10.4. Виробництво добрив

Для нормальниго росту та розвитку рослин необхідно, щоб у грунті була достатня кількість азоту, фосфору, кальцію, калію, магнію, заліза, бору, йоду, цинку, молібдеру, марганцю, міді то­що. Недостача, як і надлишок цих елементів у грунті, впливає на розвиток рослин, а через них і на людський організм.

(Мінеральними добривами називають солі, які містять елемен­ти, необхідні для нормального росту рослин, мінеральні добрива вносять у грунт для отримання стійких і якісних урожаїв сільськогосподарських культур. За рахунок вне­сення мінеральних добрив у грунт урожай сільськогосподарсь­ких культур збільшуєть на (50...70)%. Крім того, добрива поліпшують якість продукції — збільшують вміст цукру в цукро­вих буряках і винограді, крохмалю в картоплі, білка в зерні, збільшують міцність волокон льону, конопель і бавовни. Поряд з цим мінеральні добрива поліпшують стійкість рослин до засухи, холоду та захворювань.

Сировина для виробництва мінеральних добрив — природні мінерали, відходихімічної та металургійної промисловості. Міне­ральні добрива виробляють із природніх фосфатів, солей калію тощо. Джерелом сировини для виробництва азотних добрив є ат­мосферний азот.

В основі класифікації мінеральних добрив покладено такі оз­наки: агрегатний стан, вид поживного елемента, фізико-хімічні властивості тощо.

За агрегантим станом. Усі добрива поділяються на рідинні та тверді.

До рідинних добрив належить амоніачна вода. Тверді добрива виробляють у вигляді гранул і дрібних кристалів. Добрива у ви­гляді кристалів мають ряд недоліків: легко вимиваються водою, злежуються під час зберігання тощо. Гранульовані добрива мають Достатню міцність, повільно розчиняються в ґрунтових розчинах.

Добрива — це неорганічні й органічні речовини, застосову­вані в сільському господарстві і рибальстві для підвищення вро­жайності культурних рослин і рибопродуктивності ставків. Міне­ральні добрива, добуті з надр чи промислово отримані хімічні

451

сполуки, містять основні елементи живлення (азот, фосфор, калій) і важливі для життєдіяльності мікроелементи (мідь, бор, марганець і ін.). їх підрозділяють на прості (одинарні, однобічні, однокомпонентні) і комплексні. Прості мінеральні добрива містять тільки одні з головних елементів живлення. До них відно­сяться азотні, фосфорні, калійні добрива і мікродобрива. Ком­плексні добрива містять не менш двох головних живильних еле­ментів. У свою чергу, комплексні мінеральні добрива поділяють на складні, складні-змішані і змішані.

Азотні добрива. Виробництво азотних добрив базується на синтезі аміаку з молекулярного азоту і водню. Азот одержують з повітря, а водень із природного газу, нафтових і коксових газів. Азотні добрива уявляють собою білий чи жовтуватий крис­талічний порошок (крім ціанаміду калію і рідких добрив), добре розчинні у воді, поглинаються чи слабко поглинаються ґрунтом. Тому азотні добрива легко вимиваються, що обмежує їхнє засто­сування восени як основне добриво. Більшість з них має високу гігроскопичність і вимагає особливого упакування і збереження.

За випуском і використанням в сільському господарстві най­головніші з цієї групи — аміачна селітра і сечовина, що склада­ють близько 60% всіх азотних добрив. Азотні добрива викорис­товують під усі сільськогосподарські культури.

Найбільш розповсюджені азотні добрива і їхні властивості наведено в таблиці 10.2.

Фосфорні добрива. Фосфор — один з найважливіших еле­ментів живлення рослин, тому що входить до складу білків. Як­що азот у ґрунті може поповнюватися фіксацією його з повітря, то фосфати — тільки внесенням у ґрунт у виді добрив.

Таблиця 10.2.

Склад і властивості азотних добрив

452

Головні джерела фосфору — фосфорити, апатити, вивіаніти і відходи металургійної промисловості — томасшлак, фосфат-шлак. Усі фосфорні добрива — аморфні речовини, білувато-сіро­го чи жовтуватого кольору. Основні з них — суперфосфат і фос­форитне борошно.

За мірою розчинності ці добрива підрозділяють на такі групи:

1) Розчинні у воді, легкодоступні для рослин — суперфосфа­ти простий і подвійний, амонізований, збагачений;

2) Важкорозчинні (не розчинні у воді і майже не розчинні в слабких кислотах), вони не можуть безпосередньо використову­ватися рослинами — це фосфоритне і кісткове борошно.

Фосфоритне борошно — тонко розмелений природний фос­форит, з'єднання якого важкодоступні рослинам. Це добриво за­стосовують на кислих підзолистих, торф'яних, сірих лісових ґрунтах, а також на деградованих і вилужених чорноземах і чер­воноземах.

Найбільш розповсюджені фосфорні добрива і їхні властивості наведено в таблиці 10.3.

Таблиця 10.3.

Фосфорні добрива та їх властивості

Калійні добрива. Калій — необхідний елемент для рослин. В основному він знаходиться в молодих зростаючих органах, клі-

453

тинному соку рослин і сприяє швидкому нагромадженню вугле­водів.

Багато калійних добрив уявляють собою природні калійні солі, що використовуються в сільському господарстві в розмеле­ному виді. Значні розробки їх знаходяться в Західній Україні.

Значна кількість хлору в багатьох калійних добривах нега­тивно впливає на ріст і розвиток рослин, а взміст натрію (у калійній солі і сильвініті) погіршує фізико-хімічні властивості ба­гатьох ґрунтів, особливо чорноземних, каштанових і солонцевих.

На бідних калієм легких ґрунтах і торфовищах усі без винятку сільськогосподарські культури мають потребу в калійних добри­вах. Недолік калію в ґрунті заповнюється головним чином внесен­ням гною. Калій не застосовують на солоних і солонцюватих ґрун­тах, тому що він погіршує їхні властивості. Калій легко розчи­няється у воді і при внесенні поглинається колоїдами ґрунту, тому він малорухомий, однак на легких ґрунтах легко вимивається.

Калійні добрива підрозділяються на три групи:

1) Концентровані, що є продуктами заводської переробки калійних руд — хлористий калій, сірчанокислий калій, калійно-магнієвий концентрат, сульфат калію-магнію (калімагнезія);

2) Сирі калійні солі, що являють собою розмелені природні калійні руди — каініт, сильвініт;

3) Калійні солі, що одержані змішуванням сирих калійних солей з концентрованими, звичайно з хлористим калієм — 30-ти і 40%-ві калійні солі.

Як калійні добрива використовують також трубну золу і це­ментний пил.

Найбільш розповсюджені калійні добрива і їхні властивості наведено в табл. 10.4.

Таблиця 10.4.

Калійні добрива та їх властивості

454

Комплексні добрива. їх підрозділяють за складом: подвійні (азотно-фосфорні, азотно-калійні, фосфорно-калійні) і потрійні (азотно-фосфорно-калійні); за способом виробництва: складні, складно-змішані (комбіновані) і змішані добрива. До складних добрив промислового виробництва відносять (калієва селітра, амофос, діамофос). їх одержують при хімічній взаємодії вихідних компонентів, складно-змішані (нітрофос, нітрофоска, нітроамо-фос, нітроамофоска, фосфорно-калійні, рідкі комплексні й ін.) — у єдиному технологічному процесі з простих чи складних добрив. Змішані добрива одержують змішуванням простих.

Складні і складно-змішані добрива характеризуються висо­кою концентрацією живильних речовин, тому застосування та­ких добрив забезпечує значне скорочення витрат господарств на їхнє транспортування, змішування, збереження і внесення.

До числа недоліків комплексних добрив відноситься те, що пропорції у вмісті NPK у них варіюють у незначних межах. Тому при внесенні, наприклад, необхідної кількості азоту, інших жи­вильних елементів вноситься менше чи більше, ніж потрібно.

У незначній кількості застосовують і багатофункціональні доб­рива, що містять, крім основних живильних елементів, мікроелемен­ти і біостимулятори, що специфічно впливать на грунт і рослини.

Органічні добрива — це перегній, торф, гній, пташиний послід (гуано), різні компости, органічні відходи міського господарства (стічні води, опади стічних вод, міське сміття), сапропель, зелене добриво. Вони містять найважливіші елементи живлення, в ос­новному в органічній формі, і значну кількість мікроорганізмів. Дія органічних добрив на врожай культур позначається протя­гом (3...4) років і більше.

Гній — основне органічне добриво в усіх зонах країни. Він уяв­ляє собою суміш твердих і рідких виділень сільськогосподарських тварин з підстилкою і без неї. У гної містяться всі живильні речови­ни, що необхідні рослинам, і тому його називають повним добри­вом. Якість гною залежить від виду тварин, складу кормів, кількос­ті і якості підстилки, способу нагромадження і умов її збереження.

В залежності від способів розміщення худоби розрізняють гній підстілковий (твердий), що одержаний при розміщенні худо­би на підстилці, і безпідстілковий (напіврідкий, рідкий).

Підстилковий гній містить близько 25% сухої речовини і близько 75% води. У середньому в такому гної 0,5% азоту, 0,25% фосфору, 0,6% калію і 0,35% кальцію. У його склад входять та-

455

кож необхідні для рослин мікроелементи, зокрема (ЗО...50) мг марганцю, (3...5) мг бора, 3-4 мг міді, (15...25) мг цинку, (0,3-0,5) мг молібдену на 1 тн.

Крім живильних речовин, гній містить значну кількість мікроорганізмів (в 1 т (10... 15) кг живих мікробних кліток). При внесенні гною ґрунтова мікрофлора збагачується корисними гру­пами бактерій. Органічна речовина служить енергетичним ма­теріалом для ґрунтових мікроорганізмів, тому після внесення гною в ґрунті відбувається активізація азотфіксующих і інших мікробіологічних процесів.

Гній має багатобічну дію як на ґрунт, так і на рослину. Він підвищує концентрацію вуглекислого газу в ґрунтовому і приґрун­товому повітрі, знижує кислотність ґрунту і рухливість, підвищує насиченість його підставами. При систематичному його внесенні збільшується зміст гумусу і загального азоту в ґрунті, поліпшується його структура, краще поглинається й утримується волога.

Безпідсітілковий {рідкий) гній накопичується в значній кількості на великих тваринницьких фермах і комплексах при безпідстильному утриманні худоби і застосуванні гідравлічної системи збирання екскрементів. Такий гній уявляє собою рухли­ву суміш калу, сечі, залишків корму, води і газоподібних речо­вин, що утворяться в період збереження. За змістом вологи його розділяють на напіврідкий (до 90%) та рідкий (90...93%).

Кількість і якість безпідстилочного гною залежить від виду і віку тварин, типу годівлі, способу розміщення худоби і технології нагромадження гною. Значна частина живильних речовин у цьо­му добриві знаходиться в легкодоступній для рослин формі (до 70% азоту в аміачній формі), що обумовлює більш сильну його дію в порівнянні з підстилковим гноєм у рік внесення і слабке в наступні роки. Фосфор і калій з підстилкового гною засвоюють­ся рослинами так само, як і з мінеральних добрив.

Пташиний послід. Це швидкодіюче органічне добриво. Жи­вильні речовини в ньому добре засвоюються рослинами. Куря­чий послід містить (0,7... 1,9)% азоту, (1,5...2)% РНРО, (0,8... 1)% і 2,4% СаО.

Пташиний послід використовують як підгодівлю зернових і технічних культур, розчиняють його в (8... 10) частинах води і вносять у ґрунт культиваторами-рослиноживильниками.

Торф. Це добриво уявляє собою суміш напіврозкладених в умовах надлишкового зволоження залишків рослин, в основному

456

болотних. Торф може бути низького ступеня розкладання (до 20%), середнього (20...40)% і високого (більш 40%). Широко за­стосовують його у сільському господарстві як добриво. Розрізня­ють три типи торфу: верхівковий, низинний і перехідний.

Верховий торф утворюється на бідних живильними речовина­ми піднесених позначках рельєфу (мохи, пухівки, шейхцерия бо­лотна, підбел, багно, осока болотна й ін.). Верховий торф харак­теризується підвищеною кількістю органічної речовини, висо­кою кислотністю, значною поглинальною здатністю і хМалим змістом живильних речовин. Застосовують цей торф головним чином як підстилку і для компостування.

Низинний торф утворюється на багатих живильними речови­нами знижених частинах рельєфу (осоки, гіпнові мохи, очерет, хвощ, таволга, шабельники тощо.). Низинний торф містить більше живильних речовин і менше органічної речовини, чим верхівковий. Найбільше доцільно його використовувати для го­тування різних компостів.

Перехідний торф займає проміжне положення між верхівко­вим і низинним. За кількістю золи торфи підрозділяють на нор­мальні (до 12%) і високозольні (більш 12%).

Торф'яні компости. Торф застосовують в основному для готу­вання компостів. При компостуванні з гноєм торф швидше роз­кладається і повніше використовується рослинами. Добре ком­постується торф (верхівковий і перехідний) з вапном. Гарні ре­зультати одержують при додаванні до торфу 20 кг фосфоритного борошна на 1т торфу. Торфофосфоритні компости особливо ефективні на супіщаних ґрунтах, а торфовапнові — на кислих.

Торф використовують на полях зрошення, де його компосту­ють з осадом стічних вод. Широко застосовують також торфофе­кальні компости. Ці компости вважаються сильнодіючими.

Осади стічних вод. їх одержують при очищенні стічних вод міст на очисних спорудах. Вологість свіжого осаду складає близько 97%. Для зниження вологості до 80% вони проходять етап природного сушіння на мулових майданчиках і маханічного зневодження на вакуум-фільтрах із застосуванням реагентів (хлорне залізо і вапно), а для зниження вологості до (25...30)% — проходять термічне сушіння в барабанних печах.

Осади з мулових майданчиків можна використати під усі культури, але найбільше доцільно їхнє застосування під овочеві і силосні культури, цукровий буряк. Осади після термічного

457

сушіння, що містять більше вапна і заліза, бажаніше вносити під чуйні на вапно культури.

Сапропель {прісноводний мул) — уявляє собою відкладену в прісноводних водоймах суміш землі з напіврозкладеними рослин­ними і тваринами залишками. Містить органічні речовини (до 15...30)% і більше, азот, фосфор, калій, вапно, мікроелементи, деякі вітаміни, антибіотики, біостимулятори. Найбільша кількість жи­вильних речовин спостерігається в мулі водойм, що знаходяться біля населених пунктів. Сапропелі застосовують як у чистому виді, так і у виді компостів із гноєм, фекаліями і гнойовою рідотою.

Зелене добриво. Воно уявляє собою зелену масу рослин-сиде-ратів, що заорюється в ґрунт у щілинах, збагачення її живильни­ми речовинами, головним чином азотом, поліпшенням водяного, повітряного і теплового режимів. Найбільше значення зелене до­бриво має на малопрлодуктивних дерново-підзолистих, піщаних, суглинних і супіщаних ґрунтах, а також на зрошуваних землях і у вологих районах.

Найважливіша умова підвищення ефективності зеленого доб­рива — це правильне сполучення його з іншими органічними і мінеральними добривами і хімічною меліорацією ґрунтів. Такий спосіб добрива широко застосовується, тому що він дешевий (ча­сто не вимагає транспортних засобів), і за хімічним складом зеле­не добриво близьке до гною.

Бактеріальні добрива. Препарати, що містять корисні для рос­лин бактерії, відносяться до бактеріальних добрив. Вони здатні поліпшувати живлення сільськогосподарських культур.

Виробництво мінеральних добрив містить у собі виробництво азотних, калійних і фосфатних добрив. Мінеральні добрива є найбільш ефективним способом підвищення продуктивності сільськогосподарського виробництва. У той же час, в Україні з — за неплатоспроможності споживачів, мінеральні добрива вносять­ся у ґрунт в 6 разів менше, ніж у більшості країн Європи (близько 50 кг на гектар). Потреба агропромислового комплексу України в мінеральних добривах складає (у перерахуванні на 100% корисної речовини), по азотних добривах — близько 3 млн. т. у рік, фосфор­них — 2, 3 млн. т. калійних — 1,9 млн. тонн, мікродобривах — від 0, 35 тис. тонн молібдену до 48, 6 тис. тонн цинку.

Азотні добрива. З усіх продуктів хімічної промисловості Ук­раїни аміак й азотні добрива (карбамід, аміачна селітра, сульфат амонію) мають найбільший експортний потенціал. Домінуюче

458

місце в експортних постачаннях хімічної продукції із України ба­гато років займає карбамід (84...86%).Україна постачає на світо­вий ринок близько 10% карбаміду. Випуск азотних добрив зосе­реджений на шести підприємствах: ОАО "Азот" (Черкаси), ОАО "Дніпроазот" (Дніпродзержинськ), ОАО "Стірол" (Горлівка), ОАО Ровенському "Азот", Північнодонецькому державному ви­робничому об'єднанні "Азот" і Одеському припортовому заводі. Основною сировиною для виробництва є природний газ, що по­ставляється в основному з Росії (РАО "Газпром") і Туркменіста-ну (була "ITERA"). Потреба галузі в природному газі оцінюється в 6847 млрд. куб. м. Потужності по виробництву азотних добрив складають 3, 6 млн. т. Було зроблено 2, 9 млн. т. при потребі 3,4 млн. т., у тому числі для сільського господарства 2,1 млн. т.

Калійні добрива. Потужність України по виробництву калій­них добрив складає 245, 4 тис. т. Обсяг виробництва в 1996 ро­ці — 41,8 тис. т. Експортується калімагнезій і нітроамофос (Росія, країни СНД) і імпортується хлористий калій (Білорусія). Основ­ним споживачем, більше 90% продукції калійної промисловості є сільське господарство, що використовує її як добрива, на рівні 5-10% — у хімічній і інших галузях промисловості. Потреба сільського господарства України в калійних добривах складає за деякими оцінками 1310 тис. т. оксиду калію на рік. На сьогодні ця потреба забезпечується тільки на 12, 8%. І це при тому, що Ук­раїна має достатню сировинну базу. Калійні руди в Україні зосе­реджені тільки в Прикарпатті. Зараз експлуатуються два калійний родовища: Калуш — Голинське (Івано-Франківськая область) — використовуються потужності калійного заводу кон­церну "Оріана" і Стебніковське (Львівська область) — державне горно-хімічне підприємство "Сірка". Промислово освоєно тільки близько 30% розвіданих запасів. Запаси калійних солей на розвіданих і развідуємих площах складають близько 7, 2 млрд. т. Найбільші з них — Стебніцьке (1, 2 млрд. т.), Марково-Розсель-нянське (1 млрд. т.), Бориславське (1 млрд. т.), Белина Велика (384 млн. т.) — яке може розроблятися відкритим способом. Про­гнозні запаси руди складають більш 15 млрд. т., тобто Україна має значні запаси для виробництва калійних добрив. Калійний завод концерну "Оріана" (Івано-Франківська обл.) здійснює ком­плексну переробку всіх компонентів сировини. Комбінат робить крім мінеральних добрив аеросил, соляну кислоту, гіпохлорит, хлор, карбомідні смоли, хлористий магній, карналіт. Сировиною

459

для Калушського концерну "Оріана" служать полімерні руди Ка-луш-Голинського родовища. Концерн "Оріана" поєднує дев'ять юридично самостійних підприємств, що знаходяться в місті Ка­луш. Головним підприємством концерну є завод з виробництва хлористого вінілу. Крім нього в концерн входять завод калійних добрив; завод побутової хімії і товарів народного споживання за­вод каустичної солі і хлору, завод хімічного захисту рослин, ре­монтно-механічний завод, завод будматеріалів. В серпні 1997 ро­ку були відкриті два нові підприємства в складі концерну: фабри­ка по виробництву поліпропіленової нитки і завод з виробництва поліетилену. Державне горно-хім)ічне підприємство "СІРКА" (Стебніковський калійний завод) випускає 400 тис. т. меленого каініту зі змістом 10% оксиду калію. У 1991 році був освоєний ви­пуск композиційного калійно-магнієвого добрива. У зв'язку з низьким змістом живильних речовин у каініті (всього 10% ДО2ОБ) збут цієї продукції дуже обмежений.

Фосфорні добрива. Для вирощування стабільних врожаїв сільськогосподарських культур необхідно забезпечити внесення фосфорних мінеральних добрив у ґрунт порядку 2, 2 млн. Серед­ньорічна потужність українських підприємств складає близько 1, З млн. т. при виробництві 790 тис. т. Основною причиною недови-користання потужностей є недостатня кількість фосфоровмісткої сировини, складнощі по забезпеченню сировини і збуту продукції при недостатній платоспроможності як постачальників сировини так і споживачів продукції, слабкий рівень технічної оснащеності (морально застаріле і фізично зношене устаткування). При вироб­ництві фосфорних добрив використовується фосфоровмістка си­ровина: апатитовий концентрат, фосфорне борошно, суперфос-форна кислота; жовтий фосфор, зкстракційна і термічна фосфор­на кислота. Жодне з наявних фосфорних родовищ (розташовані в Донецькій, Івано-Франківській, Харківській, Чернігівській і Жи­томирській областях) — не експлуатуються. Фосфорні добрива в Україні виробляються на чотирьох підприємствах: вінницьке ПО "Хімпром", сумське ПО "Хімпром", Одеський суперфосфатний і Константинівський хімзавод. Константинівський хімзавод випус­кає крім міндобрив і сірчаної кислоти багато видів іншої хімічної продукції, з них 38% — на експорт. Виробничі потужності вико­ристовуються на 50%. Вінницький ПО "Хімпром" випускає супер­фосфат для сільського господарства. Одеський суперфосфатний випускає простий і гранульований суперфосфат. Сумський "Хім-

460

пром" випускає простий і знефторений суперфосфат у гранульо­ваному виді. Для забезпечення роботи цих підприємств необхідно близько 1700 тис. тонн апатитового концентрату, постачальни­ком якого була і залишається Росія.

Переробка органічних відходів в добрива та біогаз. Найбільш перспективне, з точки зору одержання агрохімічної (виробництво добрив), екологічної (знезаражування і дезодорація) і енергетич­ної (виробництво палива й електроенергії) ефективності, є техно­логія переробки гною в анаеробних умовах у спеціальних герме­тичних реакторах — метантенках, виконаних, як правило, з мета­лу. Завдяки діяльності метаноутворюючих бактерій у безкиснево-му середовищі при температурі (39...40) чи (53...55) °С в реакторі відбувається процес збражування гною з утворенням пального га­зу, основними компонентами якого є метан (60...65)% і вуглекис­лий газ (35...40)%. З 1 т гною вологістю 92% протягом (10... 15) діб можна одержати близько 20 м біогазу з теплотворною здатністю (23...25) МДж/м. З цієї кількості приблизно 50% витрачається на підтримку заданого температурного режиму роботи метантенка, інше складає товарний біогаз, який можна використовувати на нестатки господарства. Зброжена в метантенку маса уявляє со­бою легкоусвоююче рослинами і позбавлене збудників хвороб і насінь бур'янів рідке висококонцентроване органічне добриво, що містить макро- і мікроелементи, амінокислоти і фітогормони, що стимулюють ріст рослин. Це добриво застосовується на ґрун­тах усіх типів для овочевих, плодово-ягідних, кормових культур, газонів, квітників, декоративних чагарників і т.п. Особливо ефек­тивне застосування зброжених добрив для кореневих і поливаль­них рослин, підгодівлі овочевих і інших сільськогосподарських культур (при 3...4-разовій підгодівлі, але не частіше одного разу в десять днів), при цьому врожайність підвищується в (2...3) рази.