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].

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].

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].

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].

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].

Zdolności produkcyjne spółek Grupy Azoty^[25]

Nazwa firmy	Produkcja roczna (w tys. ton)
Grupa Azoty Zakłady Azotowe "Puławy" S.A.	3788 tys.
Grupa Azoty POLICE	2273 tys.
Grupa Azoty S.A.	790 tys.
Grupa Azoty ZAK S.A.	780 tys.
GZNF "Fosfory"	360 tys.

• mikronawozy
• mieszanie nawozów