Продвинутая практика применения стабилизированного карбамида

Стабилизированные удобрения являются элементом «продвинутой» практики применения удобрений, используемые при выращивании т.н. «cash crops» и при внедрении инновационных систем земледелия, в частности, технологий минимальной и нулевой обработки почвы, когда за один раз необходимо внести большое количество удобрений. Стабилизированные удобрения представляют собой азотсодержащие удобрения, в состав которых входят химические соединения (обычно до 2-3% азота), временно снижающие (ингибирующие) процессы трансформации азота в почве. Имеется ввиду два вида ингибиторов: (1) ингибиторы нитрификации и (2) ингибиторы уреазы. Они добавляются к азотным удобрениям либо в процессе производства (чаще наносятся на поверхность гранулы), либо вводятся уже непосредственно перед использованием (жидкие удобрения).

Согласно прогнозам MarketsandMarkets, рынок стабилизированных удобрений активно развивается, чему способствуют высокая эффективность в сочетании с минимальными потерями азота (и уменьшением риска загрязнения окружающей среды), легкость в использовании и снижение затрат на внесение. Однако есть и факторы, сдерживающие развитие данного рынка, в частности: более высокая цена по сравнению с традиционными удобрениями, ограничения в хранении, а также доминирование традиционных удобрений на рынке и, во многих странах, субсидирование государством их закупок аграриями. Также нужно отметить еще один важный фактор, сдерживающий развитие рынка данного вида удобрений – малая осведомленность аграриев в их преимуществах.

В странах Европы и Северной Америки (в первую очередь в США) стабилизированные удобрения прочно заняли свою нишу. По прогнозу MarketsandMarkets, в ближайшие годы наибольшую интенсивность развития рынка данных удобрений следует ожидать в странах Азиатско-Тихоокеанского региона – Китай, Индия, Япония, где стимулирующим фактором выступают рост населения, усиление внимания к вопросам охраны окружающей среды, а также увеличение правительственных инициатив.

В Украине в последние годы также растет заинтересованность в развитии рынка стабилизированных удобрений, чему есть ряд причин.

Во-первых, это сложная экономическая ситуация в стране, с которой столкнулись украинские аграрии в последние годы, что стала причиной пересмотра статей расходов в технологии выращивания сельскохозяйственных культур. И не в последнюю очередь аграрии экономят на удобрениях.

В наибольшей мере это отразилось на внесении фосфорных и калийных удобрений, поскольку сильнее стала ощущаться зависимость от их импорта. Использование фосфора и калия часто свелось к их припосевному внесению в небольших дозах в составе комплексных удобрений. Внимание же к азоту изменилось не так кардинально, во-первых, потому что каждому известно, что без азота невозможно получить достойный урожай, а во-вторых, азотный сегмент рынка Украины достаточно насыщен, что положительно сказывается на цене. Поэтому если на других удобрениях аграрии пытаются экономить, то азот стараются все-же вносить.

Во-вторых, изменения климата, наблюдающиеся в Украине, переводят большую часть территории страны в «зону рискованного земледелия». Отсутствие осадков и высокая температура воздуха часто делают просто невозможным проведение азотных подкормок яровых и озимых культур. А разовое допосевное внесение высоких норм азота приводит к повышению его непродуктивных потерь, нормы же внесения азота при посеве ограничиваются риском повышения концентрации почвенного раствора в зоне внесения и, в результате, повреждения молодых проростков (все азотные удобрения имеют высокий солевой индекс, а выделяющийся при внесении аммонийных и амидных удобрений аммиак токсичен для растений).

В-третьих, это проблема глубины заделки азотных удобрений, которая становится особенно актуальной в связи с переходом многих хозяйств Украины на минимальную и нулевую обработку почвы. Например, газообразные потери азота из карбамида при его заделке на глубину 15 см почти вдвое меньше, чем при заделке на глубину 5 см. А заделка карбамида на 3-5 см способствует даже большим потерям азота по сравнению с поверхностным внесением.

Также проблема заделки азотных удобрений «в след» усложняется отсутствием достаточного тракторного парка, а промедление с заделкой значительно увеличивает и без того высокие непродуктивные потери азота из удобрений. Для карбамида это приводит к газообразной потере азота в виде аммиака, которая может достигать 20-30% азота и более. Эти потери значительно возрастают при повышении температуры и высоких значениях рН почвенного раствора. Усугубляет проблему своевременной заделки удобрений и значительное увеличение площадей, наблюдаемое в последние годы.

Локальное внесение карбамида также способствует увеличению непродуктивных потерь азота из удобрения в результате местного увеличения рН (образуемый при превращении карбамида аммиак создает зону повышенной щелочной реакции).

Касательно ассортимента азотных удобрений, то эта область тоже претерпела значительных изменений в последние годы. Если ранее предпочтение отдавали «традиционной» аммиачной селитре, то сегодня все чаще выбор делают в пользу карбамида и КАС. Также часто выбирают сульфат аммония в результате присутствия в его составе «популярной» нынче среди аграриев серы.

Нужно заметить, что в мире карбамид является наиболее популярным азотным удобрением, составляющим более чем 50% потребления. Конкурентоспособная цена и высокое содержание азота в карбамиде позволяет значительно снизить затраты на транспортировку и внесение.

Обеспокоенность многих стран влиянием удобрений на окружающую среду и здоровье населения требует пересмотра менеджмента азота в земледелии. Общеизвестен тот факт, что адекватное удобрение как продовольственных, так и технических культур азотом является ключевым фактором получения высоких урожаев. Однако, в развитых странах урожай максимизируется внесением значительных норм азотных удобрений, которые превышают реальные потребности культуры. Это происходит в результате того, что круговорот азота очень сложен и, в результате, очень сложно рассчитать экономически целесообразную оптимальную норму азота, а высокая вероятность непродуктивных его потерь толкает аграриев к завышению норм внесения удобрений.

Указанные выше моменты требуют пересмотра стратегии применения азотных удобрений применительно к существующим погодно-климатическим и хозяйственно-организационным условиям ведения сельхозпроизводства в Украине.

Как же решается проблема непродуктивных потерь азота? В мировой практике существует три основных пути: (1) дробное внесение азотных удобрений, приуроченное к периодам наибольшего потребления; (2) использование удобрений пролонгированного и контролируемого действия и (3) применение стабилизированных азотных удобрений.

Безусловно, первый путь является предпочтительным, но имеющим ряд ограничений. Во-первых, это уже привычные для всей территории Украины условия нестабильного увлажнения, часто делающие просто невозможными подкормки (как корневые, так и внекорневые). Во-вторых, это дополнительные затраты. Удобрения же пролонгированного и контролируемого действия «пугают» повышенной ценой и находят пока свою нишу преимущественно у производителей декоративных культур.

Тема использования ингибиторов с азотными удобрениями далеко не нова, и появление их сегодня на рынке Украины свидетельствует о верности высказывания, что «все новое – хорошо забытое старое». К сожалению, времена успехов отечественной науки в этой области остались в далеких 70-80-х годах ХХ ст., и вряд ли в обозримом будущем нам удастся приблизиться к былой славе.

 

Ингибиторы уреазы добавляют в удобрения, содержащие амидный азот (карбамид, КАС). Принцип их действия сводится к блокировке фермента уреазы в зоне контакта удобрения с почвенным раствором. Фермент уреаза, выделяемый уреабактериями и корнями растений, превращает молекулу мочевины в гидрокарбонат аммония – соединение весьма нестабильное, распадающееся с образованием свободного аммиака, который теряется в атмосферу. Также этот аммиак оказывается токсичным для молодых проростков.

Уреаза является ключевым ферментом, принимающим участие в глобальном круговороте азота, продуцируется растениями, грибами и бактериями. Для проявления физиологической активности уреазы необходимо присутствие ионов никеля Ni²⁺. Среди веществ, проявляющих ингибирующее действие на реакцию превращения мочевины, наиболее эффективным на сегодня считается N-(n-бутил)тиофосфотриамид (NBPT), хотя ингибирующими свойствами по отношению к уреазе обладают также N(n-пропил)тиофосфортриамид (NPPT), фенилфосфородиамидат (PPD), гидрохинон, тиосульфат аммония, некоторые металлы и целый ряд других органических соединений, особенно структурных аналогов мочевины, способных ингибировать уреазу.

Длительность действия ингибитора уреазы обычно составляет 7-14 дней. За это время решается вопрос заделки карбамида, а при минимальной и нулевой технологиях – вероятно выпадение осадков (либо полив), которые промоют карбамид в более низкие слои почвы, уберегая его, таким образом, от непродуктивных потерь азота.

При добавлении ингибитора уреазы в КАС, вносимый в основное удобрение озимых культур, появляется возможность пролонгировать действие удобрения: амидный азот, на который в КАС приходится половина, на две недели «консервируется», при этом снижение температуры почвы приводит к природному угнетению активности уреазы, в результате чего растения используют в первую очередь аммонийный и нитратный азот, а азот карбамида используется «с отсрочкой».

При внесении КАС и карбамида в корневую подкормку, ингибитор уреазы позволяет пролонгировать их действие в результате постепенного перехода амидного азота в усвояемую растением форму.

Ингибиторы уреазы оказываются эффективными при использовании любой технологии обработки почвы, свидетельством чему исследования, проведенные в Monmouth Learning Center в 2012 году. Было изучено влияние ингибитора уреазы Agrotain© (NBPT), добавленного в КАС при внесении последнего поверхностно при трех системах обработки почвы: традиционная, strip-till и no-till.

 

Наличие большого количества растительных остатков при применении технологии но-тилл способствует образованию большого количества уреазы в поверхностном слое почвы.

В результате использования ингибитора уреазы с карбамидом и КАС, удается значительно снизить непродуктивные потери аммиака.

Наряду с удобрениями, ингибиторы уреазы находят свое применение на скотоводческих фермах, где экскременты животных являются основным источником эмиссии аммиака. В среднем 60-80% азота экскрементов теряется в виде нитратов и аммиака, что негативно сказывается на окружающей среде и ведет к непродуктивной потере азота.

Среди производителей ингибиторов уреазы основные патенты принадлежат компаниям Agrotain International и SKW Piesteritz (Германия). Основными странами-разработчиками в этой области остаются Германия, Индия и США. В мировой агрономической практике карбамид является наиболее используемым азотным удобрением, особенно в зоне тропиков. Как уже упоминалось, в Украине в последние годы в также наметилась тенденция «замены» аммиачной селитры на карбамид (имеющий преимущества в цене, условиях транспортировки, хранения и способах внесения). Основной недостаток карбамида – высокий риск потерь в виде аммиака при внесении –делает тему ингибиторов уреазы интересной и необходимой.

Сегодня ниша рынка стабилизированных удобрений в Украине остается незаполненной. Промышленное производство ингибиторов отсутствует. Выбор импортных препаратов также ограничен.

Среди импортируемых на отечественном рынке представлен ингибитор StabilureN® (разработка чешской компании Agra Group), предлагаемый компанией «Вида Агро Лайф»; ингибитор уреазы Novurea введен в состав удобрений для газонов Еврогрин (производства компании «EUROGREEN Grun – Systeme», предлагаемое на нашем рынке компанией «EUROGREEN Украина»), а также новинка, недавно презентованная компанией «МХК «ЕвроХим» – ингибитор уреазы UTEC^®. Компания УкрТехноФос» предлагает азотные удобрения с т.н. «усилителем азотных удобрений» NutriSphere-N (разработка американской компании Specialty Fertilizer Products).

Наиболее популярным в мире продуктом является ингибитор уреазы Agrotain производства американской компании Koch Agronomic Services, испробованный в последние 20 лет во многих уголках мира.

 

Суммируя все выше сказанное, преимущества применения ингибиторов уреазы сводятся к следующему:

(1) уменьшают потери аммиака при поверхностном внесении удобрений;

(2) замедляя образование аммиака, косвенно снижают нитратное загрязнение продукции и вод;

(3) растения способны поглощать азот карбамида в виде молекулы мочевины, и ингибиторы уреазы делают этот процесс возможным более длительный период;

(4) при припосевном внесении карбамида высвобождение большого количества аммиака может оказать токсическое влияние на проростки, чего можно избежать применением ингибиторов уреазы. Это особенно актуально при внедрении систем минимальной и нулевой обработки почвы, где высокие нормы удобрений вносят при посеве.

К недостаткам ингибиторов уреазы относят низкую эффективность на почвах, обеспеченных азотом, а также дополнительные затраты, не всегда окупаемые урожаем.

Нужно заметить, что ингибиторы уреазы сами по себе не повышают урожайность культуры, а только позволяют растениям наиболее полно реализовать свой потенциал и использовать внесенные удобрения. Если условия выращивания не способствуют непродуктивным потерям азота, применение ингибиторов мало эффективно. Наиболее эффективными они окажутся при внесении карбамида на поверхность почвы, в особенности покрытую растительными остатками или с высоким значением рН (более 7,5). При этом, если в течение 48 часов после поверхностного внесения выпадают 15-20 мм осадков, эффект от добавления ингибитора уреазы маловероятен.

Ингибиторы уреазы должны рассматриваться скорее как страховые инвестиции, а не как фактор увеличения урожайности.

Учитывая высокую цену на азотные удобрений и зависимость их производства в Украине от наличия и цены на импортируемый газ, тема стабилизаторов (ингибиторов уреазы и нитрификации) должна привлечь внимание аграриев.

Ирина Логинова, эксперт рынка

специальных удобрений ИК «Инфоиндустрия»

Читайте нас у Telegram