Дефицит или избыток хотя бы одного макро- или микроэлемента ограничивает урожайность сельскохозяйственных растений и не позволяет им в полной мере реализовать свой генетический потенциал, заложенный селекционерами

О важности подвижных форм соединений

С помощью высокочувствительных физических и физико-химических методов анализа (колориметрия, спектроскопия, масс-спектроскопия, полярография и др.) сегодня оказалось возможным установить содержание элемента в стотысячных долях процента и достоверно судить о содержании химических элементов в почве. Исследованиями установлено, что разные типы почв примерно на 98% состоят из 8-9 химических элементов: кислорода, кремния, алюминия, магния, кальция, калия, натрия и железа. Следовательно, на долю остальных элементов приходится около 2%. Но в данном случае речь идет только о валовых формах химических элементов, в состав которых входят различные соединения: нерастворимые, труднорастворимые и небольшое количество водорастворимых форм. Растения усваивают из почвы питательные вещества только в растворимой, подвижной и наиболее доступной для них форме. Поэтому общее (валовое) содержание элементов питания в почве еще не определяет эффективность их действия. Наряду с валовым содержанием необходимо знать содержание их подвижных форм, наиболее доступных для усвоения растениями химических соединений или ионов, на которые они диссоциируют при поступлении в раствор. При определении обеспеченности почв питательными веществами в первую очередь обращают внимание именно на эти формы, так как от их наличия в почве зависит будущий урожай. Поскольку их количество в почвенном растворе зачастую небольшое, постоянно приходится ликвидировать возникающий отрицательный баланс подвижных питательных веществ внесением удобрений.
Исследованиями установлено, что одно и то же растение усваивает из почвы тем больше микроэлементов, чем выше их подвижность, то есть чем дольше они будут находиться в растворенном состоянии в почвенном растворе. Важную роль в удержании почвой микроэлементов в подвижной форме играют коллоидные фракции почвы или почвенно-поглощающий комплекс. Богатые гумусом почвы содержат больше в своем составе доступных для растений микроэлементов, чем почвы с низким содержанием гумуса. В связи с этим важно создать в почве такие условия, чтобы микроэлементы в растворимой форме удерживались ими в подвижном состоянии как можно дольше. Потому что нерастворимая форма микроэлементов недоступна корням растений и может служить только резервом, откуда они постепенно поступают в почвенный раствор, когда сложатся для этого благоприятные условия. В нерастворимом состоянии микроэлементы находятся в почве в виде плохо растворимых солей (фосфатов, карбонатов, силикатов). Они растворяются очень медленно и только под влиянием корневых выделений (экссудатов) и, естественно, не могут удовлетворить потребности растений в этих элементах питания. Поэтому разработка микро­удобрений шла в направлении создания наиболее растворимых в воде соединений, которые могли бы длительное время находиться в растворенной форме, то есть наиболее доступной для растений. Такие удобрения назвали хелатными.
Важно отметить, что создание хелатированных смесей требует постоянного поиска и сотрудничества с профильными аграрными научно-исследовательскими институтами и центрами, а также проведения постоянного научного химического поиска. Одним из важных партнеров в этой работе выступает научно-производственный центр «РЕАКОМ», который постоянно совершенствует выпускаемую продукцию. Специалисты предприятия создают различные композиции и монохелаты «металлов жизни», варьируют хелатное окружение таким образом, чтобы обеспечить максимальную стабильность и биологическую активность комплексных соединений. В качестве хелатирующих агентов используется широкий круг органических молекул, обладающих различным действием на организм растения, в том числе аминокислоты и гуматы природого происхождения.

 

Почему хелаты лучше

На рынке представлено огромное количество продуктов, элементы питания которых хелатированы не на все 100%, что и относит их к классу комплексных. Конечно, данные продукты менее эффективны. Основным вопросом, на который сегодня аграрии не всегда могут получить компетентный ответ: «Почему лучше использовать хелаты, а не простые соединения?» Дело в том, что при опрыскивании растений хелаты защищают как использованный растением микроэлемент, так и попавший в почву от преж­девременного химического связывания в нерастворимые соединения за счет взаимодействия с фосфатами или карбонатами. Ведь в растении так же, как и в почве в свободном состоянии находятся фосфаты, карбонаты и другие вещества, обладающие способностью связывать в нерастворимые со­единения катионы металлов. В данном случае комплексные соединения выигрывают по сравнению с солями, но проигрывают хелатам. Самыми первыми в растении и в почве будут связываться в нерастворимые соединения сначала неорганические соли микроэлементов, а затем и комплексные соединения. Хелаты, наоборот, длительное время сохраняются в устойчивом растворимом состоянии. Они легко перемещаются по флоэме и ксилеме растения в различные органы, ткани и клетки. В данном случае можно сделать вывод, что хелаты лучше поглощаются растением, легко перемещаются к месту непосредственной утилизации, где проходят синтетические процессы с их участием и хорошо защищают микроэлемент от преждевременного химического связывания и выпадения в осадок внутри растения. Также важно, что в таком органическом окружении ион металла не оказывает токсического влияния (поверхностные ожоги) при некорневом внесении, в отличие от солевых форм микроудобрений.
В разных микроудобрениях используют разные хелатирующие агенты. Зачастую некоторые фирмы даже на упаковке указывают, какой был использован хелатирующий агент. Выпуск хелатных микроудобрений является высокотехнологичным и наукоемким производством. В мире существует немного­предприятий и фирм, способных выпускать эту продукцию. Это такие крупные западные компании, как ICL Fertilizers (Израиль), Akzo Nobel, Scotts (Нидерланды), Yara (Норвегия), Valagro (Италия), Aglukon (Германия), Intermag (Польша). В Российской Федерации Буйский химический завод, а также наши отечественные предприятия НПЦ «Реаком», ТОО «Днепровская ассоциация К» и др. Хелатирующих агентов используется очень много: ЕDTA – этилендиаминтетрауксусная кислота – стабилен при рН от 1,5 до 6,0; DTPA –диэтилентриаминпентауксусная кислота – стабилен при рН от 1,5 до 7,0; ЕDDHA – этилендиаминди (2-гидрокси) уксусная кислота – стабилен при рН от 3,0 до 10. Соответственно, чем лучше хелатирующий агент, тем он стабильнее в водном растворе, а значит, и стоит дороже. Хелатирующий агент сильно влияет на эффективность удобрений, степень усвояемости микроэлементов растений. Например, если сравнить, насколько хелаты микроэлементов лучше усваиваются растениями по сравнению с неорганическими солями (сульфаты, карбонаты и др.), то можно отметить, что хелаты на основе лигнинов (например Брексил от Валагро) усваиваются в четыре раза лучше, на основе цитратов – в шесть раз, а на основе классических хелатирующих агентов (EDTA и др. – Реаком, ТенсоКоктейль, Рексолин, Вуксал) – в восемь-десять раз лучше.
Ассортимент микроудобрений в хелатной форме, поступающих на отечественный рынок, широк и разнообразен (АДОБ цинк, АДОБ железо, аквамикс, акварин 5, акварин 13, акварин 15, алкалин РК 5:25, алкалин РК 10:20, алкалин калиевый +Si, басфориар 36, бороплюс, биофора, брексил, деймос, экстра-вуксал-комби В, вуксал-кальций, вуксал-микроплант, квантум, кристалон особый, кристалон желтый, комбибор, лифдрип-К, мастер 18-18-18, масте 13-40-13, микросол, эколист стандарт, эколист зерновые, моно-бор, розабор, плантафол, реаком, нутривант плюс, intermag различных марок, террафлекс, солинуре, цеовит микроуниверсал и др.). Они отличаются между собой составом макро- и микроэлементов, а также их соотношением и лигандами, что, естественно, накладывает свой отпечаток на эффективность этих туков.

Технология производства микроудобрений в хелатной форме постоянно совершенствуется, в их состав дополнительно вводят аминокислоты, моно- и олигосахариды, а также витамины. За счет введения в состав хелатных микроудобрений дополнительных компонентов были созданы более эффективные виды туков – райкаты, аминокаты, келькаты и др., которые впервые начали выпускать предприятия Испании. Также высокоэффективные микроудобрения в хелатной форме производятся в США компанией Baicor INC. Они разработаны доктором Г. Миллером и выпускаются под торговой маркой Phyto-plus. Микроудобрения этой серии созданы на природной основе, включающей натуральные органические вещества, используемые растительным организмом в процессе его жизнедеятельности. Они обладают высокой константой стабильности, достаточной для того, чтобы данные продукты питания можно было спокойно смешивать с солями фосфора, без выпадения осадка фосфатов микроэлементов. В качестве хелатирующих агентов еще используют гуминовые и фульвокислоты, лигносульфонат, производные древесной промышленности и продукты гидролиза различных белков. Однако их использование в большинстве случаев ограничено небольшим коэффициентом стабильности – при смешивании с фосфатом микроэлементы питания выпадают в осадок. Сегодня в качестве дополнительных компонентов предлагается использовать растворы низких концентраций салициловой кислоты, органо-минеральные соединения кремния, янтарной кислоты, гиббереллина, гетероауксина, водных экстрактов из почвы и водорослей и других биологически активных веществ. Все это свидетельствует о том, что конкуренция, возникающая между различными фирмами, и борьба за деньги потребителя заставляют производителей постоянно совершенствовать выпускаемые ими микроудобрения.
Не отстают от времени в этом отношении и некоторые отечественные предприятия. Так, частная производ­ственно-коммерческая фир­ма «Импторгсервис» выпускает препарат Деймос, в состав которого входит почти весь набор микроэлементов (природный минерал бишофит, спиртовая вытяжка из растений, антибиотик цидесит и диметилсульфоксид). Чтобы все эти компоненты не осыпались, не сдувались и использовались по назначению, они применяются совместно с пленко­образующим препаратом, обладающим к тому же и рострегулирующим действием – Марс ЕL. Лидер по производству микроудобрений в Украине НПЦ «РЕАКОМ» наладил выпуск хелатных микроудобрений ТМ «Реастим», которые в своем составе наряду с микроэлементами в разных формах выпуска содержат гуминовые кислоты, гетероауксин, гиббереллин, янтарную кислоту. Благодаря синергетическому действию хелатов микроэлементов и гуминовых веществ значительно повышается эффективность действия препарата. Подбирая не только соотношения самих элементов питания, но и варьируя их хелатирующее окружение с помощью двух химически различных хелатирующих агентов, «РЕАКОМ» вывел на рынок удобрений новые препараты – РЕАКОМ-ПЛЮС-РЛК-КУКУРУЗА, ЗЕРНО, ПОДСОЛНЕЧНИК (разнолигандные комплексонаты), а также РЕАКОМ-ХЕЛАТ–МАГНИЯ, РЕАКОМ-КАЛЬЦИЙ-БОР, РЕАКОМ-Sil’a (PKSi+микроэлементы). Биологическая активность элементов в этих удобрениях повышена благодаря использованию нового эффективного принципа хелатирования, аналогичного процессам связывания «металлов жизни» в организме самого растения, а дополнительные агенты представляют собой компоненты мембран клетки (элементы фосфолипидного слоя и аминокислоты).

 

Хелаты с привкусом меди, цинка, молибдена

 

Второй, не менее важный вопрос, которым интересуются агрономы, звучит следующим образом: «Как же необходимо применять микроудобрения в хелатной форме, чтобы можно было получить от их использования наибольшую отдачу?» Сразу подчеркнем, что вносить микроудобрения непосредственно в почву неэффективно и равносильно выброшенным деньгам. Это неоднократно убедительно доказано многими учеными при проведении полевых опытов в различных почвенно-климатических зонах. Применение их в составе макроудобрений не дает возможности в полной мере использовать содержащие в них микроэлементы, коэффициент их использования остается сравнительно невысоким. Проведенные научные исследования и богатый практический опыт убедительно показали, что наиболее перспективными и эффективными способами применения микроудобрений являются: использование их в составе баковой смеси при проведении предпосевной инкрустации семян и при внекорневой подкормке растений.

При выполнении этих агроприемов необходимо учитывать биологические особенности выращиваемых сельскохозяйственных растений. Так, зерновые колосовые культуры испытывают очень высокую потребность в меди. К тому же внесение высоких доз азотных удобрений усиливает эту потребность. А этот микроэлемент, как известно, повышает устойчивость растений против грибных и бактериальных заболеваний.
А вот кукуруза проявляет повышенные требования к цинку.


Его недостаток вызывает задержку роста растений и уменьшение количества хлорофилла в листьях. Уже через неделю после появления всходов кукурузы между жилками листа наблюдаются полосы, образованные белыми некротическими пятнами, развивающиеся листья становятся бледно-желтыми, междоузлия – укороченными.
Для бобовых культур, в том числе для сои, необходимо нормальное поступление молибдена. Это связано с тем, что количество усваиваемого азота клубеньковыми бактериями бобовых культур в значительной мере зависит от уровня молибденового питания растений. Действие молибдена обусловливает не только увеличение количества клубеньков на корнях бобовых растений, но и восстановление нитратов до аммиака.
Также необходимо учитывать химический состав если не всего растения, то в обязательном порядке хотя бы его зерна. Сопоставив между собой химический состав зерна различных зерновых культур, четко видно, что оно не идентично по содержанию микроэлементов (табл. 1).
Использованные в предпосевной инкрустации микроэлементы проявляют свое положительное влияние на прорастающее зерно сразу после высева его в почву. Уже через 3 часа после сева такие семена озимой пшеницы поглощают на 6,8% больше воды, чем на контроле, где обработка производилась только протравителем. Разбуженная активация ферментов, в свою очередь, повышает энергию прорастания семян и увеличивает их всхожесть. В результате всходы появлялись на два-три дня раньше, ускорялось саморазвитие растений, что в конечном итоге способствовало формированию более жизнеспособных и адаптированных к воздействию факторов внешней среды агроценозов зерновых культур. Микроэлементы (бор, молибден, медь, цинк, кобальт, марганец) вводятся в состав искусственных оболочек с учетом потребностей каждой культуры в микроэлементах и результатов агрохимических обследований почв, что позволяет повысить урожайность в среднем на 10-12%. Экспериментальным путем установлены нормы расхода микроэлементов для инкрустации семян. В таблице 2 представлены нормы расхода для микроудобрений, которые находятся в форме солей. В связи с высокой степенью проникновения сквозь биологические мембраны нор­мы внесения микроудобрений в хелатной форме почти на 30% ниже, чем в солевой форме.

Применение микроэлементов в хелатной форме имеет целый ряд преимуществ. Это более технологичный процесс по сравнению с использованием их солевых форм. Так, при применении микроудобрений в хелатной форме отпадает необходимость в предварительном растворении их в воде, потому что они сами находятся в виде растворов. При использовании микроудобрений в солевой форме их предварительно необходимо растворить в воде, а потом уже смешивать с другими маточными растворами. К тому же значительная часть солей хорошо растворяется только в теплой воде, на подогрев которой дополнительно используются энергоносители. Боль­шинст­во микроудобрений в хелатной форме обладают фунгицидными свойствами (так как содержат в своем составе ионы меди и цинка), что позволяет сократить норму протравителя при проведении предпосевной обработки семян на 30%, не снизив при этом фунгицидного эффекта. Это объясняется тем, что микроэлементы влияют на обмен веществ, протекающий в растительном организме. При изменении обмена веществ растения, к которому патоген уже приспособился в процессе эволюции, улучшаются иммунные свойства растений к наиболее распространенным болезням и снижается их поражение.

 

Проверено полем

На главной экспериментальной базе Института сельского хозяйства степной зоны НААН Украины – Эрастов­ской опытной станции – эффективность микроудобрений в посевах зерновых культур и сои изучается в трех лабораториях (плодородия почв (фото 1) агротехники кормовых культур и агротехники яровых зерновых) в течение длительного времени. Исследования по увеличению продуктивности и улучшения посевных качеств семян с помощью предпосевного обогащения их микро­элементами широко известны. А вот полевого опыта, в котором была бы проведена сравнительная оценка эффективности микроудобрений в солевой и хелатной форме в агроценозах озимой пшеницы, ранее не проводилось.
Семена озимой пшеницы сорта Селянка перед посевом обрабатывали протравителем гранивит (2,5 л/т) и пленкообразователем с рострегулирующей активностью Марс ЕL (200 г/т). Обработку семян солями микроэлементов и монохелатными микроудобрениями проводили в эквивалентных количествах согласно схеме опыта. При использовании смеси солей не допускали, чтобы их общее количество ­
в расчете на 1 т семян превышало 800 г. Инкрусти­ро­ван­ные семена озимой пшеницы высевали в почву на четырех фонах удобрения:
фон 1 – без удобрений;
фон 2 – N30P30K30;
фон 3 – N60P60K60;
фон 4 –N90P90K60.

Предпосевная инкрустация семян борной кислотой дала прирост урожая 1,4 ц/га только на фоне 1, а на трех других фонах удобрения полученные приросты находились в пределах НСР. Среди неорганических солей, которые были использованы для предпосевной инкрустации семян, в наибольшей мере эффективностью выделялись сульфаты Zn, Mn, Cu и молибденовокислый аммоний. В меньшей степени повлияли на прирост урожая сульфат железа и нитрат кобальта. Все использованные для предпосевной инкрустации семян хелаты микроэлементов имели не­оспоримые преимущества по отношению к соответствующим солям. Так, хелат цинка по сравнению с сульфатом цинка обеспечил прирост урожая не первом фоне на 1,1, на втором – на 1,2, на третьем – на 1,6 ц/га, а на четвертом разница в урожае зерна между ними находилась в пределах НСР. Аналогичная закономерность была характерна и для других хелатов микроэлементов. В наибольшей мере проявились преимущества комплексного хелатного микроудобрения Реаком-С-зерно по сравнению с эквивалентной смесью соответствующих неорганических солей (табл. 3).
На фото 2, 3 отчетливо видно, что под влиянием микроудобрения Реаком-С-зерно увеличилась степень разветвления корневой системы озимой пшеницы. Это позволяет эффективнее снабжать растения питательными веществами и влагой из более глубоких влажных слоев почвы и повышать таким образом адаптацию растений к засушливым условиям. Также отличались растения озимой пшеницы и внешне. Пшеница, семена которой перед высевом обрабатывались микроудобрениями, были выше и выделялись более интенсивной темно-зеленой окраской листьев и стеблей (фото 4).
Эффективность предпосевной инкрустации семян микроудобрениями в хелатной форме изучалась и в посевах ярового ячменя. Полевые опыты проводились в шестипольном севообороте по предшественнику озимая пшеница после черного пара. Исследования велись в посевах трех сортов – двухрядного ячменя Галактик и многорядных Вакула и Гелиос с разными нормами высева. Инкрустацию семян препаратом Реаком-С-зерно проводили в день сева из расчета 3 л/т семян с использованием препарата Марс ЕL.

Анализ структуры урожайности зерна двухрядных и многорядных сортов ячменя в наших исследованиях свидетельствует о том, что инкрустация семян существенно влияла на формирование таких структурных показателей растений, как длина колоса, количество зерен в колосе, коэффициент кустистости и др., по сравнению с посевом необработанными семенами.
Следует отметить, что сильная засуха в период вегетации яровых культур в 2009-м и 2010 годах отрицательно сказалась на уровне урожайности изучаемых сортов ярового ячменя. Но и в этих экстремальных погодных условиях инкрустация семян препаратом Реаком-С-зерно в целом способствовала повышению урожайности зерна этой сельскохозяйственной культуры. В среднем урожайность зерна сорта Вакула увеличилась на 0,15 т/га и сорта Гелиос на 0,04-0,05 по сравнению с вариантами, где семена не обрабатывались микро­удобрением.
Предпосевная инкрустация семян микроудобрениями в хелатной форме изучалась и в посевах сои. Эта сельскохозяйственная культура вместе с целым рядом других своих положительных свойств и достоинств уникальна еще и тем, что различные ее сорта отличаются между собой содержанием макро- и микроэлементов (табл. 4). Естественно, эти различия необходимо учитывать при подборе микроудобрений. Не исключено, что в скором будущем при проведении предпосевной инкрустации семян и внекорневой подкормки растений микроудобрениями в хелатной форме будут учитываться не только видовые, но и сортовые различия в химическом составе их зерен. Это позволяет еще в большей мере раскрыть генетический потенциал этой культуры. Работы в данном направлении уже ведутся.
Полевые опыты с соей проводились в четырехпольном севообороте по предшественнику озимая пшеница после занятого пара, в которых перед высевом в почву семена сорта Аметист предварительно инкрустировались различными компонентами согласно схеме опыта. Проведенные биометрические измерения растений по разным показателям свидетельствуют об улучшении условий роста и развития растений под влиянием данного фактора. Среди всех вариантов полевого опыта наибольшие показатели высоты растений (49,0 см) были зарегистрированы в посевах, где семена были обработаны протравителем (гранивит 2,5 л/т) совместно с хелатными формами микроудобрений Мо и В, а также с добавлением к этой баковой смеси еще и препарата Антистресс. Известно, что фотосинтетическая деятельность агроценоза является важным показателем формирования урожая. В этом полевом опыте наибольшую ассимиляционную площадь листовой поверхности (33,3-33,7 тыс. м2/га) формировали посевы, где инкрустация семян предполагала комплексное использование препарата Антистресс совместно с хелатными формами двух микроэлементов Мо и В.

В данном случае за счет микроэлемента молибдена произошло не только увеличение количества клубеньков на корнях сои, но и усилилось восстановление нитратов до аммиака, что снизило непроизводительные потери азота и повысило коэффициент его использования данной культурой.
К тому же под влиянием микроэлемента молибдена резко возросла фиксация атмосферного азота у азотобактера по сравнению с контролем, а за счет бора произошло лучшее прорастание пыльцы, снизилось опадание цветков и усилилось развитие репродуктивных органов. В результате комплексного положительного влияния этих двух микроэлементов и препарата воздействия Антистресс, который за счет монофосфата калия усилил рост корневой системы, урожайность семян сои по сравнению с контролем увеличилась на 0,36 т/га (табл. 5). Положительные изменения в урожайности семян сои тесно коррелировали с такими биометрическими показателями, как высота растений, количество на них бобов, что четко видно при сопоставлении растений на участках (варианты 2 и 7, фото 5, 6).
Использование инкрустации семян существенным образом повлияло на составные элементы морфологической структуры урожая сои. Анализ структуры урожая показал, что в посевах, где создаются лучшие условия для роста и развития, растения сои формировали большее количество бобов и веток первого порядка. Благодаря предпосевной инкрустации формировалось большее количество семян. Наилучшие показатели количества зерна в бобах были при совместном использовании инкрустации протравителя, препарата Антистресс, хелатных форм комплексонатов бора и молибдена.
Полученные урожайные данные свидетельствуют, что при внесении химических средств борьбы с сорняками наибольшая продуктивность (3,37 т/га) растений сои формировалась в 2011 году при использовании в составе баковой смеси, применяемой для инкрустации семян четы­рех компонентов: протравителя, препарата Анти­стресс и двух хелатных форм Мо и В.


На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы.

1. Для эффективного использования микроудобрений в хелатной форме необходимо владеть информацией о содержании в почве подвижных форм микроэлементов, определяемых в ацетатно-аммонийной буферной вытяжке с рН 4,8. На ее основании и устанавливают целесо­образность применения микроудобрений. Также желательно учитывать биологические особенности выращиваемой сельскохозяйственной культуры, особенно химический состав ее зерна.
2. В первую очередь микро­удобрения применяют на почвах, в которых содержится низкое количество подвижных форм микро­элементов.
3. Обязательным агротехническим приемом должна стать предпосевная инкрустация семян баковой смесью, в которую наряду с протравителем и прилипателем входят микроудобрения в хелатной форме.
4. При введении в состав баковой смеси микроудобрений в хелатной форме норма расхода протравителя уменьшается на 30% от рекомендованной. Снижение защитного действия протравителя на патогенную микрофлору при этом не наблюдается.

 

Сергей Крамарев,
доктор сельскохозяйственных наук
Сергей Артеменко,
кандидат сельскохозяйственных наук
Юрий Сидоренко,
кандидат сельскохозяйственных наук
Институт сельского хозяйства степной зоны НААН Украины
Сергей Жученко,
кандидат сельскохозяйственных наук
Днепропетровский областной государственный проектно-технологический центр охраны плодородия почв и качества продукции «Облгосплодородие»
Денис Кутолей
Научно-производственный центр «РЕАКОМ»
 
Опубликовано в №1/2012