Агроминералы

Агроминералы (также известные как каменный хлеб или бензиновые удобрения ) представляют собой минералы, имеющие важное значение для сельского хозяйства и садоводства , поскольку они могут обеспечить растения необходимыми питательными веществами . ^[1] Некоторые агроминералы встречаются в природе или могут быть переработаны для использования в качестве альтернативных удобрений или улучшителей почвы . ^[1] Термин «агроминерал» был создан в 19 веке и в настоящее время является одной из ведущих тем исследований устойчивого сельского хозяйства . Эти геоматериалы используются для пополнения питательных веществ и улучшения почвы. Агроминералы начинались с небольших применений, которые чаще всего встречаются в садоводстве-любителях, но постепенно переходят к гораздо более масштабным, например, к коммерческим сельскохозяйственным операциям, которые занимают 100 акров земли. В ходе этого перехода акцент сместился на питательные вещества почвы, в основном на три основных питательных вещества для растений: азот (N), фосфор (P) и калий (K). ^[2] Два из трех элементов добываются только из геоматериала под названием поташ. ^[2] Альтернативные источники исследуются из-за ограниченности предложения и стоимости поташа. ^[3]

Процесс использования агроминералов начинается с измельчения камней в «каменный порошок», а затем использования порошка для пополнения запасов питательных веществ в почве. ^[3] Процесс восполнения уровня минеральных веществ в почве называется реминерализацией почвы . При изучении альтернативных способов пополнения запасов питательных веществ в почве было обнаружено, что агроминералы могут также помочь смягчить другие проблемы, такие как изменение климата , сохранение воды и управление почвой . ^[1]

История

Изучение агроминералов называется агрогеологией , и агрогеологи занимаются такими вопросами, как восстановление плодородия почвы в районах, где агроминералы были истощены из-за неустойчивых методов ведения сельского хозяйства. При нынешней практике ведения сельского хозяйства ожидается, что система будет обеспечивать высокую урожайность при низком качестве почвы . ^[1] Со временем при такой практике питательные вещества в почве истощались, что привело к увеличению использования химических удобрений. Было доказано, что химические удобрения имеют стоки и могут загрязнять грунтовые воды и экономически нецелесообразны для стран третьего мира. ^[1] Одним из основных источников химических удобрений является калийная руда. ^[2] Другая проблема, связанная с калийной рудой, заключается в том, что ее запасы ограничены и заканчиваются, отсюда и рост цен. ^[1] Калий — один из основных источников калия и фосфора и один из оригинальных агроминералов. ^[2] Поиск альтернативных источников этих агроминералов был концепцией, которая была создана, чтобы сосредоточиться на восстановлении почвы и повысить производительность с минимальными затратами. ^[1]

Сначала агроминералы использовались для воссоздания почвенных условий для экзотических растений. Это были простые практики, которые встречаются в гораздо меньших масштабах. К ним относятся использование перлита для улучшения аэрации почвы, использование пемзы для контроля испарения, а также можно использовать вермикулиты и цеолиты для хранения влаги. ^[1] Эта модификация почвы положила начало агроминеральной концепции и привела к поиску альтернативных источников получения трех основных питательных элементов. ^[1] Реминерализация — это термин, созданный для обозначения внесения каменных порошков в почву в качестве источника питательных веществ. ^[3] Этот процесс был внедрен в более крупные операции и нашел большой успех в таких странах, как Бразилия, Германия, Норвегия, Южная Африка, Шри-Ланка и Уганда. ^[3]

Источники

Исходным агроминералом является калий, именно так в наши дни химические удобрения получают калийные и фосфорные питательные вещества. ^[2] Из-за такого высокого спроса предложение руды ограничено, что привело к увеличению ее рыночной стоимости. ^[1] Самым большим ограничивающим фактором является калий, несмотря на то, что он является четвертым по распространенности элементом в земной коре, у него есть только один основной источник — калий. ^[2] Одна из популярных альтернативных идей, позволяющих отказаться от использования химических удобрений, — это разбрасывание каменной пыли в поле в качестве источника питательных веществ. ^[1] Одно из основных направлений исследований связано с изучением полевых шпатов и полевых шпатоидов и определением того, какие из них более эффективно использовать. ^[2] В одном из исследований было показано, что полевошпатоидный нефелин имеет гораздо более высокую скорость растворения, что делает его более эффективным источником калия, чем другие породы, которые гораздо более богаты калием, такие как гранитные породы . ^[2]

Существует стремление отказаться от химических удобрений, поскольку это связано с загрязнением подземных вод. Произошел сдвиг в сторону измельчения камней в порошок, который можно засыпать в землю, как нового способа внесения в почву питательных веществ. ^[3] Идея каменного порошка возникла из идеи о том, что горные породы выветриваются и как питательные вещества изначально поступают в почву; почва представляет собой выветрившуюся скалу. ^[1] С помощью этой концепции было установлено, что источник камня очень важен, поскольку камень может содержать нежелательные элементы, которые могут быть токсичными как для растений, так и для людей, потребляющих их. ^[3] Исследования проводились на таких горных породах, как базальт и дацит ; у каждого камня были свои плюсы и минусы. ^[3] На успех каменного порошка может влиять цикл урожая. Например, базальт был эффективен, когда дело касалось культур длительного цикла, но при выращивании культур с коротким циклом он был не так эффективен, как химические удобрения. ^[3] При использовании некоторых каменных порошков для появления результатов может потребоваться от 1 до 5 лет. ^[3] Наибольший вклад в то, что камни являются эффективным каменным порошком, зависит от минералогии и химического состава. ^[1] Как только будут найдены источники горной породы, обладающие необходимыми элементами и эффективностью, ограничением в использовании каменного порошка становится способ его измельчения. Измельчение минерала, такого как оливин , до размера частиц, эффективного в земле (1 мкм), требует около 1,5 гигаджоулей на тонну породы. ^[3] Потребуются исследования, чтобы найти более эффективные способы измельчения камня, чтобы каменный порошок стал устойчивым решением для пополнения запасов питательных веществ для растений.

Реминерализация

Агроминералы позволяют добавлять питательные вещества в почву после долгой истории ее истощения сельскохозяйственными культурами. ^[1] Сельское хозяйство страдает от высоких темпов потерь пахотных слоев почвы и питательных веществ в почве по сравнению с естественными темпами пополнения. ^[3] Реминерализация рассматривает процесс приема каменного порошка и внесения его в почву как способ пополнения запасов питательных веществ в земле. ^[1] Благодаря каменному порошку растение поглощает только то, что ему необходимо, а любые неиспользованные минералы останутся кристаллизованными до тех пор, пока они не будут использованы. ^[3] В то время как в химических удобрениях для доставки питательных веществ к растению используются растворимые соли, все, что не усвоилось, стекает в ближайшие грунтовые воды. ^[1]

Камни стали дешевым побочным продуктом во многих отраслях промышленности, поэтому существует потенциал для крупных поставок жизнеспособных камней по низкой цене. ^[3] Реминерализация с использованием каменного порошка может обеспечить почву питательными веществами на срок до 5 лет. ^[3] При использовании в сочетании с органическими удобрениями каменный порошок оказался столь же эффективным, как и химические удобрения, но при гораздо меньших затратах. ^[3] Было даже показано, что он дает более высокую урожайность долгосрочных культур. ^[3] При использовании каменного порошка растения выглядели более здоровыми, и было обнаружено, что порошок помогает удерживать влагу. ^[3] Эффективность процесса реминерализации зависит от минералогии и химического состава каменной крошки, а также характеристик почвы. ^[1]

Проблема с каменным порошком заключается в понимании скорости растворимости каменного порошка. ^[2] Нормы зависят от таких факторов, как органическое вещество, уровень pH, вторичные осадки глины. ^[3] Это основная область исследований, поскольку кинетика их растворения до конца не изучена. ^[1] Одной из основных задач является воссоздание полевых условий в лаборатории: во многих случаях скорость растворимости в лаборатории на 2-5 раз выше, чем в полевых условиях. ^[1] Важно полностью понимать, каковы минералогия и химические компоненты горной породы. Считалось, что вулканические породы являются хорошим источником каменного порошка, но было установлено, что они также содержат токсичные элементы. ^[3] Были проведены исследования фосфоритных пород, но они также имеют проблему содержания тяжелых и радиоактивных элементов. ^[1]

Использование каменного порошка для реминерализации может помочь смягчить глобальное потепление . ^[1] Когда питательные вещества из определенных порошков поглощаются, в почве высвобождаются катионы, которые вступают в реакцию с углекислым газом, образуя карбонатные минералы, которые могут служить поглотителем углерода для углеродного цикла . ^[1] Это открытие послужило толчком к дальнейшему изучению реминерализации с использованием каменных порошков из-за его потенциала устойчивости как с точки зрения сельского хозяйства, так и с точки зрения глобального изменения климата. ^[1]

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л ^м ^н ^тот ^п ^д ^р ^с ^т ^в ^v ^В Чжан, Гуанру; Канг, Цзинтинг; Ван, Тяньсин; Чжу, Чен (2017). «Обзор и перспективы агроминеральных исследований в сельском хозяйстве и смягчении последствий изменения климата» . Почвенные исследования . 56 (2): 113–122. дои : 10.1071/SR17157 . ISSN 1838-6768 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я Мэннинг, Дэвид AC (2010). «Минеральные источники калия для питания растений. Обзор» . Агрономия для устойчивого развития . 30 (2): 281–294. дои : 10.1051/агро/2009023 . ISSN 1773-0155 . S2CID 25963588 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л ^м ^н ^тот ^п ^д ^р ^с Рамос, Клодет Гиндри; Хауэр, Джеймс С.; Бланко, Эрика; Оливейра, Маркос Леандро Силва; Теодоро, Сьюзи Хафф (2021). «Возможности использования порошка силикатной породы: обзор» . Геонаучные границы . 13 : 101185. doi : 10.1016/j.gsf.2021.101185 . hdl : 11323/8357 . ISSN 1674-9871 . S2CID 233699192 .

[:0-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л ^м ^н ^тот ^п ^д ^р ^с ^т ^в ^v ^В Чжан, Гуанру; Канг, Цзинтинг; Ван, Тяньсин; Чжу, Чен (2017). «Обзор и перспективы агроминеральных исследований в сельском хозяйстве и смягчении последствий изменения климата» . Почвенные исследования . 56 (2): 113–122. дои : 10.1071/SR17157 . ISSN 1838-6768 .

[:1-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я Мэннинг, Дэвид AC (2010). «Минеральные источники калия для питания растений. Обзор» . Агрономия для устойчивого развития . 30 (2): 281–294. дои : 10.1051/агро/2009023 . ISSN 1773-0155 . S2CID 25963588 .

[:2-3] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л ^м ^н ^тот ^п ^д ^р ^с Рамос, Клодет Гиндри; Хауэр, Джеймс С.; Бланко, Эрика; Оливейра, Маркос Леандро Силва; Теодоро, Сьюзи Хафф (2021). «Возможности использования порошка силикатной породы: обзор» . Геонаучные границы . 13 : 101185. doi : 10.1016/j.gsf.2021.101185 . hdl : 11323/8357 . ISSN 1674-9871 . S2CID 233699192 .

[1]

[2]

[3]