Удобрения с программируемым высвобождением: как они работают

Я Наталья, занимаюсь технологическим развитием агропромышленного комплекса в Россельхозбанке. Наша команда активно помогает инновационным компаниям расти, а агрохолдингам внедрять новые решения первыми. Кажется, тренд на эффективность и экологию дошёл и до удобрений, и теперь фермеры не готовы бесконтрольно вносить в землю обычные минеральные удобрения, повышающие урожайность. В этой статье хочу рассказать вам об одной из самых обсуждаемых тем в агро — удобрениях с программируемым высвобождением и биоудобрениях. Что это такое и с чем это едят?

Мы переходим от эпохи грубой силы к эпохе умного управления и комплексной работы с живой системой. Удобрения становятся операционной системой на почвенном компьютере. И мы только начинаем понимать, как ей грамотно управлять.

Удобрения с программируемым высвобождением: умная доставка

Почва для выращивания культурных растений — это не просто земля, а сложная экосистема с множеством участников. Если раньше фермеры и агрохолдинги по всему миру заливали в почву химию, не думая о долгосрочных последствиях, то сейчас мы переходим к эпохе точного земледелия, главные герои которой — удобрения нового поколения.

Традиционный подход к удобрению почв работает, как грубая сила. Берём анализ почвы, смотрим на состояние растения, видим, что не хватает азота (или калия, или фосфора), вносим это вещество в почву. Надеемся, что количество прикинули правильно. Но есть одна проблема: не всегда можно вылечить болезнь, выпивая целую бутылку лекарства за раз. Часть питательных веществ вымывается грунтовыми водами, часть остаётся в почве и накапливается, растение получает избыток, а эффективность от такого сельского хозяйства в долгосрочном горизонте падает.

За сто лет массового применения минеральных удобрений агропредприятия по всему миру столкнулись с серьёзными последствиями. Почвы истощаются, микробиом деградирует. Загрязняются грунтовые воды, и нитраты просачиваются в подземные источники.  

Удобрения с программируемым высвобождением — совсем другая история. Это как контролируемый приём лекарства. Традиционное удобрение вносим сразу в почву, в процессе могут быть потери. Программируемое удобрение вносим в почву, они высвобождаются по триггерам и работают эффективнее. 

Какими могут быть триггеры высвобождения? Например, температура: питательные вещества выходят, когда почва прогревается. Или влажность: высвобождение активируется при определённой влажности. Можно сделать триггером pH почвы, тогда удобрение будет реагировать ^[1] на кислотность. Ну и, конечно, программируется время, чтобы вещества разлагались за заданный период.

Технология программируемых удобрений появилась не сегодня. Первые разработки в этом технологическом направлении начались в 1960-х сразу в нескольких странах: СССР, США, Япония. В нашей стране эти работы велись во ВНИИ агрохимии им. Д.Н. Прянишникова (Москва) и НИИ удобрений и инсектофунгицидов им. Л.Я. Карпова (Дзержинск). Ведущие научные центры, такие как Японский международный центр исследований сельского хозяйства (Japan International Research Center for Agricultural Sciences), Университет Вагенингена в Нидерландах (Wageningen University & Research), активно проводят исследования, ^[2] подтверждающие эффективность программируемых удобрений: фиксируется прирост урожайности до 20% и коэффициента использования питательных веществ до 30% по сравнению с традиционными удобрениями. 

Производство гранул с оболочкой или медленно растворимых форм минеральных удобрений обходится значительно дороже традиционных форм. Работа с такими удобрениями требует более высокой квалификации от агронома: необходимо точно рассчитать норму внесения с учетом графика высвобождения.

Кроме того, фактическая скорость высвобождения очень сильно зависит от температуры, влажности, типа почвы. В одном климате удобрение «работает по паспорту», в другом — слишком быстро или слишком медленно, фермеру трудно быть уверенным, что кривая высвобождения совпадёт с потребностью ^[3] культуры именно в его условиях. Да и разрабатываемые покрытия часто оставляют желать лучшего: нестабильны, наносятся с разной толщиной, истираются при хранении и транспортировке.

В некоторых технологиях используются полимерные покрытия гранул, которые долго разлагаются, что убивает экологический смысл внесения такого рода удобрений. Сегодня такие удобрения нашли применение в высокодоходных культурах: цветоводство, рассада, питомники, теплицы, газоны, садовые культуры, рис в ряде стран. 

Но технологии не стоят на месте: появляются биоразлагаемые полимеры из дешёвого сырья, разрабатываются новые комбинированные более дешевые оболочки, цифровые технологии и искусственный интеллект ^[4] упрощают контроль за нанесением оболочек и удешевляют производственные процессы, создают модели, точно рассчитывающие кривые высвобождения и дозировки под конкретное поле в конкретном году. Удобрения становятся дешевле и эффективнее, что способствует росту их массового распространения. 

Биоудобрения — тоже программа

А теперь о биоудобрениях. В одном грамме плодородной почвы живёт один миллиард бактерий,  100 млн грибов, а ещё простейшие, нематоды и членистоногие. На урожаи влияет целая цивилизация. Если минеральные удобрения — это прямая инъекция питательных веществ, то биоудобрения — это программирование микробиома. Вы вносите специально подобранные консорции микроорганизмов, которые мобилизуют питательные вещества, уже присутствующие в почве, синтезируют новые полезные соединения, защищают растение от патогенов, улучшают структуру почвы. 

Пробиотики и биологически активные вещества (БАВ) — ещё одна концепция обогащения почв для улучшения урожайности. Если пробиотики помогают вашему организму, почему бы им не помочь почве? Биологически активные вещества — это не удобрения в классическом смысле, это сигнальные молекулы для растения и почвы, которые позволяют программировать почвенный микробиом. 

Современные исследования (Fierer N., Jackson R.B. (2006) The diversity and biogeography of soil bacterial communities ^[5],  Lauber C.L. et al. (2009) Soil pH as a predictor of soil bacterial community structure at the continental scale Applied and Environmental Microbiology ^[6] или Delgado-Baquerizo M. et al. (2018) A global atlas of the dominant bacteria found in soil Science ^[7]) показывают, что почва функционирует как сложная информационная система. Сигнальные молекулы — микробы — общаются друг с другом и с растением. Изменяется один вид и влияет на всю экосистему. 

Например, фитогормоны — ауксины, гиббереллины, цитокинины — стимулируют рост растений, полисахариды улучшают структуру почвы. Рецепторы ^[8] растений воспринимают фитогормон и передают сигнал внутрь клетки, запуская цепь биохимических реакций. Конечной мишенью фитогормонов в клетке являются гены: они меняют свою активность, и меняется количество соответствующих ферментов. 

Также к таким биоудобрениям относят органические кислоты, мобилизующие минералы, и  антиоксиданты, защищающие от стресса ^[9] (да, у растений тоже бывает стресс ^[10]).  

Что лучше?

Практика говорит о том, что в краткосрочной логике ^[11] минеральные удобрения дешевле, а результат достигается быстрее. Но в долгосрочной логике (десятилетия лет) почва от них истощается: нужны большие дозы минеральных удобрений, стоимость на них растёт, а урожайность падает. С биоудобрениями и программируемыми удобрениями почва восстанавливается, потребность в минеральных удобрениях снижается, урожайность стабилизируется на высоком уровне.

Россия — один из крупнейших производителей минеральных удобрений в мире. По данным Росстата, в 2025 году выпуск минеральных удобрений в России вырос на 3,5% и достиг 65,4 млн тонн. В 2025 году экспорт российских удобрений установил рекорд, поднявшись на 7% по сравнению с 2024 годом, и достиг 45 млн тонн. Доля России в общем объёме мировой торговли удобрениями в 2025 году составила 19%. 

В США и Европе активно переходят к точному земледелию, инвестируют в агротех-стартапы, регуляторно ограничивают использование нитратов в качестве удобрений из-за их проникновения в грунтовые воды. В развивающихся странах растёт интерес ^[12] к биоудобрениям как к доступной альтернативе, так как проблемы с истощением почв в Индии, африканских странах довольно высоки. 

В России другая ситуация. Минеральные удобрения (у нас их много) у нас стоят дёшево, их дефицита нет. Программируемых удобрений в России пока не так много, они стоят на 30-50% дороже традиционных, требуются в меньших объёмах, а эффект от их использования проявляется в долгосрочной перспективе. Биоудобрения сопоставимы по цене с минеральными, требуют правильного применения (не просто внести и забыть), эффект от использования проявляется через 2-3 сезона.

Готовы ли российские агропредприятия использовать новый подход, проводя анализ микробиома почвы, выбирая консорции микроорганизмов, внося программируемые удобрения и постоянно мониторя состояния почвы с датчиками влажности и pH для возможной корректировки? Обычно такое практикуют органические хозяйства, убеждённые в том, что биоудобрения не альтернатива, а единственный возможный вариант. 

Полной замены минеральных удобрений в России ожидать не приходится. Тем не менее крупнейшие гиганты в производстве минеральных удобрений начнут активно развивать промышленное производство программируемых удобрений, а агропредприятия придут к тому, чтобы вводить IoT-системы мониторинга почвы, создавать персонализированные удобрения на основе анализа микробиома конкретного поля, использовать генетически модифицированные микроорганизмы для улучшения микробиома почвы и интегрировать системы управления урожаем.