Nawozy mineralne

Nawozy mineralne – substancje pochodzenia mineralnego^[1], używane w uprawie roślin w celu wzbogacenia gleby w składniki pokarmowe niezbędne dla rozwoju roślin i polepszenia jej właściwości fizycznych, chemicznych i biologicznych^[2]. Nawozy mineralne mogą być produkowane z kopalin lub wytwarzane na szeroką skalę w zakładach chemicznych w procesie syntezy. Firmy zajmujące się tego rodzaju produkcją zalicza się do branży Wielkiej Syntezy Chemicznej^[3].

W starożytności do nawożenia wykorzystywane były: popiół oraz piaszczyste lub gliniaste margle^[1]. Pierwsza teoretyczna praca dotycząca nawożenia roślin pochodzi z XVI w. Była to teoria mineralnego odżywiania się roślin, ogłoszona w 1563 roku przez Bernarda de Palissy. Podstawę nauki o nawożeniu dał Konrad Sprengel, który ogłosił, że do odżywania się roślin niezbędne są składniki mineralne, w skład których wchodzić miało 15 związków m.in. mielone kości, fosforyty, popiół, sole potasowe, wapno^[1].

Fundamentalne znaczenie dla chemii rolnej miały prace Lebiega, który w 1840 roku ogłosił teorię mineralną, wg której roślina za pomocą korzeni z gleby pobiera składniki mineralne, a z powietrza węgiel w postaci dwutlenku węgla^[1]. W 1842 roku John Bennet Lawes opatentował metodę przemysłowej produkcji superfosfatu, W 1878 roku G. Mayer wyprodukował z karbidu azotniak, W 1879 Sidney Gilchrist Thomas wynalazł tomasynę^[1].

Początkowo jedynym mineralnym źródłem nawozów azotowych były pokłady saletry chilijskiej eksploatowane od roku 1830. W roku 1905 w Westergeln koło Magdeburga została oddana do eksploatacji pierwsza fabryka syntetycznych nawozów azotowych^[1].

Po I wojnie światowej rozpoczęto produkcję dla rolnictwa oraz ogrodnictwa tzw. mikronawozów^[1].

Do najważniejszych składników nawozów należą: azot (N), fosfor (P), potas (K), bor (B), siarka (S) oraz wapń (Ca) i magnez (Mg)^[2]. Nawozy mineralne dostarczane rolnictwu przez przemysł chemiczny i na ogół zawierają jeden składnik pokarmowy^[4]. Nawozy wieloskładnikowe, zawierające dwa (np. nawozy NP dostarczające azot i fosfor) lub więcej składników pokarmowych (np. nawozy NPK dostarczające azot, fosfor i potas) produkowane są od lat 80. XX wieku. Początkowo wykorzystywane były wyłącznie w uprawach specjalistycznych^[2]. Mogą one zawierać dodatkowo biostymulator^[5].

 Osobny artykuł: Nawozy azotowe.

Ich zastosowanie w największym stopniu wpływa na zwiększenie masy plonu^[6] oraz wydłużenie okresu wegetacji. Azot zawarty w glebie jest z niej szybko wymywany, więc nawożenie należy rozłożyć w czasie, a także stosować w okresie intensywnego wzrostu roślin^[7].

 Osobny artykuł: Nawozy fosforowe.

Fosfor zatrzymywany jest w glebie i nie ulega wymywaniu nawet pod wpływem deszczu. Nawożona fosforem gleba akumuluje pierwiastek przez lata, dlatego nawozy fosforowe stosuje się w skomasowanych dawkach, co 2-3 lata. Nawozy tego typu należy stosować w glebie na głębokości 10–40 cm^[8].

 Osobny artykuł: Nawozy potasowe.

Nawozy tej grupy wpływają na zwiększenie masy plonu, ilości cukrów prostych w roślinie i odporności roślin na trudne warunki atmosferyczne. Potas stosowany jest w fazach intensywnego wzrostu roślin.

Związki wapnia w nawozach wapniowych służą przede wszystkim do regulowania odczynu gleby. Wapń występujący w glebie jest słabo przyswajalny dla roślin, lub tak jak w glebach polskich, jest go za mało. Dlatego też, regularne nawożenie wapniem zabezpiecza rośliny przed samorozkładem tkanek^[9].

Magnez odpowiada za prawidłowy wzrost roślin od wczesnych faz rozwoju. Wpływa również na skalę pobierania składników odżywczych i odporność rośliny. Z uwagi na łatwe wymywanie magnezu z gleby, nawożenie tym pierwiastkiem powinno odbywać się systematycznie^[10].

Produkcja nawozów azotowych oparta jest na amoniaku, który otrzymywany jest w większości bezpośrednio z pierwiastków metodą Habera i Boscha^[11]. Największym producentem nawozów azotowych w Polsce jest Grupa Azoty^[12].

Surowcem do produkcji nawozów potasowych jest chlorek potasu (sól potasowa). Źródłem soli potasowej są przede wszystkim minerały - sylwin, karnalit, kainit. Sposób wydobycia soli potasowych nie odbiega przeważnie od metod eksploatacji złóż węgla kamiennego.

Produkowane w wyniku potraktowania fosforytów kwasem siarkowym lub fosforowym. Na skutek reakcji powstają łatwo rozpuszczalne w wodzie sole fosforowe.

Zastosowanie nawozów mineralnych w rolnictwie rośnie. Ich nadmiar może oddziaływać szkodliwie na glebę i organizmy w niej żyjące. Spływająca z przenawożonych pól woda zawiera duże ilości związków mineralnych, głównie azotu i fosforu. Spływy te oraz ścieki obficie wzbogacają wody w substancje pokarmowe, tym samym powodując użyźnianie zbiorników wodnych, co prowadzi do silnego rozwoju roślin wodnych, przede wszystkim glonów, wywołując ich zakwity. Masowo występujące glony ulegają rozkładowi, zużywając tlen zawarty w wodzie.

Zalecane bezpieczne dawki przez producentów zależą od rodzaju gleby i tak^[13]:

• najniższa dawka przeznaczona jest do gleb piaszczystych; zbyt duża dawka może spowodować uszkodzenie korzeni roślin, a także obumarcie mikroorganizmów;
• dawka najwyższa przeznaczona jest do gliniastych gleb.

Negatywny wpływ, jaki może mieć nawożenie na środowisko naturalne może być minimalizowany poprzez racjonalne nawożenie i uprzednią analizę gleby, a także dostosowanie ilości nawozu do potrzeb pokarmowych roślin. Pozwala to nie tylko na ochronę przyrody, ale również maksymalizację efektywności użytych nawozów^[14].

 Osobny artykuł: Rolnictwo zrównoważone.

Jednym ze sposobów minimalizowania negatywnego wpływu m.in. nawozów mineralnych na środowisko naturalne jest stosowanie metod produkcji rolnictwa zrównoważonego. Zgodnie z jego założeniami produkcja rolna dążyć ma do jak najbardziej racjonalnego wykorzystania zasobów przyrody^[15]. Nawożenie odbywa się według ściśle określonego planu, a dawki nawozów są precyzyjnie dozowane, celem uniknięcia m.in. przenawożenia^[16].

Nawozy mineralne w porównaniu z naturalnymi, dostarczają większej ilości łatwo przyswajalnych składników mineralnych, niezbędnych do wzrostu i rozwoju rośliny. Zastosowanie nawozów mineralnych prowadzi do zwiększenia plonów roślin oraz podwyższenia ich jakości. Prawidłowe nawożenie warzyw i owoców przyczynia się do wzrostu ilości białka, cukrów i soli mineralnych w nich zawartych. Nawozy mineralne pomagają w przywróceniu równowagi chemicznej w glebach ubogich w jeden lub kilka pierwiastków, pozwalając przystosować do zasiewu grunty początkowo ubogie w składniki odżywcze^[17].

Stosowanie nawozów wpływa na zwiększenie biomasy roślin uprawnych. Im większa biomasa roślin, tym więcej dwutlenku węgla z atmosfery mogą one przyswoić. Zwiększona plenność roślin powodowana wykorzystaniem nawozów mineralnych wpływa korzystnie na zmniejszenie emisji dwutlenku węgla do atmosfery^[18].

Największymi producentami nawozów na świecie są Chiny (31% globalnej produkcji), Indie, USA (po 10%), Rosja (8%) i Kanada (5%). Szacuje się, że 57-59% globalnej produkcji nawozów stanowią nawozy azotowe, następnie fosforowe (21-23%) i potasowe (17-19%)^[19]. Od kilku lat zauważalny jest dynamiczny wzrost globalnego zapotrzebowania na nawozy^[20].

Do niedawna zauważalna była tendencja wzrostowa w ilości zużywanych w Polsce nawozów. W roku gospodarczym 2011/12 zużyto w Polsce w przeliczeniu: 125,1 kg nawozów na 1 hektar użytków rolnych^[21]. Grupę najczęściej sprzedawanych nawozów stanowią nawozy azotowe, których ogółem w 2013 roku wyprodukowano 1 832 tysiące ton (dane wg GUS 2014). Największym producentem nawozów azotowych i wieloskładnikowych w Polsce jest Grupa Azoty. Koncern produkuje m.in. nawozy azotowe, nawozy azotowe z siarką^[22], nawozy fosforowe^[23] oraz nawozy wieloskładnikowe (NPK)^[24].

• mikronawozy
• mieszanie nawozów