Булыгин С.Ю., Демишев Л.Ф., Доронин В.А., и др. Микроэлементы в сельском хозяйстве

Подождите немного. Документ загружается.

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ



Дефицит молибдена в почве отмечен при содержимом его

подвижной формы меньше 0,10 мг/кг почвы (рис.4). Такое коли-

чество молибдена присуще дерновым, дерново-подзолистым и се-

рым лесным почвам, выщелоченным разновидностям черноземов.

Площадь пахотных земель с низким уровнем содержания подвиж-

ного кобальта достигает 15 млн. га.

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ



При содержании подвижного бора в почвах 0,3 – 0,5 мг/ кг

они считаются необеспеченными этим микроэлементом (рис.5).

Площадь таких почв в составе пахотных земель достигает 8 млн.

га. Сюда входят дерновые песчаные, дерново-подзолистые, серые

и светло-серые лесные почвы Полесья и их аналоги легкого грану-

лометрического состава Лесостепи.

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ



Подвижной формой марганца большая часть почвенного пок-

рова Украины обеспечена хорошо (рис.6). Среднее содержание его

колеблется от 60 до 290 мг/ кг почвы, однако использование этого

микроэлемента в микроудобрениях обеспечивает значительный

эффект при выращивании сельскохозяйственных культур.

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ



Для практических целей в пределах отдельных хозяйств необходимо пред-

варительно определить в почве содержание подвижных форм микроэлементов.

Это позволит выявить участки с недостаточным содержанием отдельных элемен-

тов и, в зависимости от возделываемых культур, заказывать композиции микроу-

добрений.

Анализируя вышеизложенное, можно утверждать, что, обеспечив земледе-

лие необходимым ассортиментом и количеством микроудобрений, можно найти

наиболее верные научно-обоснованные оптимизационные решения по сбаланси-

рованному комплексному питанию сельскохозяйственных культур и на этой осно-

ве увеличить их продуктивность.

Еще одним доказательным свидетельством в пользу необходимости ис-

пользования микроудобрений стало изучение баланса микроудобрений в грунте в

течение длительного времени. При расчете баланса учитывали поступление мик-

роэлементов из осадков, с минеральными и органическими удобрениями, а также

вынос их с урожаем сельскохозяйственных культур.

В таблице 5 приведен баланс микроэлементов в грунте при использова-

нии различных макроудобрений.

Таблица 5. Баланс микроэлементов в грунте при разных системах

удобрения, г/га за год

№ Кол-во удобрений за год Mn Zn Cu Co B

Без удобрений - 384 - 858 - 60 - 4,4 - 309

117

- 774 - 655 - 119 - 12,8 - 1017

Навоз, 20 т/га + 899 +623 -93 +7,8 - 671

Из приведенных данных видно, что без внесения удобрений баланс микро-

элементов отрицательный, а ежегодное внесение минеральных удобрений ведет

к увеличению отрицательного баланса в два-три раза, и даже ежегодное внесение

20 т/га навоза не компенсирует вынос меди и бора. Их баланс остается отрица-

тельным.

Учитывая резкое уменьшение использования органических удобрений в

Украине, баланс микроэлементов в сельскохозяйственном производстве будет от-

рицательным (кроме территорий в зоне действия выбросов больших промышлен-

ных предприятий). Это в свою очередь ведет к снижению урожайности сельско-

хозяйственных культур и к увеличению их поражаемости различными болезнями

(пустозернистость злаков, гниль сердечка и дуплистость свеклы, бактериоз льна,

пятнистость овса и т.д.).

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ



3. ХАРАКТЕРИСТИКА КОМПЛЕКСОНАТОВ,

ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ

МИКРОУДОБРЕНИЙ

Основная идея применения комплексонов для улучшения растворимости

удобрительных солей построена на том, что многие хелаты металлов имеют го-

раздо большую растворимость (иногда на порядок), чем соли неорганических

кислот. Учитывая также, что в хелате металл находится в полуорганической фор-

ме, для которой характерна высокая биологическая активность в тканях расти-

тельного организма, можно получить удобрение гораздо лучше усваиваемое рас-

тением [14].

Эффективность воздействия микроэлемента на любой живой организм, в

том числе и на растение, прямо зависит от формы, в которой он пребывает. Недо-

статочное поступление микроэлементов в растения нередко связано с нахождени-

ем их в почве в нерастворимой, недоступной для растения форме.

Разница между формами микроэлементов заключается в следующем:

- микроэлементы в виде неорганических солей эффективны только на поч-

вах со слабокислой и кислой средой, на нейтральных и слабощелочных почвах

их эффективность снижается в десятки раз. В нейтральных, слабощелочных и

карбонатных почвах неорганические соли переходят в плохо растворимые формы

(гидроокиси, карбонаты) и становятся практически недоступными для растений;

- комплексонаты металлов устойчивы во всех типах почв и ограничений по

рН почвы для них нет, они эффективнее обычных солей металлов. Данную форму

микроэлементов можно использовать в качестве профилактического средства для

предотвращения заболеваний растений.

На принципиальных отличиях комплексонатов металлов от их неоргани-

ческих соединений следует остановиться отдельно.

Как уже было отмечено выше, перевод микроэлемента в доступную для

растений биологически активную форму (в виде комплексонатов металлов) осу-

ществляется с помощью специальных кислот – комплексообразователей.

Установлено, что наиболее перспективными с биологической точки зрения

для создания комплексонатов микроудобрений являются:

- этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА);

- диэтилентриаминпентауксусная кислота (ДТПА);

- дигидроксибутилендиаминтетрауксусная кислота (ДБТА);

- этилендиаминдиянтарная кислота (ЭДДЯ);

- оксиэтилидендифосфоновая кислота (ОЭДФ);

- нитрилтриметиленфосфоновая кислота (НТФ).

Однозначного ответа на вопрос, какой комплексон следует использовать

для получения биологически активных микроэлементов, дать невозможно.

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ



Характер действия комплексонов на минеральное питание, продуктивность,

химический состав растений в зависимости от состава хелатных соединений, ус-

ловий, способов питания и генотипической специфики культур исследован дале-

ко недостаточно. Слабая изученность проблемы, а также сложность поведения

хелатообразующих соединений в системе почва – растение обуславливает про-

тиворечивость мнений о значимости биорегуляторной функции того или иного

комплексообразователя.

Связано это прежде всего с тем, что сами комплексоны для растений прак-

тически инертны. Главная роль принадлежит катиону металла, а комплексон иг-

рает роль транспортного средства, обеспечивающего доставку катиона и его ус-

тойчивость в почве и питательных растворах.

Первые четыре кислоты (ЭДТА, ДТПА, ДБТА, ЭДДЯ) являются комплексо-

нами, содержащими карбоксильные группы, а кислоты ОЭДФ и НТФ – комплек-

соны на основе фосфоновых кислот.

Из комплексонов, содержащих карбоксильные группы, наиболее оптималь-

ной является ДТПА, она позволяет использовать комплексонаты (особенно желе-

за) на карбонатных почвах и при рН выше 8, где другие кислоты малоэффектив-

ны, на этом мы останавливались выше.

Комплексонаты на основе НТФ имеют низкую растворимость и более уз-

кий рабочий диапазон рН.

В настоящее время за рубежом предпочтение отдается производству мик-

роудобрений на основе ЭДТА (Голландия, Финляндия, Израиль, Германия). Это

связано, прежде всего, с ее доступностью и относительно низкой стоимостью.

Из комплексонов, содержащих фосфоновые группы, наиболее перспектив-

ной является ОЭДФ. На ее основе могут быть получены все индивидуальные ком-

плексонаты металлов, применяемых в сельском хозяйстве, а также композиции

различного состава и соотношения.

В таблице 6 приведена сравнительная характеристика свойств комплексо-

нов ОЭДФ и ЭДТА и комплексонатов на их основе.

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ



Таблица 6. Сравнительная характеристика свойств комплексонов

ОЭДФ и ЭДТА и комплексонатов на их основе.

ОЭДФ ЭДТА

Образует устойчивые комплексы в ши-

роком диапазоне ��.��..

Способна образовывать комплексы в

сильнокислых средах.

Для каждого элемента существует ко-

ридор ��, обеспечивающий существова-��, обеспечивающий существова-, обеспечивающий существова-

ние устойчивого комплекса.

Так, комплекс железа с ЭДТА эффек-

тивен при борьбе с хлорозом только на

умеренно-кислых почвах. В щелочной

среде он нестабилен.

Образует устойчивые комплексы раз-

личного состава с молибденом (молибдат-

ионом).

Комплексы с молибденом (молибдат-

ионом) сравнительно малопрочные, в

щелочной среде разлагаются.

Комплексонаты переходных элементов

имеют свойство дополнительно хелатиро-

вать борат-ионы.

Аналогичное свойство хелатов ЭДТА

не обнаружено.

ОЭДФ устойчива по отношению к

действию микроорганизмов почвы.

ЭДТА подвержена кислотному и энзи-

матическому гидролизу.

При разложении ОЭДФ образуются

фосфаты, которые усваиваются растени-

ем.

Разложение ЭДТА в природных сре-

дах приводит к образованию более ток-

сичных продуктов, чем исходное вещес-

тво.

Специфичность взаимодействия ОЭДФ

с ионами кальция позволяет изменять фи-

зико-химические и гранулометрические

свойства различных минеральных удоб-

рений. Применение ОЭДФ должно про-

водится в условиях, которые не способс-

твуют образованию нерастворимых ас-

социатов (жёсткость рабочих растворов).

Подкисление в случае очень жёстких при-

родных вод устраняет этот недостаток.

Комплексообразование ЭДТА с иона-

ми кальция и магния не приводит к обра-

зованию нежелательных нерастворимых

продуктов.

Строго дифференцируемые условия рас-

творимости комплексов ОЭДФ позволяют

получать микроудобрения пролонгиро-

ванного действия.

Нерастворимые комплексы ЭДТА ме-

нее устойчивы, чем растворимые.

ОЭДФ является регулятором роста, об-

ладает антимикробными и антивирусны-

ми свойствами.

ЭДТА обладает антивирусными свойс-

твами.

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ



Изложенное выше позволяет сделать вывод, что при обоснованном подбо-

ре форм и концентраций комплексонаты металлов являются наиболее эффектив-

ными средствами регуляции продукционного процесса сельскохо-зяйственных

культур, как при проведении внекорневых подкормок, так и при обработке семян

перед посевом.

4. ЭФФЕКТИВНОСТЬ МИКРОУДОБРЕНИЙ.

Из приведенного ранее материала видно, что содержание микроэлемен-

тов в почве относительно её объёма очень низкое и измеряется величинами от

десятых долей миллиграмма на килограмм почвы. Таким образом, почвы по от-

ношению к микроэлементам обладают большой поглотительной способностью.

Внесение микроудобрений в почву в чистом виде недопустимо, можно сказать,

что это будет “закапыванием денег в землю”. В этой связи для исключения быс-

трого поглощения микроэлементов почвой их добавляют в азотные, фосфорные

или сложные удобрения, но � обязательной грануляцией последних. Находясь в

гранулах, микроэлементы менее подвержены воздействию почвенного поглоща-

ющего комплекса и более длительный период находятся в почве в доступной для

растений форме.

Имеющиеся в литературе данные свидетельствуют о высокой эффектив-

ности микроэлементов в составе фосфорных удобрений. В частности, по данным

П.И. Анспока [32], введение в гранулированный суперфосфат молибдена позво-

лило получить дополнительно с гектара 2,2 ц зерна кормовых бобов, 3 ц сена

многолетних трав и 3,1 ц. зерна гороха. По данным Ю.А. Потатуевой и Г.А. Селев-

цовой [33], добавление молибдена и бора в суперфосфат повышало урожай зерна

вики на 47% и 50% и семян клевера - на 16 и 24% соответственно. Добавление

бора к минеральным и органическим удобрениям в опытах с хмелем позволи-

ло получить дополнительно по 1,0-1,2 ц/га шишек [34]. Однако, по мнению этих

авторов, наиболее эффективными и экономически выгодными способами при-

менения микроудобрений являются обработка семян и внекорневые подкормки

вегетирующих растений.

При обработке микроэлементами семян сельскохозяйственных культур по-

вышается энергия их прорастания и полевая всхожесть. Из требований, которые

предъявляются к семенному материалу, кроме чистоты, выравненности и зара-

женности вредителями и болезнями, очень важным является требование к обеспе-

чению их высокой жизнеспособности, необходимой для дальнейшего возобновле-

ния жизни растений. Но в связи с разным уровнем питания и агротехникой семена

не могут в одинаковой степени накопить в эндосперме всего того, что необходимо

для обеспечения биологической потребности при их прорастании. Учитывая это,

для усиления жизнеспособности семян и предлагается использование микроудоб-

рений для их предпосевной обработки. Известно, что прорастание семян – это

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ



сложный комплекс взаимосвязанных и взаимообусловленных процессов распада

и синтеза, окисления и восстановления. Основными процессами в прорастании

семян являются гидролиз запасных белков, углеводов, жиров и синтез консти-

туционных белков, липоидов и углеводов, а также процессы окислительного ха-

рактера. Первейшими условиями прорастания семян являются наличие воды и

соответствующих температурных условий.

В исследованиях Института физиологии растений АН УССР [26] установ-

лено, что под влиянием микроудобрений проникновение воды через оболочку

семян значительно повышается. Обработанные семена характеризуются более

рыхлым строением покровных клеток, через которые вместе с водой поступают

и соли микроэлементов, локализующихся, главным образом, в зародыше и в пер-

вичных корешках. Известно, что жиры в семени играют очень важную роль, яв-

ляясь энергетическим материалом, но кроме этого, они выполняют и защитную

функцию при проникновении в семя воды, а обработка семян микроэлементами

активизирует действие фермента липазы. В целом, семена, обработанные микро-

элементами, в результате воздействия на отдельные процессы в семени повыша-

ют и их жизнеспособность, полевую всхожесть, рост надземной массы и корне-

вой системы.

Внесение микроудобрений по вегетирующим растениям также является од-

ним из приемов их применения. Попадая на поверхность листа, микроэлементы

проникают в его ткани и включаются в биохимические реакции обмена в расте-

нии. Данный прием позволяет значительно повысить коэффициент использова-

ния микроэлементов и обеспечить растения необходимым набором микроэлемен-

тов в период формирования репродуктивных органов. Это ведёт к обогащению

микроэлементами семян сельскохозяйственных культур и позволяет получать

полноценный посевной материал. Имеющиеся многочисленные работы по вне-

корневому внесению микроудобрений однозначно говорят о положительном вли-

янии этого приёма на урожайность и качество продукции сельскохозяйственных

культур [27, 31], винограда [24], плодовых [18, 26, 32] и др.

Оценивая в целом положительно тот или иной приём внесения микроудоб-

рений, очевидно, будет правильно сказать, что эти приёмы должны дополнять

друг друга и, в частности, целесообразно совмещение их с процессами внесения

макроудобрений в почву, или обработки семян с внекорневыми подкормками мик-

роэлементами. Это позволит обеспечивать растения микроэлементами на протя-

жении всей вегетации.

Как уже выше отмечалось, в сельском хозяйстве Украины микроудобрения

использовались в виде солей отдельных металлов и отходов химических произ-

водств. Но в абсолютном большинстве почв Украины испытывается недостаток

не одного, а нескольких элементов. Смешивание же отдельных солей для приме-

нения в производстве сопряжено с рядом трудностей, поскольку отдельные ме-

таллы при этом могут образовывать трудно-растворимые соли. Еще в 60-х годах

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

0

академик П.А. Власюк высказывал мысль о производстве комплексонов металлов,

дающих весьма прочные и растворимые в воде соединения микроэлементов. Уче-

ный предполагал, что применение этих веществ позволит повысить подвижность

и микроэлементов самой почвы. По его выражению “…комплексоны являются

удобрениями будущего” [36].

Анализируя вышеизложенное, можно сделать следующие выводы [44]:

- дефицит микроэлементов может быть барьером для получения наиболь-

шего эффекта от применения основных минеральных удобрений;

- новые высокопродуктивные сорта сельскохозяйственных растений обла-

дают интенсивным обменом веществ, который нуждается в достаточной обеспе-

ченности всеми элементами питания, включая и микроэлементы;

- на подвижность микроэлементов и их поступление в растение значитель-

ное влияние оказывают свойства почвы, количество и соотношение применяемых

органических и минеральных удобрений;

- грунты, которые характеризуются повышенным накоплением органичес-

ких веществ, как правило, хорошо обеспечены микроэлементами. Существует

тесная связь между содержанием гумуса и количеством микроэлементов;

- исследования почв Украины выявило разную степень дефицита содержа-

ния отдельных микроэлементов;

- растения легко могут использовать микроэлементы только в биологически

активной водорастворимой форме (подвижной форме микроэлемента);

- ни один микроэлемент нельзя заменить другим;

- внекорневая подкормка и обработка семян перед посевом являются са-

мыми эффективными способами использования микроэлементов, что позволяет

уменьшить их расход и повысить коэффициент их использования;

- недостаток микроэлементов может проявляться на ранних стадиях разви-

тия растений и поэтому предпосевная обработка семян с последующим опрыски-

ванием посевов даёт больший эффект, чем только внекорневая подкормка;

- растения, при условии полного обеспечения микроэлементами, способны

синтезировать весь необходимый спектр ферментов и более эффективно исполь-

зовать влагу и питательные вещества из почвы, формировать сильную и хорошо

развитую вторичную корневую систему;

- микроэлементы улучшают условия питания при неблагоприятных соот-

ношениях NPK;

- микроэлементы способствуют ускорению цветения и улучшают процес-

сы оплодотворения, образования пыльцы, усиливают развитие репродуктивных

органов;

- комплексонаты металлов, используемые в качестве микроудобрений, яв-

ляются самой эффективной формой микроэлементов и средством регуляции про-

дукционного процесса сельскохозяйственных культур, как при обработке семян

перед посевом, так и при проведении внекорневых подкормок.