на электронную версию
журнала и новости
Удобрения сейчас – практически незаменимая вещь для аграриев. Они обеспечивают растения необходимыми питательными веществами, которые могут отсутствовать в почве. Правильное применение удобрений может значительно увеличить урожайность сельскохозяйственных культур, а также улучшить качество получаемого продукта.
История удобрений довольно занимательная.
Еще в Древнем мире использовали «подручные» материалы в качестве удобрений. В Древнем Египте, например, использовали речной ил и навоз для подпитки почвы. В Китае использовали остатки рыбы и морские водоросли, а индейцы перед посадкой культур добавляли рыбу в почву.
В начале XIX века агрономы продолжали использовать «удобрения» из древности. Но к этому списку прибавились еще: опилки, перья, морской песок, сено, устричные раковины, шерстяную ветошь, золу, молотый рог, каменноугольную смолу, а также мел и гипс. Рассчитать что и в каких пропорциях должно было вноситься не представлялось возможным. Но все же использование таких «удобрений» продолжалось, что привело к снижению урожая.
Чуть позже в этом же веке, когда открыли основные химические элементы, необходимые для роста растений (N (азот), P (фосфор), K (калий)), началась разработка первых химических удобрений, которые содержали эти элементы.
А уже в конце XIX и начале XX века производство химических удобрений стало промышленным. Были разработаны новые методы производства азотных, фосфатных и калийных удобрений, что привело к значительному увеличению урожайности сельскохозяйственных культур.
Вторая половина XX века была отмечена развитием научных и технологических подходов к производству удобрений. Были созданы новые формулы удобрений, улучшенные методы применения и системы контроля за уровнем питательных веществ в почве.
А уже в последние десятилетия все больше внимания уделяется разработке органических и экологических удобрений.
Использование минеральных удобрений стало широко распространено только в начале ХХ века, когда появились технологии их массового производства. Одним из первых таких удобрений был суперфосфат, полученный из фосфатов апатита и фосфорита.
Ключевые фигуры, внесшие свой вклад в развитие направления удобрений
Иоганн Фридрих Майер (1719-1798) был первым, кто провел серию экспериментов по изучению влияния гипса на сельское хозяйство, и в XIX веке за ним последовали многие химики. В начале 19 века существовало множество различных точек зрения относительно способов применения гипса, например:
- Французский агроном Виктор Ивар (1763-1831) считал, что действие гипса обусловлено исключительно содержанием серной кислоты, исходя из того, что зола торфа, содержащая сульфат железа и сульфат алюминия, оказывает на растительность такое же воздействие, как гипс.
- Французский агроном Шарль Филибер де Ластейри (1759-1849) пришел к выводу, что гипс забирает элементы растительной жизни из атмосферы и передает их непосредственно растениям, основываясь на наблюдении, что гипс сильнее всего воздействует на растения, корни которых находятся ближе всего к поверхности почвы.
- Луи Огюстен Гийом Боск предположил, что септические свойства гипса лучше всего объясняют его воздействие на растительность, но это мнение было опровергнуто экспериментами Дэви.
- Хамфри Дэви обнаружил, что кусок телячьего фарша, смешанный с гипсом, не подвергался гниению при воздействии солнца, в то время как другой кусок фарша, оставленный без гипса, проявил признаки гниения. Это привело его к убеждению, что гипс поступает в растение и соединяется с ним.
Химик Юстус фон Либих (1803-1873) внес значительный вклад в понимание питания растений. Его влиятельные исследования сначала критиковали теорию гумуса Альбрехта Таера, подчеркивая важность аммиака, а затем выдвигали важность неорганических минералов для питания растений. Либих отвергал органо-минеральные взаимодействия и смешивал питательные вещества для растений с минеральными элементами. Его теории были быстро опровергнуты научным сообществом как грубое упрощение, но экономические интересы, связанные с академическими исследованиями, привели к «эрозии знаний» в этой области.
В Англии он попытался воплотить свои теории в коммерческую деятельность, создав удобрение путем обработки фосфата извести в костной муке серной кислотой. Хотя это было дешевле, чем гуано, используемое тогда, оно не смогло правильно усваиваться сельскохозяйственными культурами и потерпело неудачу.
В 1837 году английский предприниматель Джон Беннет Лоус начал проводить эксперименты с различными видами удобрений на растениях, выращенных в горшках, и вскоре после этого начал распространять свои исследования на посевы в полевых условиях. В результате в 1842 году он запатентовал процесс создания навоза путем обработки фосфатов серной кислотой, став первым, кто основал индустрию искусственного навоза. В последующем году Лоус привлек к сотрудничеству Джозефа Генри Гилберта, который изучал у Либиха в Университете Гиссена, и он стал директором по исследованиям на экспериментальной станции в Ротамстеде, основанной Лоусом на своем поместье. Сегодня исследовательская станция в Ротамстеде, основанная этой парой, продолжает изучать влияние неорганических и органических удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур.
Во Франции Жан Батист Буссинго (1802-1887) отметил, что содержание азота в различных удобрениях играет важную роль.
Перси Гилкрист (1851-1935) и Сидни Гилкрист Томас (1850-1885), металлурги, разработали процесс Гилкриста–Томаса, который позволил использовать кислые континентальные руды с высоким содержанием фосфора для производства стали. Изначально известково-доломитовая футеровка конвертера превратилась в фосфат кальция, который стал использоваться в качестве удобрения, получившего название «фосфат Томаса».
Кристиан Биркеланд и его партнер Сэм Эйд разработали процесс Биркеланда-Эйде в 1903 году, опираясь на метод, предложенный Генри Кавендишем в 1784 году. Этот метод позволял превращать атмосферный азот (N2) в азотную кислоту (HNO3), что является одним из методов азотфиксации. Полученная азотная кислота затем использовалась для производства синтетических удобрений. Завод, построенный на основе этого процесса в Рьюкане и Нотоддене в Норвегии, был сочетан с строительством крупных гидроэлектростанций. Однако с тех пор этот процесс был заменен более эффективным процессом Хабера из-за его низкой энергоэффективности.
В начале ХХ века ученые, включая лауреата Нобелевской премии Карла Боша из IG Farben и Фрица Хабера, разработали процесс Хабера, в котором молекулярный азот (N2) и метан (CH4) использовались для экономически устойчивого синтеза аммиака (NH3). Полученный аммиак стал основным сырьем для процесса Оствальда.
Процесс Оствальда, разработанный Вильгельмом Оствальдом и запатентованный в 1902 году, представляет собой химический процесс, используемый для производства азотной кислоты (HNO3). Этот процесс является основой современной химической промышленности и обеспечивает сырье для производства наиболее распространенного в мире вида удобрений, таких как нитрат аммония. Получение аммиака (NH3) необходимого для процесса Оствальда тесно связано с процессом Хабера, который обеспечивает его получение.
В 1927 году Эрлинг Джонсон разработал промышленный метод производства нитрофосфата, также известного как процесс Одда в честь Одды Смельтеверка из Норвегии. Процесс включал в себя обработку фосфатных пород (с островов Науру и Банаба в южной части Тихого океана) азотной кислотой для получения фосфорной кислоты и нитрата кальция, которые можно было использовать в качестве азотных удобрений после нейтрализации.
Сегодня удобрения – важный фактор высокого урожая. Они обеспечивают необходимые питательные вещества для растений и помогают повысить урожайность. Новые технологии и научные открытия продолжают развивать эту область, делая удобрения более эффективными и экологически безопасными.
Подготовлено редакцией журнала
Использованные источники:
en.wikipedia.org
kirov-portal.ru
Смотрите также
