Большая Советская Энциклопедия (МИ)
Шрифт:
Промышленные М. у. получили распространение лишь с 19 в. До этого применяли в основном навоз, золу, фекалии, природные туки.
В 1-й половине 19 в. стали использовать в качестве удобрений костную муку. В 1840 немецкий химик Ю. Либих предложил обрабатывать кости серной кислотой для перевода основной части — труднорастворимого трикальцийфосфата в водорастворимый, легко усвояемый растениями монокальцийфосфат; это удобрение получило название суперфосфата. Вскоре суперфосфат стали производить путём разложения природных фосфоритов серной кислотой. В конце 19 в. производство и использование суперфосфата получило большое распространение в ряде стран. В России первый завод суперфосфата начал работать в 1868 в Ковно (Каунас). Опыты русского агрохимика А. Н. Энгельгардта 60—80-х гг. 19 в. показали высокую эффективность применения фосфоритной муки на кислых подзолистых почвах и способствовали увеличению добычи и использования фосфоритов. В 20 в. ассортимент фосфорных удобрений значительно расширился.
В 30-х гг. 19 в. начали использовать природную натриевую селитру, месторождения которой были открыты в Чили. Развитие производства азотных удобрений началось после промышленного освоения синтеза аммиака из водорода и атмосферного азота (1914—18). В 60-х гг. 19 в. после открытия Штасфуртского месторождения калийных солей в Германии стали применять калийные удобрения. В дальнейшем с открытием новых месторождений, в том числе богатейших в мире — Соликамских в СССР (в 20-х гг. 20 в.), калийные удобрения получили широкое распространение. В изучении роли М. у. в поднятии урожаев огромный вклад внесли отечественные учёные А. Н. Энгельгардт, Д. И. Менделеев, П. А. Костычев, К. А. Тимирязев, П. С. Коссович, К. К. Гедройц, Д. Н. Прянишников, П. А. Баранов, С. И. Вольфкович, В. М. Клечковский, А. В. Соколов и др. С середины 20 в. производство и потребление М. у. быстро увеличивается во всём мире (табл. 1).
Табл. 1. — Мировое производство минеральных удобрений
(тыс. т действующего вещества — N, P2 O5 и K2 O)
| Удобрения | ||||
| Годы | азотные (N) | фосфорные (Р2 О5 ) | калийные (К2 О) | всего (NPK) |
| 1950 | 4382 | 6120 | 4315 | 14817 |
| 1955 | 7106 | 8719 | 6915 | 22740 |
| 1960 | 10564 | 10703 | 8668 | 29935 |
| 1965 | 18788 | 15669 | 12678 | 47135 |
| 1970 | 31911 | 21286 | 17564 | 70761 |
| 1972 | 36060 | 23906 | 19795 | 79761 |
В дореволюционной России промышленность М. у. была представлена небольшими суперфосфатными заводами, калийные и азотные туки почти не производились. В СССР уже в первые пятилетки были построены крупные предприятия (Березниковский азотно-туковый завод, Новомосковский химический комбинат, Воскресенский химический комбинат и др.), вырабатывающие азотные и фосфорные М. у., создана калийная промышленность (Соликамский калийный комбинат и др.). К концу 2-й пятилетки (1937) было произведено 703 тыс. т М. у. (действующего вещества); в 1913 — 17 тыс. т. В последующие годы, особенно после Великой Отечественной войны 1941—1945, производство М. у. в СССР и поставки их сельскому хозяйству непрерывно увеличиваются (табл. 2 и 3).
В переводе на стандартные туки (азотные удобрения, содержащие 20,5 % N, фосфорные — 19,6 % P2 O5 и калийные — 41,6 % K2 О) в 1972 в СССР произведено 66,1 млн. т М. у. К 1975 производство их значительно возрастет, причём большую часть составят высококонцентрированные (двойной суперфосфат, мочевина, хлористый калий и др.) и комплексные сложные (аммофос, диаммофос и др.) удобрения.
Районами наибольшего применения М. у. в СССР являются зоны хлопководства республик Средней Азии и Закавказья, чаеводства Грузии, Азербайджана и Краснодарского края, свекловодства, льноводства и коноплеводства РСФСР, Украины и др. Крупными потребителями М. у. стали районы орошаемого земледелия — Поволжье, Северный Кавказ, юг Украины, Средняя Азия и Казахстан, где успешно развивается рисосеяние, выращиваются сорта высококачественной пшеницы. Всё больше используют удобрений под овощные культуры и картофель, на лугах и пастбищах.
Большое разнообразие в СССР почвенно-климатических зон обусловливает различную эффективность М. у. (прибавку урожая на 1 кг действующего вещества удобрения или на 1 га ). В Европейской части страны положительное действие удобрений уменьшается с З. на В. и с С. на Ю., в Сибири — с В. на З., что связано главным образом с количеством осадков и распределением их в течение года. Наиболее эффективны М. у. в зонах дерново-подзолистых, серых лесных почв и выщелоченных чернозёмов. На осушенных торфяниках и лёгких песчаных почвах наибольшую прибавку урожая обеспечивают калийные туки. На обыкновенных и южных чернозёмах, каштановых почвах М. у., кроме фосфорных, менее эффективны. Средние прибавки урожая с.-х. культур в СССР при наиболее целесообразных нормах М. у. следующие (в ц с 1 га ): зерновых (на дерново-подзолистых почвах и чернозёмах лесостепи) 5—8; льна-долгунца (на дерново-подзолистых почвах) 1,5 (волокно); сахарной свёклы (на чернозёмах) 40—70; картофеля (на дерново-подзолистых и серых лесных почвах) 35—60.
Табл. 2. — Производство минеральных удобрений в СССР
(тыс. т действующего вещества — N, P2 O5 и K2 O)
| Удобрения | ||||
| Годы | азотные (N) | фосфорные (Р2 О5 ) | калийные (К2 О) | всего (NPK) |
| 1940 | 199 | 326 | 221 | 746 |
| 1950 | 392 | 532 | 312 | 1236 |
| 1960 | 1003 | 1192 | 1084 | 3279 |
| 1965 | 2712 | 2300 | 2368 | 7380 |
| 1970 | 5423 | 3585 | 4087 | 13095 |
| 1972 | 6551 | 3940 | 5433 | 15924 |
Табл. 3. — Поставки минеральных удобрений сельскому хозяйству СССР
| Удобрения (тыс. т действующего вещества ¾ N, Р2 О5 и K2 O) | На 1 га пашни, кг (NPK) | ||||
| Годы | азотные (N) | фосфорные (Р2 О5 ) | калийные (К2 О) | всего (NPK) | |
| 1940 | 162 | 346 | 219 | 727 | 3,7 |
| 1950 | 307 | 532 | 422 | 1261 | 7,3 |
| 1960 | 769 | 1088 | 766 | 2623 | 12,2 |
| 1965 | 2282 | 2121 | 1891 | 6294 | 28,5 |
| 1970 | 4605 | 3184 | 2574 | 10363 | 47,0 |
| 1972 | 5624 | 3661 | 3238 | 12523 | 55,9 |
Примечания: 1. В России в 1913 обеспеченность М. у. 1 га пашни составляла 0,21 кг. NPK. 2. На душу населения произведено (кг NPK): 0,1 в 1913, 3,9 з 1940 и 64 в 1972.
Эффективность М. у. повышается в условиях орошения и высокой технологии возделывания культуры, при внесении их совместно с органическими удобрениями , применении правильных норм, учитывающих потребности растений, свойства почвы и самого удобрения, при выращивании отзывчивых сортов и т. п. М. у. (и органические) в севообороте применяют в определённой системе, называется системой удобрения, в которой предусматриваются распределение их по полям, нормы, сроки и способы внесения, определяемые по данным агрохимического анализа почвы и результатам полевых опытов. Средние нормы М. у. в СССР (в кг/га ): 30—100 N, 30—60 P2 O5 и 45—90 K2 O; более высокие — под технические (хлопчатник, сахарная свёкла и др.) и овощные (огурец, томат и др.) культуры. М. у. вносят осенью или весной (основное удобрение ), одновременно с посевом (припосевное удобрение ) и во время вегетации (подкормка растений ). Способы внесения: разбросной (туковыми сеялками, с самолёта) с заделкой в почву плугом, культиватором или бороной — удобрения смешиваются с почвой всего пахотного слоя; локальный — в рядки или лунки (комбинированными сеялками и сажалками) при посеве семян, посадке клубней, рассады, сеянцев. М. у. также обрабатывают семена перед посевом (опыливание, намачивание в растворе). Неправильное применение М. у. (например, избыточные дозы, плохая заделка) может понизить плодородие почвы, вызвать гибель растений и животных, загрязнение рек и водоёмов.
Лит.: Прянишников Д. Н., Об удобрении полей и севооборотах, Избр. статьи, М., 1962; Кореньков Д. А., Минеральные удобрения и их рациональное применение, М., 1969; Справочная книга по химизации сельского хозяйства, под ред. В. М. Борисова, М., 1969; Авдонин Н. С., Научные основы применения удобрений, М., 1972.
И. И. Синягин.
Минеральный вид
Минера'льный вид, природное химическое соединение, характеризующееся определённой кристаллической структурой. Объединяет совокупность минеральных индивидов , обладающих одинаковой (или однотипной) кристаллической структурой и химическим атомарным составом, который может колебаться только в определённых границах в результате изоморфного замещения главных элементов их кристаллохимическими аналогами. Примерами последних могут служить: вольфрамит с разновидностями — гюбнерит Mn[WO4 ] и ферберит Fe[WO4 ]; плагиоклаз с разновидностями — альбит и анортит ; оливин с разновидностями — форстерит, фаялит и др. См. Минерал .
Минеральный индивид
Минера'льный индиви'д, природное твёрдое, однороднее минеральное тело (минерал ), физически отделённое в пространстве от других тел естественными поверхностями раздела (например, плоскостями граней кристаллов, поверхностями раздела зёрен или индивидуализированных агрегатов — оолитов).
Минеральный обмен
Минера'льный обме'н, потребление неорганических веществ, их всасывание (обычно в желудочно-кишечном тракте), распределение в организме, участие в физико-химических явлениях и биохимических реакциях и выделение. Основное значение М. о. заключается в поддержании определённых физико-химических условий во внутренней среде организма, в формировании и сохранении структур плотных тканей (скелета), а также в специфической регуляции ферментативных реакций. Неравномерное распределение ионов между клеткой и средой лежит в основе биоэлектрических явлений (см. Биоэлектрические потенциалы ). У человека в плазме крови, межклеточной и спинномозговой жидкостях из катионов преобладает Na+ , из анионов — Cl– и HCO– 3 (см. табл.). Ионный состав жидкостей, выделяемых поджелудочной, молочной и др. железами, значительно отличается от плазмы крови и обусловлен специфической секреторной активностью клеток железистого эпителия. Особенно сильно могут варьировать концентрации ионов в жидкостях, вырабатываемых органами выделения, которые усиливают экскрецию ионов при их избытке в организме и снижают её при их дефиците. Внутри большинства клеток из катионов преобладает К+ ; содержание Mg2+ в клетках выше, чем в плазме крови. В эритроцитах человека, кролика, курицы больше К+ , чем Na+ , но у некоторых животных (например, у собак и овец ряда генетических линий) в эритроцитах, как и в плазме, преобладает Na+ . Ионы неравномерно распределены и между отдельными органоидами клетки: например, Na+ больше в ядре, чем в цитоплазме. Суточная потребность человека в отдельных химических элементах различна и зависит от возраста, пола, климата, рода деятельности, состава рациона. В среднем с пищей и водой человек ежесуточно должен получать (в мг): 800—1500 Ca, 1200—2000 Р, 2000—3000 К, по 4000—6000 Na и CI, 500—600 Mg, около 15 Fe. Некоторые элементы (К, Na) всасываются полностью, другие (Ca, Fe) — частично. Всосавшиеся в желудочно-кишечном тракте ионы поступают в кровь и лимфу; некоторые ионы связываются со специфическими белками плазмы (см. Металлопротеиды ) и т. о. переносятся с током крови. Ряд элементов депонируется в печени и в др. тканях (например, в костях много Ca, Mg, Sr, F). Избыток солей выводится у человека и млекопитающих кишечником (в основном Ca, Fe, Cu, Sr) и почками (в основном Na, К, CI, В, I). Концентрация отдельных ионов внутри организма поддерживается с высокой точностью специальными системами регуляции: Na+ и К+ — гормонами коры надпочечников, Ca2+ — гормонами щитовидной и околощитовидной желёз. В организме мужчины, весящего 70 кг, содержится около 100 г Na (в т. ч. в костной ткани 40—45 %, во внеклеточной жидкости 50 % и меньше 10 % в клетках) и около 120 г К (в т. ч. 2 % во внеклеточной жидкости). При повышении концентрации К в плазме крови нарушается сердечная деятельность, при понижении — возникают мышечная слабость, периодические параличи, нарушения функции почек и желудочно-кишечного тракта. Свыше 90 % Ca (около 900 г) сосредоточено в костях. Карбонат и фосфат кальция используются у большинства животных не только для построения скелета, но и для поддержания определённого уровня этого элемента в плазме, независимо от его поступления с пищей. Некоторые организмы способны накапливать большие количества того или иного элемента. Так, концентрация V у некоторых асцидий в 5x105 раз выше, чем в морской воде; другие оболочники способны активно накапливать Nb. См. также Биогенные элементы , Водно-солевой обмен , Микроэлементы и статьи об отдельных элементах, например Кальций в организме. О М. о. у растений см. Минеральное питание растений .