Процес формування нових екологічно безпечних добрив пролонгованої дії на основі сировини фосфоритових родовищ

Abstract

Глобальні кліматичні зміни, які відбуваються в світі, вже призводять до необхідності перегляду підходів до функціонування аграрного сектору в Україні і номенклатури туків, що можуть забезпечити стале вирощування сільськогосподарських культур. Слід зазначити, що для подолання глобальної продовольчої кризи виробництво зерна в Україні та інших країнах необхідно збільшити за рахунок впровадження інноваційних технологій ведення сільського господарства, спрямованих на підвищення родючості землі та врожайності сільськогосподарських культур за зменшених викидів CO2, зниження антропогенного навантаження на довкілля, а також ефективне виробництво добрив на основі переходу до зеленої енергетики та альтернативних джерел енергії [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]. У зв’язку з цим широке застосування традиційних азотних добрив потребує підвищення коефіцієнта використання поживних речовин. Одним із варіантів вирішення цієї проблеми є уповільнення швидкості розчинення гранул азоту і, відповідно, більш повноцінне живлення рослин шляхом їх капсулювання полімерними та фосфоровмісними оболонками. Останнім часом, у тому числі авторським колективом, уже розроблено низку органо-мінеральних добрив, які дозволили підвищити на 20–30 % урожайність досліджуваних культур і вміст гумусу в ґрунті, зменшити непродуктивні втрати азоту під час їх виробництва та використання. Такого ефекту вдалося досягти шляхом введення в фосфоровмісне покриття азотного ядра гранули мікроелементів, гуматів натрію, калію, кальцію, а також біовугілля. Водночас, збільшення посушливих днів у період вегетації рослин не дозволяє розкрити потенціал капсульованих добрив пролонгованої дії, що веде до суттєвих втрат врожаю і економічних збитків. Нагальною потребою сьогодення є розробка рецептур добрив, що дозволяють посилити механічну міцність рослин, забезпечити їх стійкість до різноманітних негативних факторів. Одним із шляхів вирішення зазначеного протиріччя є розробка органо-мінеральних комплексів пролонгованої дії, в якому доцільно застосовувати натуральні мінерали та сполуки. Такий підхід стимулює зусилля дослідників на розробку складу покриття, яке буде за рахунок пористості зберігати вологу в ґрунті й уміст корисних речовин. Поживні властивості вивчених раніше фосфат-глауконітових концентратів пропонується посилити таким сорбентом, як діатоміт, який є осадовою гірською породою. Відмінною особливістю цього компоненту є його пориста структура й високий уміст кремнієвих сполук, які мають біогеохімічну активність і покращують обмін азоту й фосфору в тканинах рослин. Дрібнодисперсний діатоміт знаходить також самостійне застосування як натуральний біоінсектицид. Отримані методом окатування капсульовані добрива містять 22 % N, 7 % P2O5, 5,5 % SiO2. Статична міцність 1,72 МПа. Мікроскопічні дослідження наведених зразків дрібнодисперсного діатоміту та капсульованого карбаміду, виконані на скануючому електронному мікроскопі, показують, що порошок діатоміту є частинками переважно розміром не більше 20 мкм. При цьому на окремих частках є пори розміром не більше 600 нм. Спектральний аналіз зразка показує, що основним елементом є силіцій. Дослідження поверхні фосфатовмісного покриття гранули дозволило визначити, що включення до складу покриття дрібнодисперсного діатоміту формує щільнішу пористу структуру. Наявність пористих частинок діатоміту по всій товщині капсульного шару дозволяє створити розвинену пористу поверхню не тільки для пролонгуючого ефекту дії азотного ядра на гранули, але і для акумуляції вологи ґрунту, що дає можливість у поєднанні з кремнієвими сполуками, які знаходяться в складі покриття, підвищити стресостійкість рослин у засушливий період вегетації. Наявність кремнієвих сполук у складі гранул знижує небезпеку пошкодження посівів, підвищує стійкість рослин до дії шкідливих речовин і хвороб, а також зменшує накопичення важких металів у сільськогосподарській продукції. Проведені розрахунки показників оцінки відповідності нового виду добрива інтересам усіх суб’єктів ринку свідчать про прийнятність виробництва та виведення на ринок нового виду добрива. Запровадження нового виду добрива у сферу виробництва та споживання сприятиме зростанню безпеки не лише виробника та споживача, а й сприятиме підвищенню рівня національної безпеки, глобальної конкурентоспроможності країни, інклюзивному та «зеленому» зростанню економіки, прискоренню досягнення Цілей сталого розвитку та кліматичної нейтральності.