Невозобновляемость природных ресурсов минерального сырья обязывает с особым вниманием и бережливостью относиться к их использованию.
А между тем многочисленные исследования показывают, что при горной добыче природных фосфатов в недрах остается 25—50% сырья. В процессе первичного и вторичного обогащения фосфоритных руд (промывка, дробление, размол, флотация и др.) теряется 30—40% добытых руд. При флотационном обогащении апатито-нефелиновых руд Хибинских месторождений теряется до 6—8% фосфатов. При механических и химических операциях переработки природных фосфатов на суперфосфат, фосфорную кислоту, концентрированные удобрения теряется приблизительно еще 5—6% фосфора. Большие потери (10—15%) уже готовых удобрений отмечаются при их транспортировке, хранении и внесении в почву. Следовательно, борьба за рациональное использование сырья и удобрений и сохранение чистоты природной среды должна проводиться в цепи природные ресурсы — завод — поле.
Существенный недостаток транспортировки удобрении заключается прежде всего в перевалочной системе от завода до поля. Транспортные организации и отделения Госкомсельхозтехники перевозят их автосамосвалами общего назначения, что приводит к значительным потерям. Специальных же автосамосвалов, предназначенных для перевозки минеральных удобрений, а также для заправки разбрасывателей удобрений, выпускается пока недостаточно.
Серьезные недостатки имеются и в хранении минеральных удобрений. Складские емкости не соответствуют объемам удобрении, поставляемых сельскому хозяйству. Средняя же вместимость складов в хозяйствах небольшая, не позволяющая осуществить комплексную механизацию по подготовке удобрений к тукосмешению и внесению. Промышленностью еще не налажен серийный выпуск специальных установок для тукосмешения, поэтому хозяйства в ряде случаев используют сделанные на местах приспособления или вносят каждый вид удобрения раздельно. Все это приводит к непроизводительному расходованию минеральных удобрений, их потерям, а в итоге — к загрязнению окружающей среды.
По данным Новосибирского НИИЖТ, за 1966—1970 гг. потери при хранении на станции назначения составили 2,8% общей массы. Институт ГипроНИИсельхоз потери на этапе завод — поле определил в размере 15—20%, Белорусский научно-исследовательский институт агрохимии и почвоведения — около 15%.
Исследованиями Ленинградского филиала ЦИНАО, проведенными в Северо-Западной зоне, показано, что потери при выгрузке незатаренных удобрений (0,11%) обусловлены утечкой их между вагоном и рампой. Среднезональные потери при выгрузке затаренных и незатаренных удобрений составляют 0,08%. Потери вследствие неудовлетворительного состояния транспорта и дорог составляют 0,13—3,6%. В значительной мере они зависят от способа затаривания: при перевозке россыпью — 1,98—3,6%, в бумажных мешках — 1,07 2,6%.
Потери удобрений зависят также и от условий хранения: при хранении в приспособленном помещении они составляют 2,55%, а вне помещения — 11,1%. В 1974 г. общие потери удобрений при транспортировке и хранении по Северо-Западной зоне составили 213,3 тыс. т.
Исследованиями ЦИНАО показано, что потери при выгрузке удобрений из вагонов в склад в 2—2,5 раза меньше, чем при выгрузке в машины.
Опытные перевозки удобрений в Краснодарском крае из прирельсового склада (или вагонов) до хозяйства на расстояние 30—34 км показали, что средние размеры потерь затаренного суперфосфата в 2,5 раза меньше, чем незатаренного (0,43 и 1,10%).
Нужно также иметь в виду, что при погрузочно-разгрузочных работах, транспортировке и хранении в хозяйствах незатаренного гранулированного суперфосфата происходит некоторое изменение его гранулометрического состава по сравнению с исходным, в частности увеличение доли мелких фракций. Это приводит к большей сегрегации тукосмесей, неравномерному внесению и снижению эффективности удобрений.
По данным Р. Л. Бетехтнной и В. И. Шапова (1982), распределение потерь удобрений было следующее (в % от обшей массы по этапам): в пути следования — 1,4, при погрузочно-разгрузочных работах — 4,8, при хранении на складах — 2,8. Межведомственные испытания разных типов вагонов по перевозке минеральных удобрений показали, что потери при погрузочно-разгрузочных работах колеблются от 100 до 600 кг/вагон. ВПИИМСХ в течение 4 лет выявлял фактические потери удобрений. Удобрения транспортировали до прирельсовых складов в крытых железнодорожных вагонах (по действующей технологии) и в саморазгружающихся вагонах типа «Хоппер» (по предложенной институтом технологии).
Средние потери удобрений при выгрузке из крытого вагона в склад составили 1010—1145 кг, в том числе оставалось в вагоне 260—300 кг. При выгрузке удобрений из склада в автотранспорт на каждые 60 т удобрений потери составляли 500 кг. Потери затаренных удобрений колебались в пределах 70—184 кг/вагон. В среднем при принятой технологии складской переработки потери незатаренных и затаренных удобрений составляли соответственно 2,51—2,74 и 0,11—0,30%. Потери в крытых вагонах были 0.43—0,50%.
При приемке удобрений из вагонов типа «Хоппер» в склад (бестарная доставка) потери составили 187—218 кг/вагон (0,4—0,5%). При выгрузке удобрений из накопительных бункеров приемного устройства потери практически отсутствовали. Общие потери незатаренных удобрений при перегрузочных операциях были в 3 раза меньше по сравнению с приемом из крытых вагонов общего назначения.
Требует совершенствования и технология внесения удобрений разбрасывателями. В опытах ВИУА внесение основного полного минерального удобрения с неравномерностью 50% снижало урожай зерновых культур на 6—7%. По данным НИУИФ, при неравномерном (70—80%) внесении суперфосфата урожай озимой пшеницы снижался по сравнению с равномерным на 20% и более.
Опыты показали, что уже при неравномерности 20—25% от средней нормы увеличивается пестрота хлебостоя, растягиваются сроки созревания на 3—6 дней, уменьшается продуктивная кустистость, снижается выравненность зерна.
Заслуживают внимания результаты исследований влияния неравномерного внесения удобрительных смесей, составленных из разных форм удобрений. Смеси вносили двухдисковым центробежным разбрасывателем.
Эффективность тукосмесей, приготовленных из разных форм удобрений, неодинакова. Влияние неравномерности внесения удобрений на их эффективность было различным. Общим для всех видов тукосмесей явилось то, что они в основном распределялись в полосе 6 м. За пределами 3 м от центра с каждой стороны количество удобрений резко уменьшалось.
Однако тукосмесь, приготовленная из аммиачной селитры, простого суперфосфата и хлористого калия на десятиметровой полосе, не давала существенных различий в прибавке урожая пшеницы. Разница в массе тукосмеси, в составе которой была мочевина и двойной суперфосфат, на отдельных делянках достигала почти трехкратной величины, а прибавка урожая колебалась от 3,4 до 8,4 ц/га. Такие же различия были и при использовании тукосмеси, в состав которой входили аммиачная селитра и двойной суперфосфат. В полосе 10 м разница по массе тукосмеси на отдельных делянках была более чем двукратной, прибавки урожая колебались от 4,1 до 8,3 ц/га.
Отрицательное действие неравномерного распределения удобрения наиболее четко проявляется при высокой их эффективности. В этой связи особенно велики потери урожая при неравномерном распределении оптимальных и максимальных доз удобрений.
И. Ф. Сендряковым и др. (1977) проведен анализ экспериментальных данных по размерам потерь урожая сельскохозяйственных культур в опытах, выполненных различными научно-исследовательскими учреждениями страны. Отрицательное влияние неравномерного внесения особенно резко проявляется при использовании азотных удобрений. Так, внесение аммиачной селитры в дозах азота 60—80 кг/га с неравномерностью 40—60% снижает урожай ячменя на 4,6—4,8% (Гродненская сельскохозяйственная опытная станция), яровой пшеницы — на 5,7% (Пермская сельскохозяйственная опытная станция), озимой пшеницы — на 4% (Белорусская сельскохозяйственная академия). Увеличение неравномерности до 70—80% приводило к потере урожая зерновых культур на 10,5—10,8%, что составляет 4—4,5 ц зерна с 1 га.
Расчеты, по данным Белорусской СХА, Гродненской опытной станции, НИИСХ Северного Зауралья, показывают, что потери урожая ячменя при внесении нитроаммофоски в дозах NPK по 60—80 кг/га с неравномерностью 60—80% достигали 12,5—14,4% (4,7—5,1 ц/га), картофеля — 6,7% (15 ц/га), сахарной свеклы — 5—6% (20 ц/га).
В производственных условиях фактическая неравномерность внесения удобрений нередко превышает допустимую и достигает 75—80%. В таких случаях снижение урожая зерновых культур от неравномерного внесения удобрений составляет 10—15%.
По данным ВИУА, на основании обобщения около 200 опытов Географической сети установлено, что потери урожая зерновых культур при неравномерном распределении удобрений возрастают с увеличением их доз. Так, при внесении N30-40 с равномерностью 70% снижение урожая озимой пшеницы составляло 1,8%, а при внесении N120 с той же неравномерностью — 8,7% к урожаю в варианте с равномерным внесением азотных удобрений. При высокой эффективности азотного удобрения урожай ячменя при внесении N120 с неравномерностью 70% снижался на 10,9%, а при средней эффективности удобрения — на 6,5%. Недобор зерна при неравномерности внесения фосфорного удобрения 70% в большинстве случаев не превышал 3%. При высокой же эффективности фосфора (карбонатные почвы, дерново-подзолистые с низким содержанием подвижного фосфора) потери урожая зерновых достигли 7%.
При высокой эффективности полного удобрения внесение его на 1 га в дозах 60—90 кг каждого элемента с неравномерностью 70% приводит к недобору 12,5—14,5% урожая зерна ячменя, а с неравномерностью 50% — 7,5—8,5%.
Минимальные потери сельскохозяйственной продукции (0,5—0,8%) наблюдались при внесении удобрений с неравномерностью 5—20%. Однако имеются экспериментальные данные, которые констатируют и более высокий недобор урожая от такой неравномерности внесения туков. Технико-экономические расчеты показывают, что оптимальный показатель неравномерности внесения удобрений находится в пределах 12,5—15%.
Агротехнические требования к туковым сеялкам и разбрасывателям неравномерность внесения удобрений допускают до 25%. Так, по расчетным данным Гольмана и Матеса, при неравномерности 20% потери урожая зерновых колебались от 0,6 до 11,5%, при неравномерности 30% — от 1,3 до 17,5%. По данным А. И. Останина и Л. С. Злобиной, потери урожая овса, озимой пшеницы и картофеля при неравномерности 20—25% находились в пределах 4—5%.
Влияние неравномерности внесения минеральных удобрений на урожай пшеницы выявлено в опытах, проведенных в 1971—1975 гг. в Чехословакии. Удобрения вносили разбрасывателем ДО-32, установленным на автомобиле.
По данным, полученным в ФРГ, при неравномерности внесения минеральных удобрений 20—30% потери урожая зерновых составляли 0,6—1,2 ц/га; они возрастали с увеличением доз удобрений. При одних и тех же дозах отрицательное действие неравномерности внесения удобрений в большей мере проявлялось при использовании более концентрированных удобрений.
В ЧССР в 1975 г. при средней по стране неравномерности внесения удобрений около 40% зерновых недобрали 406 тыс. т, сахарной свеклы — 573 тыс. т.
Для равномерного внесения минеральных удобрений важное значение имеет выравненность их гранулометрического состава. Оптимальный с точки зрения усвоения питательных веществ растениями размер гранул азотных, фосфорных и сложных удобрений находится в пределах 1,5—3 мм. Гранулы такого размера удобны при распределении их и туковыми сеялками, и разбрасывателями.
Что касается влияния размеров гранул на равномерность внесения, единой точки зрения у исследователей нет. По данным Э. П. Базегского и Б. А. Главацкого, равномерное смешивание удобрений достигается только в том случае, если различия в средних размерах гранул не превышают 1 мм. Л. М. Щербаков (1968) для центробежных разбрасывателей рекомендует размер гранул от 1 до 3 мм. По данным зарубежных исследований, наиболее равномерно распределяются удобрения, размер гранул которых составляет 1,5—4,2 мм. I. Quade отмечает, что гранулированные удобрения должны иметь преобладающий размер частиц 2—3,5 мм. Smitt считает, что крупные гранулы (3—4 мм) можно рассеивать центробежным разбрасывателем более равномерно, чем мелкие. По данным A. Mehring, L. Cumings, наоборот, равномерный рассев получается при размере гранул 1,6 мм. В исследованиях Е. Kerstin желаемый результат был получен при величине гранул 0,5—1,5 мм. Гранулы размером 4—5 мм распределялись менее равномерно. В исследованиях Э. Ф. Филиппова (1967) удобряемую поверхность наиболее равномерно покрывали гранулы размером 1—2 мм.
Невыравненность гранулометрического состава приводит к расслоению (сегрегации) компонентов при тукосмешении, транспортировке и хранении удобрительных смесей. Исследования показали, что при сегрегации удобрений 29—42% среднее снижение урожаев составляло 20—40%. При рассеве сухих удобрительных смесей центробежным разбрасывателем (без перекрытия) удобрения распределяются неравномерно не только по общей дозе, но и по отдельным питательным элементам. Основное нарушение происходит вследствие недостаточно равномерного распределения азотного компонента, который из-за небольшого размера гранул распределяется равномерно лишь на первых трех метрах ширины захвата разбрасывателя. При снижении доли азотного компонента до 66%, несмотря на завышенную дозу общего количества внесенной удобрительной смеси (105% от нормы), урожай уменьшался на 20—22%. Для равномерного распределения удобрительных смесей по площади с учетом компонентного состава гранулы азотных удобрений должны быть на 1—1,5 мм больше гранул фосфорных и калийных удобрений.
Равномерность рассева минеральных удобрений машинами центробежного типа зависит не только от выравненности гранул в удобрительных смесях, но и от соблюдения точного расстояния между проходами машины, оптимальной ширины ее захвата, форм и качества удобрений в смесях и других условий.
Существующие сеялки, особенно центробежные разбрасыватели, неравномерно распределяют удобрения по ширине захвата. При внесении гранулированного суперфосфата (размер гранул 2—3 мм) на метровую полосу, непосредственно примыкающую к середине разбрасывателя РУМ-3, приходилось 20,8 г удобрения на 1 м2, на вторую метровую полосу — 25,2 г, на третью — 10, на седьмую — 5,3 г и т. д..
В настоящее время в производственных условиях фактическая неравномерность внесения удобрений разбрасывателями 1-РМГ-4, РУМ-3, КСА-3 и НРУ-0,5, как правило, в 2—3 раза превышает допустимые значения (25%). Особенно неудовлетворительно вносятся смеси, приготовленные из удобрений с неоднородным гранулометрическим составом. Это снижает коэффициент использования элементов питания из удобрений растениями, увеличивает потери, приводит к непроизводительному их расходованию и загрязнению окружающей среды.
Для повышения качества внесения минеральных удобрений необходимо создание и внедрение машин, обеспечивающих поверхностное их внесение с неравномерностью не более 15%, а также высокопроизводительных машин для локального способа применения основных норм минеральных удобрений.
Значительные потери удобрений возможны при внесении удобрений с помощью авиации, так как часть их сносится в лесополосы, овраги, водоемы и т. д. Во время работы самолетов специалистами хозяйств должны быть приняты меры более точной сигнализации и строгого контроля за качеством работ.