Точное питание

Как удобрения помогают прокормить растущее человечество

Фото: «Фосагро»

Производство удобрений – один из основных секторов мировой экономики, которые Всемирный экономической форум включает в список 10 индустрий, лидирующих по развитию технологий. От производителей удобрений зависит, сможет ли растущее население планеты прокормить себя, при этом не нанося значительный вред экосистеме.

Удобрения против голода

Изобретение в 1909 г. Фрицем Гарбером и Карлом Бошем процесса синтезирования аммиака, который положил начало промышленному производству азотных удобрений, основатель Всемирного экономического форума Клаус Швабб включил в число ключевых событий второй промышленной революции. До тех пор аммиак производили, перерабатывая чилийскую селитру – нитрат натрия, единственное природное месторождение которого в мире находится в Чили. Сейчас азотные удобрения – один из трех важнейших элементов питания растений – самые популярные в мире (см. инфографику на стр. 06).

В целом активное применение удобрений началось в мире в XIX в. благодаря работам немецкого ученого Юлиуса фон Либиха, который обнаружил, что для питания растениям нужны азот, фосфор и калий (см. врез на стр. 05). С тех пор производство удобрений только росло, и, по оценке Международной ассоциации производителей удобрений, половина продуктов питания в мире производится благодаря применению удобрений. Все выпускаемые в мире удобрения и сырье ассоциация оценила в $218 млрд в год.

Если население планеты достигнет этого количества к 2050 г., потребуются ресурсы трех планет Земля, чтобы обеспечить всех необходимыми ресурсами Источник: ООН

Применение удобрений – один из ключевых элементов в будущем развитии планеты, говорится в докладе Всемирного экономического форума: растущее население нуждается в питании. По данным, которые приводит Международная ассоциация производителей удобрений, к 2030 г. нынешнее население планеты (7,6 млрд человек) увеличится до 8,5 млрд, а к 2050 г. – до 9,7 млрд человек. Изобретение способа синтезировать аммиак и благодаря ему производить азотные удобрения спасло от голодной смерти 2,7 млрд человек, оценивает норвежский производитель Yara (см. график). Мировое потребление удобрений выросло почти в 6 раз в период с 1961 по 2015 г. (с 32 млн до 184 млн т питательных веществ), население планеты за этот же период увеличилось с 3,1 млрд до 7,4 млрд человек.

Азотные удобрения

На долю азотных удобрений в 2018 г. пришлось 56,3% всех внесенных в почву удобрений (105,7 млн т в пересчете на действующее вещество).

Почти 10% всех произведенных в мире азотных удобрений (15,4 млн т) импортируют три страны: Индия, Бразилия и США.

Фосфорсодержащие удобрения

Фосфорсодержащие удобрения – вторые по объемам потребления в мире. На их долю приходится примерно 24%, или 46,3 млн т (в пересчете на действующее вещество). Крупнейшие импортеры фосфорсодержащих удобрений – Индия и Бразилия. По оценкам Международной ассоциации производителей удобрений, спрос на такие удобрения в мире продолжит расти. Цены на фосфорсодержащие удобрения, как правило, более стабильны и не демонстрируют таких ралли, как цены на азотные.

Калийные удобрения

Калийные удобрения занимают примерно 20% мирового потребления (36,1 млн т в действующем веществе). На долю шести крупнейших импортеров (Бразилия, США, Китай, Малайзия, Индонезия и Индия) приходится более половины мирового производства – 53%, или 36,6 млн т.

/«Фосагро»

Новый взгляд

Благодаря резкому росту использования удобрений в 1990-е гг. Китай смог спасти 155 млн человек от голода и недоедания, писал в статье для Financial Times председатель Международной ассоциации производителей удобрений Ракеш Капур. Но увеличение внесения удобрений может нести риски. Китайский профессор Фусуо Чжан на протяжении последних 10 лет составлял карту почв Китая. Его исследования позволили установить, что в попытке повысить урожайность в Китае вносили удобрений в 1,74 раза больше, чем было необходимо почвам, и в несколько раз больше, чем требовалось овощам и фруктам. На основе этих исследований была разработана государственная стратегия, предусматривающая нулевой рост внесения удобрений к 2020 г. Капур пишет, что эта цель была достигнута уже в 2017 г. Государство не только действует как регулятор отрасли, но и берет на себя образовательную функцию, просвещая фермеров, обучая их лучшим практикам внесения удобрений. С середины 2000-х гг. замедлился рост потребления удобрений и в развитых странах Европы (Франция, Германия, Швейцария).

Соблюдение правила четырех R – the right product, the right rate, the right time, the right place (правильный продукт, правильная пропорция, правильное время, правильное место) – залог гармоничного развития отрасли по производству удобрений, считает Международная ассоциация производителей удобрений. Это позволит, не увеличивая нагрузку на экосистему, поддерживать высокую эффективность урожаев.

Цифра в скважине

Российские компании активно внедряют цифровые технологии не только при взаимодействии с сельхозпроизводителями, но и на производстве. Так, «ФосАгро» внедрила цифровую платформу для управления техникой на рудниках на Кольском полуострове (там производится основное сырье компании – апатитовый концентрат). Это позволило не только повысить эффективность добычных операций, но и сделать их более безопасными. Например, глубокие скважины бурятся дистанционно. Системы предиктивной аналитики позволяют более точно соблюдать производственный режим на стадии обогащения апатитового сырья и непосредственно химического производства. Усовершенствовать процесс проектирования, строительства и реконструкции объектов, а также значительно упростить согласование и контроль за проведением земляных работ «ФосАгро» помогли оцифровка бумажных планов производственных площадок и использование дронов

Российский опыт

В России потребление удобрений продолжает расти опережающими темпами в сравнении с мировым потреблением благодаря развитию сельского хозяйства. За 2018 г. российские аграрии приобрели у отечественных производителей 3,1 млн т удобрений в пересчете на действующее вещество – на 3% больше, чем годом ранее.

В среднем по отрасли производства минеральных удобрений доля продаж на внутренний рынок не превышает 20%. Удовлетворив потребности внутреннего рынка, они конкурируют на глобальном и следуют его тенденциям, внедряя цифровые технологии и разрабатывая новые виды удобрений.

Так, крупнейший производитель фосфорсодержащих удобрений – «Фосагро» (по данным Российской ассоциации производителей удобрений, основной поставщик минеральных удобрений на внутренний рынок) – включила в свой ассортимент жидкие комплексные удобрения и готовится к выпуску водорастворимых удобрений. Компания перешла от отдельных видов продукции к внедрению комплексных систем минерального питания растений, включающих применение сразу нескольких видов удобрений, в том числе с биодобавками, в дозах, соответствующих индивидуальным почвенно-климатическим условиям и целевым показателям урожайности, рассказал представитель компании. Апробацию минерального питания компания «Фосагро» проводит на многочисленных агрополигонах с разными почвенно-климатическими условиями с привлечением ведущих академических и учебных институтов сельскохозяйственного профиля. В одном из сельхозпредприятий Вологодской области компания вместе с Международным институтом питания растений провела эксперимент по интенсификации лугового производства кормов с изменением минерального питания. Выяснилось, что использование высокоточных техник применения удобрений позволяет добиться роста урожайности на 30%, увеличить содержание протеина более чем на 50% и увеличения числа урожаев с трех до четырех в год, рассказывает представитель компании.

Входящий в «Фосагро» Научно-исследовательский институт по удобрениям и инсектофунгицидам им. профессора Я. В. Самойлова, отмечающий в 2019 г. свое 100-летие, разрабатывает новые технологии получения удобрений, работает над формулами удобрений пролонгированного действия, удобрений с эффектом Slow и Controlled Release, которые способны постепенно высвобождать питательные вещества в фазы развития растений, наиболее критичные к режиму минерального питания, рассказывает представитель компании.

Что нужно растениям

АЗОТ
Способствует росту и урожайности
Азот необходим для роста растений и абсорбируется из почвы в виде нитратов или ионов аммония. Являясь необходимой составляющей белков, азот участвует во всех этапах развития растения, синтеза белков и развития плодов. Он также входит в состав хлорофилла, играющего важную роль в фотосинтезе и развитии плодов.


ФОСФОР
Способствует созреванию культури повышает их качество
Фосфор необходим для развития корневой системы и деления клеток, участвует в функционировании и обеспечении целостности мембран и ускоряет созревание. Фосфор играет ключевую роль в накоплении и передаче энергии и фотосинтезе. Многие целинные и сельскохозяйственные почвы характеризуются нехваткой фосфора. Проблемы с удержанием фосфора в почве также ограничивают его доступность для растений.


КАЛИЙ
Повышает устойчивость растений к заболеваниям и засухе
Калий активирует более 60 энзимов (веществ, необходимых для синтеза белков и углеводов). Улучшает регулирование водного режима растений, повышает сопротивляемость заболеваниям, засухе и заморозкам. Калий также укрепляет стебель и корневую систему растения, улучшает вкус, текстуру и цвет плодов.

«Еврохим», на долю которого приходится, по его оценкам, 2,5% мирового производства удобрений в пересчете на действующее вещество, внедряет удобрения повышенной эффективности, которые рассчитаны на замедленное высвобождение питательных веществ, чтобы повысить эффективность их усвоения.

Внесение удобрений развивается в сторону все большей спецификации под культуры и почвы, отмечает представитель «Уралкалия», одного из крупнейших в мире производителей калийных удобрений. Появление и развитие новых сфер сельскохозяйственного производства – малообъемных технологий, фертигации открытого грунта (внесение удобрений, растворенных в воде) и др. – повышают спрос на нишевые продукты, продолжает он. Продукция с высокой добавленной стоимостью все больше набирает обороты, соглашается представитель «Фосагро». По оценкам компании, этот сегмент растет на 10–20% в год.

«Уралхим» достигает повышенной эффективности за счет совершенствования сложных составов, применения биотехнологий для создания многокомпонентных биокомбинированных удобрений, рассказывает представитель компании. Обе компании – и «Фосагро», и «Уралхим» – работают над организацией и развитием производства водорастворимых удобрений.

Новые, специализированные виды удобрений не заменят традиционные, подчеркивает представитель «Фосагро»: их основная роль – повысить эффективность применения действующих веществ.

Цифровизация сельского хозяйства – основной тренд отрасли, соглашаются все собеседники издания «Ведомости&». «Акрон», например, тестирует новые удобрения на экспериментальных полях дочернего агрохолдинга «Плодородие» (выращивает рис, свеклу, пшеницу в Краснодарском крае, Орловской, Нижегородской и Саратовской областях), говорится в годовом отчете компании. Одна из структур «Плодородия», «Кубрис», девять лет подряд удерживает лидерство в России по урожайности риса – до 100 ц/га (средняя урожайность в 2015–2018 гг. в России – 55 ц/га), отмечает «Акрон», подчеркивая роль точного и своевременного внесения удобрений и совместных разработок с профильными научно-исследовательскими институтами – Национальным центром зерна им. П. П. Лукьяненко и Всероссийским НИИ риса.

«Фосагро» отрабатывает новые агротехнологии, включая комплексные системы минерального питания растений в сотрудничестве с агрохолдингом «Агрогард». Он был основан в 2003 г. как пилотный проект для апробирования новых марок удобрений и средств защиты растений. Общая площадь сельхозугодий агрохолдинга – 155 000 га. Совместно с «Фосагро» он организовал агрополигоны для демонстрации эффективности применения комплексных систем питания растений на основе минеральных удобрений. В результате даже в сложные с климатической точки зрения годы агрохолдинг показывает рекордную для своих регионов урожайность, а в сезоне 2017/18 г. «Агрогард» возглавил рейтинг журнала «Агроинвестор» по эффективности использования земельного банка среди всех российских агрохолдингов.

Создание цифровых карт содержания питательных элементов в почве и возможность современной сельскохозяйственной техники вносить заданное количество питательных веществ, исходя из значений, указанных в картах, позволяют аграриям перейти к точному земледелию, перечисляет представитель «Уралкалия». Компания занимается повышением уровня агрономических знаний сельхозпроизводителей с использованием площадок, демонстрирующих эффект от внесения калийных удобрений на рост и урожайность, рассказывает представитель компании.

«Фосагро» через свою сбытовую сеть «Фосагро-регион» не только поставляет удобрения во все аграрные регионы страны, но и запустила первую для отрасли систему отслеживания логистической цепочки минеральных удобрений, чтобы снизить издержки потребителей, и готовит к запуску систему онлайн-агросопровождения. «Цифровые технологии позволяют повысить эффективность компании, предлагают действенные инструменты повышения гибкости бизнеса и в конечном счете его конкурентоспособности», – подчеркивает представитель компании. Компании, которые осознают вектор трансформации, сохранят лидерство на рынке. «Мы давно уже не рассматриваем «производство» как свою зону ответственности, а «внесение» – как исключительную зону ответственности условного фермера. Технологическое решение должно быть «сквозным», тогда оно гораздо более эффективно», – поддерживает представитель «Уралхима».

/Андрей Гордеев / Ведомости

Удобрения нужны

Удобрения с правильным содержанием действующих веществ, использованные в правильной пропорции в правильное время и в правильном месте, – ключевой элемент, чтобы накормить растущее население, подчеркивает Международная ассоциация производителей удобрений. Удобрения помогают сельхозпроизводителям адаптироваться к климатическим изменениям и дефициту воды, позволяют добиваться урожайности на существующих сельскохозяйственных землях. Управляя внесением питательных веществ, можно снизить выделение углекислого газа, предотвратить деградацию и опустынивание, приводит доводы ассоциация.

По ее данным, мировое потребление будет только расти, несмотря на стремление многих стран контролировать внесение. Например, в Африке к югу от Сахары потребление удобрений составляет лишь 2% от общемирового показателя, 40% почв не хватает минеральных веществ, приводит данные ассоциация. Голод, по данным ФАО, затронул 237 млн человек в Африке к югу от Сахары. В последние годы потребление удобрений в Африке росло в среднем на 4–5% в год против среднемировых 1–2%, говорит представитель «Фосагро». Но прирост в ближайшие пять лет оценивается лишь в 5 млн т. Для сравнения: прогноз потребления на ключевых рынках «Фосагро» (Россия, страны бывшего СССР, Латинская Америка) вдвое выше.

Тренд на более сбалансированное использование удобрений может привести в отдельных случаях к снижению потребления и в первую очередь затронет производство азотных удобрений, осторожен представитель «Уралкалия». «Снижение воздействия на окружающую среду предполагает переход на современные, более экологичные и эффективные виды удобрений, маржинальность которых в разы выше традиционных азотных или фосфорных удобрений. Таким образом, при стабилизации объема поставок в физическом весе в денежном выражении он будет расти», – отмечает представитель «Уралхима».

Удобрения нового поколения обеспечивают растения значительной частью питательных веществ. Как раз над этим направлением работают ведущие компании, пишет Всемирный экономический форум. Эта цель может быть достигнута благодаря комбинации новейших технологий: аналитики больших данных, искусственного интеллекта, различных сенсорных систем, которые определяют, сколько именно нужно удобрений, и беспилотных машин, которые могли бы вносить необходимое количество удобрений в правильном месте. &

Текст: Александра Белкина

Другие выпуски

25 декабря 2019

Инвестиции: Стратегия-2020

Партнер проекта:
«Сбербанк Управление Активами»
№65 от 23 декабря 2019

Умный город

Партнеры проекта:
«Авито»
«МегаФон»
«Группа Эталон»
№63 от 18 декабря 2019

Строим просто

Партнер проекта:
«АНО «Московский урбанистический форум»»
№61 от 09 декабря 2019

«Сколково»: от идеи до реальности

Партнер проекта:
«Фонд «Сколково»»
№60 от 09 декабря 2019

Школа будущего

Партнер проекта:
«Группа компаний «Просвещение»»
№59 от 05 декабря 2019

Индустрия 4.0: цифровое завтра

Партнер проекта:
«Металлоинвест»
Показать больше выпусков