World Experience and Current Trends in the Development and Application of Prolonged Action Fertilizers
DOI:
https://doi.org/10.7868/S3034519726020059Keywords:
controlled-release fertilizer, polymer-modified fertilizer, ontrolled nutrient release, soil fertility, sustainable agriculture, biopolymer coating, smart fertilizer, nanotechnologyAbstract
This article examines modern approaches to the development and application of controlled-release fertilizers (CRFs), which ensure the gradual release of nutrients and enhance their uptake efficiency by plants. The main mechanisms of action of such fertilizers are described, including biopolymer coatings, ion-exchange systems, and multiphase formulations that regulate nutrient supply to the soil depending on external environmental factors. Special attention is given to the impact of polymer-modified fertilizers (PMFs) on soil fertility. The article presents data indicating a 40–50% reduction in nitrogen and phosphorus losses, decreased groundwater contamination, and a 5–10% increase in humus content with the systematic use of controlled-release fertilizers. An economic analysis is provided, demonstrating a 15–40% reduction in fertilizer costs, a 25–35% decrease in labor and logistics expenses, as well as an increase in crop yields. Additionally, the article reviews global practices in the use of PMFs in leading agricultural countries, including the United States, China, Canada, and the European Union. Promising innovations – such as smart fertilizers, nanotechnologies, and adaptive nutrient-release systems – are discussed, highlighting their potential to optimize agrochemical processes in response to environmental conditions. The study emphasizes the importance of implementing controlled-release fertilizers as a key instrument of sustainable agriculture, contributing to increased productivity, reduced environmental risks, and more efficient use of agricultural resources.
References
1. Адаев Н.Л., Баматов И.М., Цагараева Э.А. др. Повышение эффективности технологии оздоровления и первичного размножения земляники садовой в культуре in vitro // Известия Горского государственного аграрного университета. 2020. Т. 57. № 4. С. 183–191. EDN TUMPFD.
2. Баматов И.М. Современные методы оздоровления растений // Плодоводство и виноградарство Юга России. 2018. № 53(5). С. 67–79. https://doi.org/10.30679/2219-5335-2018-5-53-67-79.
3. Баматов И.М., Васильева Н.А., Владимиров А.А. др. Влияние полимерной модификации комплексного удобрения на эффективность использования фосфора и калия озимой пшеницей на южном черноземе // Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева. 2022. № 113. С. 90–109. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2022-113-90-109. EDN XNIVIC.
4. Баматов И.М., Перевертин К.А., Абасов Ш.М., Хамурзаев С.М. Влияние биополимерной модификации минеральных удобрений на продуктивность зерна озимой пшеницы и основные элементы плодородия почвы // Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2022. № 6. С. 39–43. https://doi.org/10.31857/2500-2082/2022/6/39-43.
5. Зайцева Н.В., Беседина Н.В. Методы внесения минеральных удобрений и урожайность сахарной свеклы в Курской области // Актуальные вопросы инновационного развития агропромышленного комплекса. 2016. С. 12–15.
6. Иванов А.Л., Савин И.Ю., Столбовой В.С. др. Глобальный климат и почвенный покров – последствия для землепользования России // Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева. 2021. № 107. С. 5–32. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2021-107-5-32.
7. Перевертин К.А., Баматов И.М. Адаптация землепользования России в современных условиях беспрецедентных вызовов (пример удобрений пролонгированного действия) // Материалы Международной конференции РГАУ-МСХА. 2022. С. 139–142. EDN MLUANU.
8. Трускавецкий Р.С., Зубковская В.В. Роль гидроморфизма кислых почв в формировании их фосфатного состояния // Проблемы агрохимии и экологии. 2015. № 3. С. 20–25.
9. Шелюто Б.В. Биологические основы повышения устойчивости и продуктивности многолетних бобовых трав на дерново-подзолистых почах Беларуси: монография. Горки, 2005. 124 с.
10. Bamatov I., Perevertin K., Vasilyeva N. et al. Polymer-Modified Fertilizers for Mitigating Strawberry Root Burn // Polymers. 2024. Vol. 16(20). P. 2950. https://doi.org/10.3390/polym16202950.
11. Bamatov I.M., Edelgeriev R.S.K. The effect of various substrates of the nutrient medium on the rooting of VSL-2 rootstocks in Vitro // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2020. https://doi.org/10.1088/1755-1315/421/3/032061.
12. Bamatov I.M., Rumyantsev E.V., Zanilov A.Kh. The influence of biopolymer modification of mineral fertilizers on main agrochemical parameters of soil // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2019. https://doi.org/10.1088/1755-1315/315/5/052059.
13. Bamatov I.M., Kimaev Z.V., Bamatov D.M. New technologies to succeed the rooting process of rootstocks in agriculture engineering in vitro // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2020. https://doi.org/10.1088/1757-899X/919/3/032026.
14. Batukaev A.A., Bamatov I.M., Vinter M.A. Studying tolerance of prune to plum pox virus (PPV) by criterion "Efficiency of microshoots' regeneration" in controlled in vitro conditions // Journal of Pharmaceutical Sciences and Research. 2018. Vol. 10(1). P. 59–64.
15. Buntsevich L.L., Bamatov I.M., Vinter M.A. Improvement of the efficiency of sanitation and primary propagation technology of garden strawberry in in vitroculture // Journal of Pharmaceutical Sciences and Research. 2018. Vol. 10(1). P. 79–84.
16. Khalofah A., Bamatov I., Zargar M. Interaction of melatonin and H2S mitigates NaCl toxicity summer savory (Satureja hortensis L.) through Modulation of biosynthesis of secondary metabolites and physio-biochemical attributes // Environmental Science and Pollution Research. 2024. Vol. 31(35). P. 47757-47770. https://doi.org/10.1007/s11356-024-34356-w.
17. Khamurzaev S.M., Bamatov I.M., Butsaeva E.M., Sibiryatkin S.V. The use of Driver–Kuniyuki nutrient medium for micropropagation of rootstocks of LC-52 (Cerasus vulgaris х Cerasus fruticose) and gizela 6 (Peisica vulgaris х Cerasus canescens) stone fruit crops // Journal of Experimental Biology and Agricultural Sciences. 2018. Vol. 6(3). P. 623-627. https://doi.org/ 10.18006/2018.6(3).623.627.
18. Knapp K.R., Kruk M.C., Levinson D.H. et al. IBTrACS: unifying tropical cyclone data // Bulletin of the American Meteorological Society. 2010. P. 363–376.
19. Trenkel M.E. Slow- and Controlled-Release Fertilizers. Paris: IFA, 2010. 163 p.
20. Trinh T.H., KuShaari K., Shuib A.S. et al. Modelling the Release of Nitrogen from Controlled Release Fertiliser: Constant and Decay Release // Biosystems Engineering. 2015. Vol. 130. P. 34–42.
Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках Государственного задания ФГБНУ ФИЦ «Почвенный институт им. В.В. Докучаева» по теме: «Принципы и методология организации систем обеспечения растений элементами питания с использованием полимермодифицированных NPK-удобрений на различных сельскохозяйственных культурах в условиях Центрального Нечерноземья» (FGUR-2025-0012).
