Микроудобрения  как фактор интенсивного развития

​

   Современные высокоинтенсивные технологии растениеводства неизбежно требуют применения микроудобрений как ключевого фактора увеличения продуктивности и улучшения качественных показателей выращиваемых культур.

​

​

Современная практика применения микроудобрений: преимущества и ограничения минеральных солей

  В сельскохозяйственной практике широкое распространение получило использование доступных и недорогих минеральных солей в качестве однокомпонентных микроудобрений. Наиболее часто применяют:
- сульфаты меди, цинка, марганца и кобальта
- молибдат аммония
- растворы кристаллического йода
- ванадаты натрия или аммония
- борную кислоту или буру

   Ключевое преимущество сульфатных форм - дополнительное поступление серы в виде хорошо усваиваемого сульфат-иона. Однако сравнительные исследования показали, что эффективность минеральных солей существенно ниже хелатных соединений: для достижения аналогичного эффекта хелаты требуются в дозах в 2-10 раз меньших (в пересчете на содержание микроэлемента).

   Основные недостатки минеральных солей:

1. Низкая биодоступность:
- плохо проникают через кутикулу листьев
- эффективны только на кислых и слабокислых почвах
- ограниченная усвояемость растениями

2. Побочные эффекты:
- засоление почв (накопление Na+, Cl- и других ионов)
- образование нерастворимых соединений при смешивании в баковых растворах
- взаимодействие с солями жесткости воды с образованием осадка (карбонатов микроэлементов и сульфата магния)

3. Технологические проблемы:
- риск закупорки распылительных форсунок
- снижение общей эффективности подкормки
- необходимость использования повышенных доз

   Эти ограничения существенно снижают агрономическую и экономическую эффективность применения минеральных солей по сравнению с современными хелатными формами микроудобрений.

​

​

Микроудобрения в форме фосфитов – солей фосфористой кислоты

   Заманчивая концепция - разработка микроудобрений с усвояемыми формами фосфора. Как известно, растения способны поглощать фосфор исключительно в виде фосфатов. Однако все фосфаты биогенных металлов практически нерастворимы в воде. Это побудило некоторых отечественных производителей обратиться к фосфитным соединениям.

​

Фосфиты - соли фосфористой кислоты - обладают принципиальным преимуществом: они прекрасно растворяются в воде. При обработке растений фосфитные растворы проникают через листовую поверхность, транспортируются в корневую систему, подавляя развитие корневых гнилей и активируя защитные механизмы растения. Однако рассматривать фосфиты как альтернативу фосфатам в питании растений недопустимо. Современная наука не располагает доказательствами возможности прямого усвоения фосфора из фосфитов. Теоретически необходимо их окисление до фосфатов, но соответствующие ферментные системы до сих пор не идентифицированы. Следовательно, указание на содержание усвояемого фосфора в фосфитных удобрениях является некорректным.

​

Международный опыт показывает, что большинство зарубежных компаний позиционируют фосфиты исключительно как фунгицидные препараты. Их эффективность особенно заметна при борьбе с ложной мучнистой росой и фитофторозом.

​

Среди биостимулирующих препаратов на основе фосфитов следует отметить:

Nutri-Phite Magnum S (Agroplanta, Германия) - стимулятор корнеобразования

Kafom (Испания) - комплексный препарат с K, Mg, Zn, Mn, Ca

Квантум-Фитофос (НПК "Квадрат")

Козырь (Sakura, Германия) - многокомпонентный состав

​

Важно отметить, что в странах ЕС фосфиты запрещены к использованию в качестве удобрений. Это обусловлено их способностью образовывать токсичные соединения как в почве, так и в баковых смесях. Даже минимальные концентрации фосфитов демонстрируют общетоксическое действие на живые организмы, не выполняя при этом питательных функций.

​

​

Характеристика гуминовых препаратов: состав и особенности применения

​​

Типичные гуминовые препараты в пересчете на сухое вещество содержат:

• 60-65% гуматов

• 7 основных микроэлементов (Fe, Mn, Zn, Mo, Cu, Co, B) в форме комплексных соединений с гуминовыми кислотами

• незначительное количество макроэлементов

Несмотря на хорошую растворимость этих препаратов, крайне низкая концентрация микроэлементов не позволяет рассматривать их как полноценный источник микроэлементного питания для растений.

По своей сути, гуминовые препараты следует классифицировать как эффективные органические удобрения, а не как микроудобрения. Существенным ограничением их применения является высокая щелочность жидких форм, которая создает технологические сложности при попытках обогащения микроэлементами, даже при использовании традиционных хелатных форм.

​

​

Современные хелатные микроудобрения: эффективность и экологические риски

​

    В агропрактике последних лет особой популярностью пользуются хелатные микроудобрения, созданные на основе органических кислот как синтетического, так и природного происхождения. Такой вид удобрений действительно представляет собой удобное, высокоэффективное и экономически выгодное решение для обеспечения растений необходимыми микроэлементами, стимулирующими их активный рост и укрепляющими иммунную систему. Эти преимущества уже по достоинству оценили миллионы сельхозпроизводителей.

   Основные хелатирующие агенты.

Промышленное производство хелатных микроудобрений преимущественно использует два ключевых компонента:

1. ЭДТА (этилендиаминтетрауксусная кислота)

2. ОЭДФ (оксиэтилидендифосфоновая кислота)
    

    ЭДТА, как наиболее распространенный комплексон, обладает уникальной способностью образовывать стабильные хелатные соединения (от греческого "chele" - клешня краба) с ионами важнейших элементов: Ca²⁺, Fe³⁺, Cu²⁺, Ni²⁺, Co²⁺ и Zn²⁺. Однако за кажущейся эффективностью скрываются серьезные проблемы, которые становятся заметны не сразу.

Проблемы применения ЭДТА:

• Ограниченная эффективность на карбонатных и щелочных почвах (pH ≥8), особенно при корневых подкормках

• Способность связывать и выводить кальций из растительных клеток и других биологических структур

Кальций, как важнейший макроэлемент, играет ключевую роль в физиологических и биохимических процессах растений. Его дефицит приводит к:

• Снижению урожайности

• Ухудшению качества семян и плодов

• Сокращению сроков хранения продукции

После использования ЭДТА-содержащих микроудобрений крайне желательно проводить внекорневые подкормки кальцийсодержащими препаратами для компенсации возможного дефицита этого важного элемента.​

   Следует особо подчеркнуть, что ЭДТА не усваивается растениями. После высвобождения микроэлементов это соединение накапливается в почве, преимущественно в верхнем 10-сантиметровом слое. Чрезвычайная устойчивость ЭДТА приводит к тому, что она:

1. Не разлагается в почвенной среде

2. Активно связывает тяжелые металлы (Hg, Cd, As, Pb и др.)

   Парадоксальная ситуация: в природном состоянии тяжелые металлы присутствуют в виде малорастворимых солей с ограниченной биодоступностью. Однако при образовании растворимых комплексов с ЭДТА они:

• Приобретают повышенную мобильность

• Бесконтрольно поглощаются корневой системой

• Накопление продолжается минимум 3 года после однократного внесения

   Последствия:
✓ Повышение концентрации тяжелых металлов до токсического уровня
✓ Угнетение роста растений
✓ Снижение урожайности
✓ Ухудшение качества сельхозпродукции   
   Глобальная экологическая угроза:
Широкое применение ЭДТА превратило ее в:

• Один из наиболее распространенных антропогенных загрязнителей

• Значимый источник загрязнения Мирового океана

   Долгосрочные последствия использования:
➔ Накопление загрязнений на сельхозземлях
➔ Деградация почвенного покрова
➔ Необратимое снижение продуктивности угодий

   В связи с этим многие развитые страны (Канада, ряд государств ЕС) ввели полный запрет на применение ЭДТА-содержащих удобрений. Эти меры обусловлены невозможностью устранения негативных последствий после их накопления в экосистемах.

​

Вторым по распространенности компонентом микроудобрений выступает ОЭДФ (оксиэтилидендифосфоновая кислота). Данное соединение позволяет создавать:

1. Стабильные индивидуальные хелаты металлов

2. Комплексные композиции различного состава

Ключевые характеристики ОЭДФ:

• Структурное сходство с природными полифосфатами

• Образование нетоксичных соединений при разложении

• Эффективность в широком диапазоне кислотности почв (pH 4,5-11,0)

• Проявление антивирусной и ростостимулирующей активности

Существенные ограничения:

• Низкая хелатирующая способность в отношении Fe, Cu и Zn

• Вытеснение этих элементов кальцием в жесткой воде

• Снижение эффективности микроудобрений

Экологический аспект:
По сравнению с ЭДТА, ОЭДФ-хелаты:

• Менее опасны для окружающей среды

• Не подвергаются биологическому разложению

• При фоторазложении в водоемах образуют ацетаты и фосфаты

Важное замечание:
Научные исследования не подтверждают:

• Превращение ОЭДФ в фосфаты в растениях

• Усвоение фосфора из ОЭДФ-содержащих удобрений

Следовательно, указание на наличие усвояемого фосфора в рекламных материалах подобных препаратов является некорректным и не имеет научного обоснования.

​

Наноматериалы в сельском хозяйстве: перспективы и вызовы   

На фоне стремительного развития нанотехнологий и создания множества наноматериалов с уникальными свойствами, закономерен научный интерес к их влиянию на растения, включая вопросы продуктивности и физиологических процессов.

Ключевые особенности наночастиц:

1. Сверхвысокая реакционная способность

2. Усиленная проницаемость в растительные ткани

3. Активизация физиолого-биохимических процессов

4. Эффективность в исключительно малых дозах (на 5-6 порядков ниже макроформ)

5. Проявление бактерицидных свойств

Исследованные формы наноудобрений:

• Коллоидные растворы наночастиц биогенных элементов

• Ультрадисперсные металлические порошки

• Углеродные наноструктуры (нанотрубки, фуллерены)

Доказанные эффекты:
✓ Повышение полевой всхожести семян
✓ Значительный рост урожайности
✓ Улучшение качества продукции

Ограничивающие факторы:

• Нестабильность и склонность к агрегации

• Недостаток данных по экологической безопасности

• Отсутствие комплексных исследований влияния на конечных потребителей

Перспективы широкого применения наноудобрений требуют дополнительных исследований для решения вопросов стабильности препаратов и всесторонней оценки их безопасности.

​​

​

 Хелатные комплексы, созданные на основе пищевых карбоновых кислот

​​

   Хелатные комплексы природных карбоновых кислот структурно соответствуют природным соединениям, присутствующим в живых клетках. Эти вещества активно участвуют в метаболических процессах как растительных, так и животных организмов, включая ключевые биохимические циклы - Кребса и Кальвина. При контакте с такими комплексами клетки распознают их как естественные поставщики не только жизненно важных микроэлементов, но и дополнительных энергетических ресурсов. В отличие от них, синтетические хелаты являются чужеродными для живых систем, и растения вынуждены тратить значительные энергетические ресурсы на переработку или выведение искусственных лигандов, выполняющих лишь функцию транспорта микроэлементов.

​

   При анализе эффективности различных типов хелатных микроудобрений следует учитывать следующие научно подтвержденные данные:

Константы устойчивости основных хелатных соединений существенно различаются. Для комплексов на основе ЭДТА эти показатели варьируются от 8,7 (магний) до 25,1 (железо), тогда как для цитратных комплексов соответствующие значения составляют от 3,2 до 14,0. Это свидетельствует о том, что цитратные хелаты в растительных тканях высвобождают катионы металлов и карбоксилат-ионы более чем в два раза быстрее, обеспечивая растения не только микроэлементами, но и дополнительными питательными веществами и энергией.

  Современные хелатные соединения находят применение в различных областях. Они эффективно воздействуют на биологические системы, включая организм человека и животных. Ярким примером является цитрат магния, используемый в известном препарате "Магне-В6". Важным подтверждением безопасности таких соединений служит их применение в фармацевтике, производстве пищевых добавок и ветеринарных препаратов. Цитратные и сукцинатные формы хелатов микроэлементов официально разрешены для использования в органическом земледелии.

  Применение новых органохелатных комплексов во всех сферах сельского хозяйства имеет особое значение благодаря возможности получения с использованием физических технологий соединений с ионами металлов в низкой степени окисления. Главная особенность таких микроэлементов заключается в их способности одновременно выполнять несколько функций: служить катализаторами биохимических процессов, проявлять антиоксидантные свойства и оказывать противовирусное действие.

На основе этих комплексов могут быть разработаны препараты для растениеводства, обладающие комплексным воздействием:

• стимулирующим рост растений

• защищающим от стрессовых факторов

• обеспечивающим профилактическую защиту

Использование пищевых органических кислот в качестве лигандов позволило создать хелатные соединения более чем с 30 химическими элементами. Это открывает широкие возможности для разработки специализированных препаратов, учитывающих:

• особенности различных сельскохозяйственных культур

• задачи оптимизации питания растений

• необходимость повышения стрессоустойчивости

• требования к защите растений

Такие препараты могут быть точно адаптированы под конкретные агротехнические задачи и условия выращивания.

​

​

Заключение.

​​

   Основной вывод исследования можно сформулировать следующим образом. Современные технологии производства микроудобрений эволюционируют в направлении повышения их экологической и экономической эффективности. В рамках этой тенденции неорганические минеральные микроудобрения постепенно вытесняются синтетическими хелатами как более эффективной формой микроэлементных соединений. Однако экологические риски, связанные с их применением, и последовавшие за этим ограничения в ряде развитых стран ставят под вопрос перспективы широкого использования синтетических хелатов в обозримом будущем.

​

Новое поколение хелатных комплексов на основе натуральных пищевых кислот демонстрирует существенные преимущества:

• Повышенная безопасность применения

• Улучшенная эффективность воздействия

• Возможность создания специализированных препаратов

Анализ представленных данных позволяет заключить, что процесс замены синтетических хелатов их натуральными аналогами, хотя и зависит от множества факторов, представляется закономерной и неизбежной тенденцией развития агрохимической отрасли.

​

​

​

​

​