Engrais

Diffusion fumier, engrais organique

(Engrais aussi des engrais épeautre) sont des composés chimiques donnés aux plantes pour promouvoir la croissance; ils sont généralement appliqués soit à travers le sol, par absorption par les racines de la plante, ou par alimentation foliaire, pour l'absorption par les feuilles. Les engrais peuvent être organique (composé de matière organique) ou inorganique (faites de produits chimiques inorganiques, simples ou minéraux). Ils peuvent être composés d'origine naturelle tels que tourbe ou de minéraux dépôts ou fabriqués par des processus naturels (comme compostage) ou chimiques (tels que les procédés de la Procédé Haber). Ces composés chimiques laissent pelouses, jardins, et les sols à la recherche belle comme ils sont donnés différents nutriments essentiels qui favorisent la croissance des plantes.

Ils fournissent généralement, en faisant varier proportions, les trois nutriments végétaux majeur ( azote , phosphore , potassium : NPK), le nutriments végétaux secondaires ( calcium , soufre , magnésium ) et parfois des oligo-éléments (ou oligo-éléments) avec un rôle dans la nutrition végétale ou animale: le bore , le chlore , manganèse , fer , zinc , cuivre , molybdène et (dans certains pays) le sélénium .

Les deux engrais organiques et inorganiques ont été appelés "engrais" issus de l'expression française pour le manuel travail du sol, mais ce terme est maintenant essentiellement limité à l'agriculture biologique fumier.

Bien que l'azote est abondant dans l'atmosphère de la terre, relativement peu de plantes se engager dans la fixation d'azote (conversion de l'azote atmosphérique en une forme biologiquement utile). La plupart des plantes ont donc besoin de composés azotés présents dans le sol dans lequel elles poussent.

Histoire

Tandis que le fumier, cendres et sidérurgique scories ont été utilisées pour améliorer les cultures pendant des siècles, l'utilisation d'engrais est sans doute l'une des grandes innovations de la Révolution agricole du 19e siècle.

Les gens clés

Dans les années 1730, Vicomte Charles Townshend (1674-1738) a d'abord étudié les effets de l'amélioration des quatre système de rotation des cultures qu'il avait observé en usage dans Flandre. Pour cela, il a gagné le surnom de Navet Townshend.

Chimiste Justus von Liebig (1803-1883) a grandement contribué à l'avancement de la compréhension de la nutrition des plantes. Ses œuvres influentes abord dénoncé la théorie vitaliste d'humus, arguant d'abord l'importance de l'ammoniac , et plus tard l'importance des minéraux inorganiques. Principalement son travail réussi à mettre de côté les questions de la science agricole pour répondre au cours des 50 prochaines années. En Angleterre, il a tenté de mettre en œuvre ses théories commercialement par un engrais créée par le traitement de phosphate de chaux dans la farine d'os avec de l'acide sulfurique. Bien qu'il soit beaucoup moins cher que le guano qui a été utilisé à l'époque, il a échoué parce qu'elle ne était pas en mesure d'être correctement absorbé par les cultures.

A cette époque, en Angleterre, Sir John Bennet Lawes (1814-1900) a été des expériences avec les cultures et les engrais à sa ferme à Harpenden et était capable de produire une pratique superphosphate en 1842 à partir des phosphates dans la roche et coprolithes. Encouragé, il employait Sir Joseph Henry Gilbert, qui avait étudié sous Liebig au Université de Giessen, en tant que directeur de la recherche. À ce jour, le Station de recherche de Rothamsted qu'ils fondèrent étudie encore l'impact des engrais inorganiques et organiques sur les rendements agricoles.

En France, Jean Baptiste Boussingault (1802-1887) a fait remarquer que la quantité d'azote dans divers types d'engrais est important.

Métallurgistes Percy Gilchrist (1851-1935) et Sidney Gilchrist Thomas (1850-1885) a inventé le Convertisseur Thomas-Gilchrist, qui a permis l'utilisation de haute phosphore minerais Continental acides pour fabrication de l'acier. La doublure de la dolomie en chaux de la Convertisseur tourné dans le temps en le phosphate de calcium, qui peut être utilisé comme engrais connu sous le nom de Thomas-phosphate.

Dans les premières décennies du 20ème siècle, le Nobel chimistes primés Carl Bosch IG Farben et Fritz Haber a développé le processus qui a permis à l'azote à moindre coût synthétisé dans l'ammoniac , par oxydation ultérieure en nitrates et nitrites.

En 1927 Erling Johnson a développé un procédé industriel de produire nitrophosphate, également connu sous le nom Processus Odda après sa Odda Smelteverk de la Norvège . Le processus impliqué acidifiant phosphate (de Nauru et Îles Banaba dans le sud de l'océan Pacifique ) avec de l'acide nitrique pour produire de l'acide phosphorique et le nitrate de calcium qui, une fois neutralisée, peut être utilisée comme engrais azoté.

Industrie

Les Anglais James Fison, Edward Packard, Thomas Hadfield et l'Prentice frères chacune des entreprises fondée au début du 19ème siècle pour créer des engrais farine d'os. Les sciences en développement de la chimie et de Paléontologie , combinés avec la découverte de coprolithes en quantités commerciales dans East Anglia, a mené Fisons et Packard pour développer acide sulfurique et d'engrais plantes à Bramford, et Rogue, Suffolk dans les années 1850 pour créer superphosphates, qui ont été expédiés dans le monde entier à partir du port à Ipswich . En 1870 il y avait environ 80 usines de fabrication de superphosphate. Après la Première Guerre mondiale ces entreprises ont été sous pression financière grâce à la nouvelle concurrence des guano, trouve principalement sur les Pacifique îles, que leur extraction et la distribution étaient devenus économiquement attractive.

L'entre-deux guerres a vu la concurrence innovante de Imperial Chemical Industries qui ont développé synthétique sulfate d'ammonium en 1923, Nitro-craie en 1927, et d'un engrais appelé CCF plus concentrée et économique basé sur phosphate d'ammonium en 1931. La concurrence a été limitée comme ICI assuré qu'il contrôlait la plupart du monde de fournitures de sulfate d'ammonium. Autres entreprises européennes et nord-américaines engrais développé leur part de marché, forçant les entreprises pionnières Anglais de fusionner, devenant Fisons, Packard, et Prentice Ltd en 1929. Ensemble, ils produisaient 85 000 tonnes de superphosphate par an d'ici 1934 de leur nouvelle usine et profonde docks -Eau dans Ipswich . Par la Seconde Guerre mondiale qu'ils avaient acquis environ 40 entreprises, y compris Hadfields en 1935, et deux ans plus tard les grandes Anglo-Continental Guano Travaux, fondé en 1917.

L'environnement d'après-guerre a été caractérisée par des niveaux de production beaucoup plus élevés en raison de la " Révolution verte "et de nouveaux types de semences avec un potentiel accru d'absorption de l'azote, notamment le variétés à haut intervention de maïs, le blé et le riz. Cela a accompagné le développement de la forte concurrence nationale, les accusations de cartels et les monopoles d'approvisionnement, et, finalement, une autre vague de fusions et acquisitions. Les noms originaux ne existent plus autrement que comme holdings ou des noms de marque: Fisons et ICI produits agrochimiques font partie aujourd'hui des Yara International et Sociétés AstraZeneca.

Les engrais inorganiques (engrais minéraux)

Naturellement engrais inorganiques comprennent chilienne nitrate de sodium, extrait phosphate de roche, et calcaire (une source de calcium).

Macronutriments et les micronutriments

Les engrais peuvent être divisés en macronutriments ou micronutriments en fonction de leurs concentrations en matière sèche des plantes. Il ya six macronutriments: azote, le phosphore et le potassium, souvent appelés «macronutriments primaires» parce que leur disponibilité est habituellement gérée avec des engrais NPK et les macronutriments "secondaires" - calcium, le magnésium et le soufre - qui sont nécessaires quantités à peu près similaires, mais dont la disponibilité est souvent géré dans le cadre de chaulage et épandage pratiques plutôt que les engrais. Les macro-éléments sont consommés en grandes quantités et, normalement présent en tant que nombre ou dixièmes de pourcentage dans les tissus végétaux (sur la base du poids de matière sèche) ensemble. Il existe de nombreux micronutriments, nécessaires dans des concentrations allant de 5 à 100 parties par million (ppm) en masse. micronutriments végétales comprennent le fer (Fe), le manganèse (Mn), le bore (B), le cuivre (Cu), le molybdène (Mo), le nickel (Ni), le chlore (Cl), et zinc (Zn).

Tennessee Valley Authority: "Résultats d'engrais" démonstration 1942.

Engrais macronutriments

Matériaux synthétisés sont aussi appelés artificielle, et peuvent être décrits comme droite, si le produit contient essentiellement les trois composants principaux de l'azote (N), le phosphore (P) et potassium (K), qui sont connus comme engrais NPK ou engrais composés lorsque éléments sont mélangés intentionnellement. Ils sont nommés ou étiquetés en fonction du contenu de ces trois éléments, qui sont macronutriments. L'azote fraction de masse (pour cent) est directement signalé. Cependant, le phosphore est présenté comme le pentoxyde de phosphore (P ₂ O _5), la l'anhydride de l'acide phosphorique et le potassium est rapporté que oxyde de potassium (K ₂ O), qui est l'anhydride de l'hydroxyde de potassium. Composition d'engrais est exprimé de cette façon pour des raisons historiques dans la façon dont il a été analysé (conversion en cendres pour P et K); cette pratique remonte à Justus von Liebig (voir plus bas). Par conséquent, un engrais 18-51-20 aurait 18% d'azote que le N, 51% de phosphore en tant que P ₂ O _5, et 20% de potassium sous forme de K ₂ O, les autres 11% est connu comme ballast et peut ou peut ne pas être utile pour les plantes, en fonction de ce qui est utilisé en tant que ballast. Bien que les analyses ne sont plus effectués par incinération premier, la convention de nommage reste. Si l'azote est l'élément principal, ils sont souvent décrits comme engrais azotés.

En général, la fraction de masse (pourcentage) de phosphore élémentaire [P] = 0,436 x [P ₂ O _5]

et la fraction de masse (pourcentage) de potassium élémentaire, [K] = 0,83 x [K ₂ O]

(Ces facteurs de conversion sont obligatoires en vertu des réglementations britanniques engrais étiquetage si les valeurs élémentaires sont déclarées dans plus de la déclaration de NPK.)

Un engrais 18-51-20 contient donc, en poids, 18% d'azote élémentaire (N), 22% de phosphore élémentaire (P) et 16% de potassium élémentaire (K).

B5A engrais est un engrais macronutritient.

Agricole par rapport horticole

En général, les engrais agricoles contiennent seulement 1 ou 2 macronutriments. Les engrais agricoles sont destinés à être appliqués rare et normalement avant ou à côté de l'ensemencement. Exemples d'engrais agricoles sont granulaires superphosphate triple, chlorure de potassium, l'urée et l'ammoniac anhydre . La nature des produits de base d'engrais, combiné avec le coût élevé de l'expédition, conduit à utiliser des matériaux disponibles localement ou ceux de la moins chère source la plus proche /, qui peut varier en fonction de facteurs qui influent sur le transport par chemin de fer, bateau ou camion. En d'autres termes, un particulier l'azote source peut être très populaire dans une partie du pays tandis qu'un autre est très populaire dans une autre région géographique seulement en raison de facteurs non liés aux préoccupations agronomiques.

Engrais horticoles ou de spécialité, d'autre part, sont formulés à partir bon nombre des mêmes composés et quelques autres pour produire des engrais bien équilibrés qui contiennent également des micronutriments. Certains matériaux, tels que nitrate d'ammonium, sont utilisés au minimum dans l'agriculture de production à grande échelle. L'exemple ci-dessus 18-51-20 est un engrais horticole formulé avec haute teneur en phosphore de promouvoir le développement de la floraison des fleurs ornementales. Engrais horticoles peuvent être (libération instantanée) relativement insoluble (libération contrôlée) soluble dans l'eau ou. Engrais à libération contrôlée sont également appelés à libération prolongée ou libération dans le temps. Beaucoup d'engrais à libération contrôlée sont destinés à être appliqués environ tous les 3-6 mois, en fonction de l'arrosage, les taux de croissance, et d'autres conditions, alors que les engrais solubles dans l'eau doit être appliqué au moins tous les 1-2 semaines et peuvent être appliquées aussi souvent que tous les arrosage si suffisamment dilué. Contrairement aux engrais agricoles, engrais horticoles sont vendus directement aux consommateurs et de faire partie de lignes de distribution des produits de détail.

Les engrais azotés

L'engrais azoté est souvent synthétisé en utilisant la Procédé Haber-Bosch, qui produit de l'ammoniac . Cet ammoniac est appliqué directement sur le sol ou utilisée pour produire d'autres composés, notamment nitrate d'ammonium et l'urée , à la fois, les produits secs concentrés qui peuvent être utilisés comme matières fertilisantes ou en mélange avec l'eau pour former un engrais azoté liquide concentré, UAN. L'ammoniac peut également être utilisé dans le Processus Odda en combinaison avec du phosphate et des engrais de potassium pour produire des engrais composés comme 10-10-10 ou 15-15-15.

La production d'ammoniac consomme actuellement environ 5% de la consommation mondiale de gaz naturel, qui est un peu moins de 2% de la production mondiale d'énergie. Le gaz naturel est très largement utilisé pour la production d'ammoniac, mais d'autres sources d'énergie, avec une source d'hydrogène, peut être utilisé pour la production de composés azotés appropriés pour les engrais. Le coût du gaz naturel représente environ 90% du coût de production de l'ammoniac. Les hausses de prix du gaz naturel dans la dernière décennie, entre autres facteurs tels que la demande croissante, ont contribué à une augmentation du prix des engrais.

Les engrais azotés sont les plus couramment utilisés pour traiter les champs utilisés pour la culture du maïs , suivi par l'orge , le sorgho , colza, de soja et de tournesol .

Les questions de santé et de durabilité

Les engrais inorganiques parfois ne remplacent pas les éléments en oligo-éléments dans le sol qui deviennent progressivement épuisés par les cultures qui y sont cultivés. Cela a été lié à des études qui ont montré une baisse marquée (jusqu'à 75%) dans les quantités de ces minéraux présents dans les fruits et légumes. Une exception à cela est en Australie occidentale, où les carences de zinc , le cuivre , le manganèse , le fer et le molybdène ont été identifiés comme limitant la croissance des cultures et des pâturages dans les années 1940 et 1950. Les sols de l'Australie occidentale sont très vieux, très altérée et déficiente dans beaucoup des principaux nutriments et oligo-éléments. Depuis ce temps ces oligo-éléments sont régulièrement ajoutés aux engrais minéraux utilisés dans l'agriculture dans cet état.

Dans de nombreux pays, il ya la perception du public que les engrais inorganiques «poison le sol" et aboutir à des produits "de faible qualité". Cependant, il ya très peu (le cas échéant) des preuves scientifiques à l'appui de ces vues. Lorsqu'elles sont utilisées convenablement, les engrais inorganiques améliorer la croissance des plantes, l'accumulation de la matière organique et l'activité biologique du sol, empêchant le surpâturage et l'érosion des sols. La valeur nutritionnelle des plantes pour la consommation humaine et animale est généralement améliorée lorsque les engrais inorganiques sont utilisés de façon appropriée.

Il ya des préoccupations au sujet si l'arsenic , le cadmium et l'uranium se accumulant dans les champs traités avec engrais phosphatés. Les minéraux de phosphate contiennent des traces de ces éléments et en l'absence d'étape de nettoyage est appliqué après l'extraction de l'utilisation continue d'engrais phosphatés conduit vers une accumulation de ces éléments dans le sol. Finalement, ceux-ci peuvent se accumuler à des niveaux inacceptables et entrer dans le produit. (Voir intoxication au cadmium.)

Un autre problème avec les engrais inorganiques, ce est qu'ils sont actuellement produites par des moyens qui ne peuvent pas être maintenues indéfiniment. Potassium et de phosphore proviennent de mines (ou de lacs salés comme la Mer Morte dans le cas de engrais de potassium) et les ressources sont limitées. L'azote est illimitée, mais les engrais azotés sont actuellement faite en utilisant des combustibles fossiles tels que le gaz naturel . Engrais pourrait théoriquement être fabriqués à partir de l'eau de mer ou de l'azote atmosphérique en utilisant les énergies renouvelables , mais cela exigerait un investissement énorme et ne est pas concurrentiel avec des méthodes non durables d'aujourd'hui. Novateur régimes de biocarburants de dépolymérisation thermique testent la production de sous-produits avec 9% des engrais azotés provenant de déchets organiques

Les engrais organiques

Un bac à compost

D'origine naturelle comprennent les engrais organiques le fumier, suspension, moulages de ver, la tourbe, algues, les eaux usées, et guano. Les engrais verts sont également cultivés pour ajouter des nutriments au sol . Minéraux naturels tels que mine de phosphate de roche, le sulfate de potasse et de calcaire sont également considérés comme des engrais organiques.

Engrais organiques fabriqués comprennent compost, farines de sang, la farine d'os et extraits d'algues. D'autres exemples sont des protéines digérées d'enzymes naturelles, farine de poisson et la farine de plumes.

La décomposition résidus de culture des années précédentes est une autre source de la fertilité. Bien que pas strictement considéré comme «engrais», la distinction semble plus une question de mots que de la réalité.

La gestion des sols biominéral, un minéral totale et concept biologique évolué par la société Geomite Australie du Sud, utilise l'interaction d'une base de minéraux «insolubles» avec des micro-organismes spécifiques pour fournir la nutrition, la structure et la biologie amélioré dans les sols. Il propose que les plantes se nourrissent en libérant exsudats racinaires de la composition chimique précise pour activer ces champignons du sol et les bactéries qui solubiliser éléments requis par l'usine à ce moment. La composition de l'exsudat varie tout au long de la vie de l'usine, et toutes les sollicitations qui lui sont imposées entraîner d'autres changements compensatoires - en substance, l'usine pratique l'auto-médication. «Le paradis des nature» Le terme a été inventé pour expliquer ce processus. Il fournit une explication possible de la prévalence des organismes nuisibles et l'attaque de la maladie dans les cultures fécondées par des moyens chimiques - appliqué masques d'engrais solubles du processus de «assortiment», éliminant nutrition correcte.

Une certaine ambiguïté dans l'utilisation du terme «biologique» existe parce que certains d'engrais synthétiques, tels que l'urée et urée-formaldéhyde, sont entièrement organique dans le sens de la chimie organique . En fait, il serait difficile de faire la distinction chimique entre l'urée d'origine biologique et celle produite par synthèse. D'autre part, certaines matières fertilisantes couramment approuvés pour l'agriculture biologique, tels que poudre calcaire, extrait phosphate de roche et Le salpêtre du Chili, sont inorganique dans l'utilisation du terme par la chimie.

Risques de l'utilisation d'engrais

Le problème de la sur-fertilisation est principalement associée à l'utilisation d'engrais artificiels, en raison des quantités massives appliquées et la nature destructrice des engrais chimiques sur les structures de maintien de nutriments du sol. Les solubilités élevés des engrais chimiques exacerbent aussi leur tendance à se dégrader écosystèmes, notamment par eutrophisation.

Entreposage et épandage de certains engrais azotés dans certaines conditions météorologiques ou le sol peuvent provoquer des émissions du gaz à effet de serre l'oxyde nitreux (N ₂ O). ammoniac gazeux (NH ₃₎ peut être émis suite à l'application d'engrais inorganiques, ou fumier ou de lisier. Outre la fourniture d'azote, l'ammoniac peut également augmenter le sol acidité (inférieure pH, ou «acidification»). Excessifs applications d'engrais d'azote peuvent également conduire à des problèmes de ravageurs en augmentant le taux de natalité, la longévité et la condition physique de certains ravageurs.

La concentration allant jusqu'à 100 mg / kg de cadmium dans minéraux phosphatés (par exemple, les minéraux de Nauru et les îles de Noël ) augmente la contamination du sol avec du cadmium, par exemple dans la Nouvelle-Zélande . Uranium est un autre exemple d'un contaminant on retrouve souvent dans les engrais phosphatés.

Pour ces raisons, il est recommandé que la connaissance de la teneur en nutriments des besoins de la culture des sols et éléments nutritifs sont soigneusement équilibré avec l'application d'éléments nutritifs dans les engrais inorganiques en particulier. Ce processus est appelé budgétisation des éléments nutritifs. Par une surveillance attentive des conditions du sol, les agriculteurs peuvent éviter de gaspiller engrais coûteux, et aussi éviter les coûts potentiels de nettoyage de toute la pollution créée comme un sous-produit de leur élevage.

Il est également possible de sur-appliquer engrais organiques; cependant, leur teneur en éléments nutritifs, leur solubilité, et leur taux d'émission sont généralement beaucoup plus faible que les engrais chimiques. De par leur nature, la plupart des engrais organiques fournissent également augmenté mécanismes de stockage physique et biologique dans les sols, qui tendent à atténuer les risques.

Les enjeux mondiaux

La croissance de la population mondiale à son chiffre actuel n'a été possible que grâce à l'intensification de l'agriculture associée à l'utilisation d'engrais. Il y a un impact sur la consommation durable d'autres ressources mondiales en conséquence.

L'utilisation d'engrais à l'échelle mondiale émet des quantités importantes de gaz à effet de serre dans l'atmosphère. Émissions proviennent sujet par le biais de:

• animal engrais et l'urée , qui libèrent du méthane , l'oxyde nitreux, l'ammoniac et le dioxyde de carbone en quantités variables en fonction de leur forme (solide ou liquide) et de gestion (collecte, le stockage, la diffusion)
• engrais qui utilisent de l'acide nitrique ou le bicarbonate d'ammonium, la production et l'application de ce qui entraîne des émissions de oxydes d'azote, l'oxyde nitreux, l'ammoniac et le dioxyde de carbone dans l'atmosphère.

En modifiant les méthodes et les procédures, il est possible d'atténuer certains, mais pas tous, de ces effets sur le changement climatique anthropique .