В поисках тех самых биоэффекторов
Проблема понятна. Ее не удается решить десятилетиями. Значительная часть вносимых в почву удобрений не усваивается растениями, а попадает в окружающую среду, загрязняя ее и причиняя немалый ущерб. В то же время без удобрений невозможно вести современное сельское хозяйство: урожаи будут низкими, почва окажется истощена. Многие миллионы людей во всем мире будут страдать от регулярного недоедания.
Удобрения
Сельскохозяйственные культуры, как и любые растения, нуждаются в питательных веществах для нормального роста – прежде всего им нужно потреблять фосфаты и азот. Извлекая их из почвы, растения обедняют ее. И если не дать полю «отдохнуть», накопить питательные вещества, оно быстро истощится. Урожаи станут низкими.
Еще в незапамятные времена крестьяне заметили, что, если добавлять в почву некоторые вещества, например, навоз, урожайность высеваемых культур резко возрастет.
В XIX—XX веках были синтезированы особые вещества, содержащие азот, фосфор, калий, – искусственные удобрения. Их стали вносить в почву, чтобы повысить ее плодородие.
Со временем было развернуто массовое производство искусственных удобрений. В частности, по методу Хабера-Боша из атмосферного азота и водорода синтезировали аммиак и на его основе изготавливали аммиачные, то есть азотные, удобрения, в которых азот представлен в аммиачной форме.
Этот метод, кстати, оказался очень энергозатратным. По оценке экспертов, сегодня около 2% потребляемой энергии во всем мире уходит… на производство азотных удобрений.
Между тем опыт свидетельствует, что значительная доля удобрений, вносимых в почву, – от трети до двух третей, – теряется впустую. Корневая система растений потребляет лишь часть питательных элементов, имеющихся в удобрениях. К тому же внешние факторы – холод, жара, засухи – вызывают сильный стресс у растений. В такой обстановке они гораздо хуже усваивают полезные для них вещества и плохо растут.
Неиспользованный азот, содержавшийся в удобрениях, вымывается в виде нитратов грунтовыми водами, загрязняя их, а также выносится ими в реки и озера. Фосфаты, попадая в почву, тоже образуют труднорастворимые химические соединения. Сельскохозяйственные культуры в период своего роста обычно потребляют менее 30% фосфатных удобрений.
Происходит постепенное насыщение водоемов нитратами и фосфатами – их эвтрофикация, что приводит к гибели многих животных, населявших их прежде.
Тем не менее спрос на искусственные удобрения растет. Например, по данным Международной ассоциации производителей и потребителей удобрений, в начале этого десятилетия во всем мире ежегодно использовалось более 40 миллионов тонн фосфорных удобрений, а к 2050 году потребность в них, по оценке комиссии ЕС, может возрасти еще в полтора раза. Значительно увеличится и потребление азотных удобрений (сейчас оно оценивается примерно в 110 миллионов тонн ежегодно).
Спрос на удобрения растет, и в то же время – из-за экологических проблем – ученые ищут им хотя бы частичную замену или пытаются каким-то образом повысить их эффективность.
Альтернативы предлагаются разные. Их объединяет пока то, что они странны или обращены в прошлое, и трудно наладить массовое и рентабельное производство альтернативных удобрений. Их пробуют изготавливать (перечислим одной строкой) из домашнего мусора, из золы, навоза, остатков животных, из твердых субстанций, содержащихся в сточных водах, а также продуктов биологического брожения на биогазовых установках.
Но главная проблема заключается в том, что в этих альтернативных удобрениях питательные вещества, нужные растениям, либо содержатся в недостаточном количестве, либо в таком виде, что растения плохо усваивают их, – например, корневая система растений начинает поглощать нужные вещества только после того, как их «обработают» микроорганизмы.
В таком случае, предупреждают специалисты, высока вероятность, что часть питательных веществ опять же будет просто теряться, не доходить до растений. Тем труднее будет оценить, сколько «альтернативных удобрений» следует вносить в почву, чтобы получить хороший урожай.
Есть и другие минусы. Например, когда удобрение берутся изготавливать из отходов, оно может быть загрязнено вредными, а то и очень вредными примесями. Так, в твердых осадках, извлекаемых из сточных вод, всё чаще фиксируют повышенное содержание тяжелых металлов или органических вредных веществ (оловоорганические соединения, остатки минеральных масел).
Эффективность
Но если альтернативные варианты нас не устраивают, то зададимся другим, уже прозвучавшим вопросом: можно ли повысить эффективность использования имеющихся у нас удобрений?