA International Workshop on Enhanced-Efficiency Fertilizers. International Fertilizer Industry Association. Frankfurt, 2005. Р. 63–65. 23. Chen Z., Wang Q., Ma J., Zou P., Jiang L. Impact of controlled-release urea on rice yield, nitrogen use efficiency and soil fertility in a single rice cropping system // Sci. Rep. 2020. № 10(1). 10432. 9. Grant C. Policy aspects related to the use of enhancedDOI: 10.1038/s41598-020-67110-6 efficiency fertilizers: Viewpoint of the scientific community // IFA Inter. Workshop Enhanced-Efficien. Fertil. Frankfurt, 2005. Р. 148–155. 24. Qi Z., Wang M., Dong Y., He M., Dai X. Effect of coated urease/nitrification inhibitor synergistic urea on maize growth and nitrogen use efficiency // J. Soil Sci. Plant Nutr. 2022. № 22(4). Р. 5207–5216. 10. Жданов В.Ю. Анализ внутреннего рынка минеральных удобрений в России // Совр. технол. управл-я. 2023. № 4(104). 10412. 25. Trenkel M.E. Slow- and controlled-release and stabilized fertilizers: an option for enhancing nutrient use efficiency in agriculture. Paris: International Fertilizer Industry Association (IFA), 2010. 163 p. 11. Shaviv A. Advances in controlled-release fertilizers // Adv. Agron. 2001. V. 71. Р. 2–51. АГРОХИМИЯ № 11 2024
ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КАРБАМИДА 9 lease // Plants. 2021. № 10. Р. 238. DOI: 10.3390/plants10020238 36. Гаврилова А.Ю., Чернова Л.С., Завалин А.А. Влияние сложных минеральных удобрений и биопрепарата БисолбиФит на урожайность и качество зерна ярового ячменя // Плодородие. 2019. № 4(109). С. 3–5. DOI: 10.25680/S19948603.2019.109.01. 26. Шаляпин В.В., Али А.К.А. Теория и практика применения ингибированного карбамида в условиях западного Предкавказья // Сб. ст. по мат-лам Всерос. научн.-практ. конф., посвящ. 100-летию со дня рожд. ученых-агрохимиков Коренькова Д.А. и Тонконоженко Е.В. “Энтузиасты аграрной науки” / Отв. за выпуск Шеуджен А.Х. Краснодар: КГАУ им. И.Т. Трубилина, 2020. С. 262–268. 37. Никитин С.Н. Оценка эффективности применения удобрений, биопрепаратов и диатомита в лесостепи Среднего Поволжья. Ульяновск: УлГТУ, 2017. 316 с. DOI: 10.7868/S0002188118030134 27. Хузиахметов Р.Х. Перспективные направления производства пролонгированных азотных удобрений-дефендеров // II Всерос. научн.-практ. конф. с международ. участием, посвящ. 90-летию СГЭУ / Под ред. С.В. Афанасьева, Т.С. Кобзарь, С.В. Сердюковой. Самара, 2021. С. 259–269. 38. Чеботарь В.К., Завалин А.А., Ариткин А.Г. Применение биомодифицированных минеральных удобрений. Ульяновск: Ульяновск. гос. ун-т, 2014. 142 с. 39. Кузнецова С.А., Кузнецов Б.Н., Скурыдина Е.С., Максимов Н.Г., Калачева Г.С., Ульянова О.А., Скворцова Г.П. Синтез и свойства биокомпозитных удобрений на основе мочевины и коры березы // Журн. Сибир. фед. ун-та. Химия. 2013. № 4. С. 380–393. 28. Хузиахметов Р.Х., Толстогузова Е. В., Низамов А.С. Инновационная технология пролонгированных карбамидоформальдегидных удобрений и оценка их агрохимической и биостимулирующей эффектиности // 2-я Всерос. научн.-практ. конф. “Инновации и “зеленые” технологии”. Тольятти, 2019. С. 209–215. 40. Рудмин М.А, Рева И.В., Якич Т.Ю., Соктоев Б.Р., Буяков А.С., Табакаев Р.Б., Ибраева К. Монтмориллонит как перспективный композитный минерал для создания современных удобрений // Изв. Томск. политех. ун-та. Инжиниринг георесурсов. 2021. Т. 332. № 1. С. 14–22. 29. Лапушкин В.М., Игралиев Ф.Г., Лапушкина А.А., Торшин С.П., Норов А.М., Пагалешкин Д.А., Федотов П.С., Соколов В.В., Кочетова И.М., Рыбин Е.А. Оценка эффективности NPK-удобрения с замедленным высвобождением элементов питания // Агрохим. вестн. 2023. № 5. С. 22–27. 41. Пироговская Г. “Умные” удобрения // Наука и инновации. 2020. № 5. С. 28–32. 30. Баранова Л.А. Экологически чистое азотное удобрение // Агрохимия. 2013. № 3. С. 15–18. 42. Еремин Д.Н., Набиуллин Р.Ш., Хузиахметов Р.Х. Технология пролонгированного карбамидо-магнезиального удобрения с использованием отходов производства огнеупоров // “Технологии переработки отходов с получением новой продукции”. Мат-лы III Всерос. научн.-практ. конф. с международ. участием. Киров, 2021. С. 117–122. 31. Волкова М.А., Лапушкин В.М., Лапушкина А.А. Эффективность капсулированного карбамида при выращивании яровой пшеницы на дерново-подзолистой почве // “Современные проблемы агрохимии, агропочвоведения и агроэкологии”. Матлы 56-й Всерос. научн.-практ. конф. с международ. участием молод. ученых, специалистов, агрохимиков и экологов, посвящ. 150-летию со дня рожд. акад. К.К. Гедройца (ВНИИА) / Под ред. Завалина А.А. М.: ВНИИА, 2022. С. 39–44. 32. Логинова И.В. Оптимизация азотного питания кукурузы при использовании ингибитора нитрификации // Агрохим. вестн. 2012. № 1. С 12–14. 43. Сабиров А.М., Хузиахметов Р.Х., Усманов С.Б., Гафиятов Р.Х. Оценка влияния пролонгированного карбамидо-формальдегидного удобрения на развитие сеянцев хвойных пород деревьев // “Экология родного края: проблемы и пути решения”18-я Всерос. научн.- практ. конф. с международ. участием. Киров, 2023. С. 78–83. 44. Shoji S., Delgado J., Mosier A., Miura Y. Use of controlled release fertilizers and nitrification inhibitors to increase nitrogen use efficiency and to conserve air and water quality // Commun. Soil Sci. Plant Anal. 2001. № 32. Р. 1051–1070. 33. Шеуджен А.Х., Бондарева Т.Н., Хурум Х.Д., Перепелин М.А. Азотный режим лугово-черноземной почвы и продуктивность рисового агроценоза при использовании карбамида, модифицированного ингибитором уреазы // Плодородие. 2023. № 1. С. 9–14. DOI: 10.25680/S19948603.2023.130.02 34. Sow S., Dayal P., Ranjan S., Ghosh M., Kumar S. Innovations in nutrient management: Improving efficiency and crop production. N.Delhi: Elite Publishing House, 2023. 145 р. 45. Abalos D., Jeffery S., Sanz-Cobena A., Guardia G., Vallejo A. Meta-analysis of the effect of urease and nitrification inhibitors on crop productivity and nitrogen use efficiency // Agric. Ecosyst. Environ. 2014. № 189. Р. 136–144. 35. Lawrencia D., Wong S.K., Low D.Y.S., Goh B.H., Goh J.K., Ruktanonchai U.R., Soottitantawat A., Lee L.H., Tang S.Y. Controlled release fertilizers: A Review on coating materials and mechanism of re46. Akiyama H., Yan X.Y., Yagi K. Evaluation of effectiveness of enhanced-efficiency fertilizers as mitigation options for N2O and NO emissions from agricultural АГРОХИМИЯ № 11 2024