Table Of Content

Российская академия наук Сибирское отделение Институт общей и экспериментальной биологии Байкальский институт природопользования ФГУП «Бурятский центр региональных геологических работ» Агрохимическое минеральное сырье: P, K, S и микроэлементы Ответственный редактор доктор биологических наук М. Г. Меркушева Улан-Удэ Издательство Бурятского научного центра СО РАН 2009 УДК 631.8+553 ББК 40.4 А26 Р е ц е н з е н т ы доктор геолого-минералогических наук, профессор Д. И. Царев доктор биологических наук Н. Н. Пигарева кандидат химических наук Г. И. Хантургаева А26 Агрохимическое минеральное сырье: P, K, S и микроэле- менты / М. Г. Меркушева, Л. Л. Убугунов, Н. М. Кожевникова, В. А. Лбов, А. В. Лбов. – Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2009. – 592 с. ISBN 978-5-7925-0317-5 В книге обобщены и систематизированы современные данные по ха- рактеристикам месторождений и уточненным запасам фосфатного, калий- ного, серного и микроэлементного сырья России и ее регионов, а также стран всех континентов. Показано универсальное значение P, K, S и мик- роэлементов для основных жизненных процессов в организмах и их роль в окружающей среде, в том числе и в круговороте элементов. Особое вни- мание уделено созданию новых видов удобрений из местного агрохими- ческого минерального сырья, которые наиболее адаптированы к почвен- ным условиям регионов. Предназначена для агрохимиков, химиков-технологов минерального сырья и специалистов смежных дисциплин, а также студентам и аспиран- там агрономического, геологического и биологического направлений. Работа выполнена при частичной финансовой поддержке РФФИ (грант № 05-09-00121) УДК 631.8+553 ББК 40.4 Коллектив авторов, 2009 ИОЭБ СО РАН, 2009 БИП СО РАН, 2009 ФГУП «Бурятский центр региональ- ных геологических работ», 2009 ISBN 978-5-7925-0317-5 Издательство БНЦ СО РАН, 2009 2 Содержание Введение ……………………………………………… 6 Раздел 1. Фосфор 1. Фосфор в природе …………………………………… 12 2. Фосфатное сырье …………………………………….. 23 2.1 Апатиты ………………………………………………. 31 2.2. Фосфориты …………………………………………… 39 3. География и запасы фосфатсодержащих месторож- дений в Российской Федерации …………………….. 45 3.1. Характеристика фосфатных месторождений России 46 3.1.1. Европейская часть …………………………………… 46 3.1.2. Урал …………………………………………………... 59 3.1.3. Западная Сибирь …………………………………….. 64 3.1.4. Восточная Сибирь …………………………………… 66 3.1.5. Забайкалье ……………………………………………. 73 3.1.6. Дальний Восток ……………………………………… 89 3.2. Современное состояние запасов, добычи и произ- водства фосфорных концентратов …………………. 92 4. Запасы и характеристика месторождений фосфат- ного сырья в Европе ………………………………… 108 5. Запасы и характеристика месторождений фосфат- ного сырья в Азии …………………………………… 124 6. Запасы и характеристика месторождений фосфат- ного сырья в Америке ……………………………….. 150 7. Запасы и характеристика месторождений фосфат- ного сырья в Африке ………………………………… 168 8. Запасы и характеристика месторождений фосфат- ного сырья в Австралии и Океании ………………… 189 9. Взаимодействие фосфорных удобрений с почвой и агрохимическая оценка применения фосфоритов … 191 9.1. Взаимодействие фосфорных удобрений с почвой … 191 9.2. Фосфоритование почв ………………………………. 197 9.3. Эффективность новых видов удобрений, созданных на основе природных фосфоритов …………………. 210 Раздел 2. Калий 1. Калий в природе ……………………………………... 217 2. Калийные соли ………………………………………. 223 3 2.1. География месторождений калийных солей ………. 223 2.1.1. Российская Федерация ………………………………. 223 2.1.2. Европа ………………………………………………… 223 2.1.3. Азия …………………………………………………... 227 2.1.4. Америка ………………………………………………. 229 2.1.5. Африка ……………………………………………….. 229 2.1.6. Австралия …………………………………………….. 230 3. Минеральный состав калийных месторождений ….. 230 4. Эпохи образования калийных месторождений ……. 233 5. Запасы калийных солей ……………………………... 237 5.1. Российская Федерация ……………………………… 241 5.1.1. Калийные удобрения: производство, экспорт, по- требление …………………………………………….. 247 5.2. Европа ………………………………………………… 250 5.3. Азия …………………………………………………... 253 5.4. Америка ……………………………………………… 256 5.5. Африка ……………………………………………….. 258 5.6. Австралия ……………………………………………. 260 6. Калиевые щелочные породы ……………………….. 260 6.1. Сыннырское месторождение высококалиевых по- род ……………………………………………………. 273 6.1.1. Республика Бурятия …………………………………. 273 6.1.2. Забайкальский край …………………………………. 277 6.1.3. Агрохимическая оценка использования сынныритов .. 277 Раздел 3. Сера 1. Сера в природе ………………………………………. 288 2. Серные руды …………………………………………. 324 2.1. Средиземноморская сероносная провинция ………. 334 2.2. Восточно-Европейская сероносная провинция ……. 337 2.3. Среднеазиатская сероносная провинция …………... 347 2.4. Восточно-Азиатская сероносная провинция ………. 355 2.5. Сероносная провинция Мексиканского залива …… 370 2.6. Кордильерская сероносная провинция …………….. 375 3. Гипс …………………………………………………... 376 3.1. Гипсование солонцов ……………………………….. 382 Литература к 1–3 разделам ………………………….. 393 4 Раздел 4. Микроэлементы: свойства, распространение в природе, месторождения 1. Марганец ……………………………………………... 399 2. Медь …………………………………………………... 413 3. Цинк …………………………………………………... 427 4. Молибден …………………………………………….. 442 5. Кобальт ………………………………………………. 452 6. Никель ………………………………………………... 462 7. Бор ……………………………………………………. 477 8. Редкоземельные элементы ………………………….. 488 9. Современное состояние и использование микро- элементной минерально-сырьевой базы России …... 529 9.1. Марганцевые руды …………………………………... 529 9.2. Медные руды ………………………………………… 536 9.3. Цинковые руды ………………………………………. 544 9.4. Молибденовые руды ………………………………… 553 9.5. Никелевые руды ……………………………………... 560 9.6. Редкоземельные руды ……………………………….. 568 Литература …………………………………………… 575 5 ВВЕДЕНИЕ Ускоряющийся рост населения планеты, ожидаемое удвоение его к 2025 г. выдвигает острейшую проблему обеспечения продуктами питания. Уже сегодня в мире сотни миллионов человек недоедают. Впроголодь живет пятая часть населения развивающихся стран Аф- рики и Азии. Земельные ресурсы России огромны. Они занимают 1/8 часть всей суши нашей планеты (17 млн. км2). Однако продуктивные сель- скохозяйственные земли (пашни, сенокосы и пастбища) составляют лишь 13 % общей земельной площади (в том числе пашня – 128 млн. га, или 8 % всех земельных ресурсов страны). Тем не менее обеспечен- ность населения России сельскохозяйственными землями в расчете на душу населения достаточно высокая (0,9 га на человека). В Китае она составляет 0,08, в США – 0,51, в Японии – 0,03, в Украине – 0,65 га. По обеспеченности пашней на душу населения Россия занимает пер- вое место в мире. Основной массив пашни России располагается в европейской части, а также на юге Урала и Сибири (в пределах степной и лесо- степной зон, а также в южной части лесной зоны). Значительные площади пахотных и сенокосных угодий располо- жены в Нечерноземной зоне, охватывающей европейскую часть Рос- сии, к северу от лесостепи. Однако преобладающие здесь подзоли- стые и болотные почвы нуждаются во внесении удобрений и извест- ковании при использовании их в сельском хозяйстве. Почвы более южных территорий засолены. Большие площади занимают солонцы, которые нужно гипсовать. Для России характерно большое разнообразие почв – от тундро- вых малогумусовых переувлажненных почв через подзолистые и чер- ноземные до желтоземов и красноземов российских субтропиков. Наибольшее сельскохозяйственное значение имеют черноземные почвы с высоким плодородием. Такие почвы имеются на Северном Кавказе, в Центральном Черноземье, Поволжье, Центре, на Урале и в Западной Сибири. В РФ среди пахотных преобладают почвы третьего (26 %) и чет- вертого (27 %) классов их пригодности под сельскохозяйственные угодья. На долю малопродуктивных почв (пятый и шестой классы) 6 приходится около 20 % земель, используемых в настоящее время под пашню. Такая же доля почв относится к категории непригодных для использования под сельскохозяйственные угодья. Различные негатив- ные факторы способствуют образованию выпаханных, истощенных земель, доля которых в некоторых регионах насчитывает до 35 % площади. Отмечается устойчивая тенденция дегумификации почв пашни во всех субъектах РФ. Содержание гумуса в почвах пашни достигло предельно минимального уровня (1,3 % в Нечерноземной зоне). Поч- вы сельскохозяйственных угодий РФ характеризуются низким и очень низким содержанием органического вещества на площади 53 млн. га. В центрально-черноземных областях практически полно- стью утеряны тучные черноземы и их многогумусные виды. Одно- временно с этим интенсивно снижается содержание питательных ве- ществ: недостаточное содержание подвижного фосфора выявлено на 64 млн. га (66 %) пашни, а обменного калия – на 11 млн. га (10 %). Усиливается закисление почв (оно отмечается даже в черноземах), что связано с истощительным использованием земель, с прекращени- ем внесения в почвы минеральных и органических удобрений, с на- рушением севооборотов, невыполнением почвозащитных, агрохими- ческих и мелиоративных мероприятий. Опустыниванию и засухам подвержены территории более 40 субъектов Российской Федерации, в которых проживает около 50 % населения страны и где производится более 70 % сельскохозяйствен- ной продукции. Ветровая эрозия в большей мере распространена в Сибирском (45 % площади земель), Южном (40 %) округах. Сильно пострадали от деградации сельхозугодья в Поволжье, на Южном Урале, в Западной Сибири и в Республике Калмыкия, в равнинных районах Республики Дагестан. В настоящее время это самые опусты- ненные земли не только в России, но и в Европе – опустыниванием в 50 и более баллов здесь охвачено свыше 90 % площади сельхозуго- дий. Этому во многом способствовала экологически не оправданная распашка целинных земель засушливых регионов. В Волгоградской, Астраханской, Саратовской, Самарской, Оренбургской областях на такие земли приходится 30–70 % территорий. В аридных зонах Рос- сии процессам деградации и снижения плодородия почв подверглись и орошаемые земли. 7 Водной эрозии подвержено 18 % почв сельскохозяйственных угодий (из них пашни – 12 %); ветровой эрозии – 8 % почв (из них пашни – 5 %). Около 42 млн. га угодий практически утратили плодо- родие. Ежегодно площадь эродированной пашни увеличивается на 0,4–0,5 млн. га, потери почв на сельскохозяйственных угодьях состав- ляют более 1,6 млрд. т плодородного слоя. Наиболее опасными в эро- зионном отношении являются земли Приволжского, Южного и Цен- трального федеральных округов. Переувлажненные и заболоченные сельскохозяйственные угодья составляют 12 % от наличия сельскохозяйственных угодий (в катего- рии земель сельскохозяйственного назначения). Процессы заболачи- вания наиболее характерны для территории Центрального (их доля от сельхозугодий составляет 32 %), Сибирского (23 %), Приволжского (10 %), Уральского (10 %), Северо-Западного (10 %), Дальневосточ- ного (10 %) федеральных округов. Засоление и солонцеватость ведут к снижению продуктивности почв. Засоленные и солонцеватые почвы занимают около 20 % сель- скохозяйственных угодий, из них пашни – почти 7 %. Наибольшие площади засоленных земель находятся в Южном (53 %), Сибирском (33 %), Приволжском (7 %), Уральском (6 %) федеральных округах. Продукты питания на 90–95 % поставляются сельским хозяйст- вом, прежде всего растениеводством. Возможности расширения по- севных площадей в большинстве стран, в том числе в России, ограни- чены, и главная перспектива развития сельскохозяйственного произ- водства связана с повышением урожайности посевов. А это в основ- ном обеспечивается применением минеральных удобрений. В России сложилась критическая обстановка в вопросах плодо- родия почв и применения удобрений. Использование удобрений в сельском хозяйстве снизилось с 12,8 млн. т (1986–1990 гг.) до 1,5 млн. т действующих веществ в 1999 г. При этом использование фосфорных удобрений сократилось более чем в 23 раза (с 4,3 млн. т в 1990 г. до 0,178 млн. т в 1999 г.). Сокращение объемов агротехнических и агромелиоративных ме- роприятий в агроэкосистеме ведет к снижению общего уровня куль- туры земледелия. Такие тенденции проявились в нашей стране в по- следние годы. На больших площадях пахотные почвы имеют низкий уровень содержания основных элементов питания (табл. 1). 8 Таблица 1. Площади сельскохозяйственных угодий с неудовлетвори- тельными агрохимическими показателями Низкое и очень низкое содержание Регион страны элементов питания, % Р О К О 2 5 2 Северный 16 26 Северо-Западный 20 26 Центральный 20 31 Волго-Вятский 18 16 Уральский 43 9 Восточно-Сибирский 37 10 Дальневосточный 57 12 Недостаточно обеспечены фосфором пахотные почвы Урала, Восточной Сибири, Дальнего Востока, Челябинской области, Забай- кальского и Хабаровского краев (доля недостаточно обеспеченных фосфором почв превышает 60 % пахотных земель перечисленных ре- гионов. Низкая обеспеченность сельскохозяйственных земель калием отмечается в Республиках Коми и Тыва, в Ярославской, Калужской областях, в Северо-Западном и Центральном регионах. За последние годы в России резко упало применение удобрений, что особенно отрицательно сказывается на почвах со столь ощути- мым недостатком элементов питания. Из трех основных питательных для растений компонентов мине- ральных удобрений – азота, фосфора, калия – для почв многих стран и большей части почв России повышение плодородия обусловлено прежде всего улучшением фосфорного питания, что требует значи- тельного увеличения производства фосфорсодержащих удобрений, основой которого является фосфатно-сырьевая база. Природные калийные и калийно-магниевые соли имеют важное народнохозяйственное значение. Более 95 % добываемых калийных солей расходуется для получения концентрированных калийных удобрений, и в этом они пока не находят себе каких-либо более рен- табельных природных заменителей. Принято считать, что большинст- во почв обеспечено калием в достаточной степени. Однако в условиях интенсивного ведения растениеводства (улучшенные сорта культур, применение удобрений, особенно азотных, орошение) почвенные за- 9 пасы калия уменьшаются за короткий период. Потребление калийных удобрений в стране находится на очень низком уровне – 10 % от не- обходимого количества. Для улучшения качества растениеводческой продукции, увеличе- ния в ней белка, сбалансированного по аминокислотному составу, необходимо внесение серных удобрений, особенно на малогумусных, легких по гранулометрическому составу почвах. Сера, как установле- но, способствует гумусообразованию, что повышает плодородие почв. Ранее сера являлась компонентом простого суперфосфата, сер- нокислых аммония и калия, поэтому особой потребности в серных удобрениях не возникало. В настоящее время ассортимент минераль- ных удобрений несколько изменился в связи с производством пре- имущественно высококонцентрированных фосфорных удобрений, аммонийной селитры и хлористого калия. Эффективность микроудобрений, как стимуляторов биологиче- ских процессов в системе «почва – микроорганизмы – растение», об- щеизвестна. Наряду с основными элементами питания почвы пахотных уго- дий РФ исходно недостаточно обеспечены микроэлементами, также необходимыми для нормального развития сельскохозяйственных рас- тений. Особенно велика доля (80–96 %) почв, требующих внесения молибденовых, цинковых и кобальтовых удобрений. Доля площадей почв страны, нуждающихся во внесении медных удобрений, измеря- ется 51 %, марганцевых удобрений – 66 %. Признаки недостаточной обеспеченности сельскохозяйственных растений кобальтом, которые сказываются на их продуктивности, установлены на 45 % площадей, обеспеченности молибденом и бором – на 32 % и 12 % площадей со- ответственно. Потребность почв пахотных угодий РФ в микроудобре- ниях (в тоннах каждого элемента) измеряется величинами: бора – 7540, молибдена – 1160, меди – 4800, цинка – 1710, марганца – 2770, всего около 19 000 т (Аристархов, 2002). Учитывая, что по площади и разнообразию природно-клима- тических зон Российская Федерация представляет собой целый кон- тинент, а ее федеральные округа существенно различаются по разме- рам пашни, плодородию, плотности населения и обеспеченности аг- рохимическими минеральными ресурсами, представляется экономи- чески выгодным приблизить производство удобрений непосредствен- 10