Александр Бовсуновский, руководитель департамента агротехнологий компании «АМАКО Украина»

Ян Долежал, директор компании «ОСЕВА», Чехия

Сергей Чорный, продукт-менеджер компании «АМАКО Украина»

Декаданс в земледелии пришелся на 40-е годы прошлого столетия, когда эксперименты с солевыми растворами ярко продемонстрировали, что растениеводческую продукцию можно выращивать без почвы, на основе гидропоники. При этом уровень урожайности помидоров, огурцов, перца, баклажанов и овощей, корни которых на две трети погружены в солевой раствор, оказывался даже выше при их выращивании в открытом плодородном черноземе. Все это привело к тому, что промышленные плантации с гидропоникой распространились по всему миру.

гидропоника картинкаВ безжизненных пустынях Калифорнии, а также на Тихо океанских островах стали получать витаминную продукцию, выращенную на гидропонике. Для лучшего удержания растений физиологический раствор заполняли гравием, галькой или же пустынным песком. У многих теоретиков и практиков агрономии сложилось впечатление, что почва выполняет функцию по удержанию корневой системы и является контейнером для разведенных солей, которые туда поступают из минеральных удобрений. И такая точка зрения имела все основания превратиться в серьезную гипотезу, достойную дальнейшего изучения. Развивая вышеприведенную позицию, некоторые исследователи дошли до того, что ценность почвы свели к ее способности длительное время удерживать физиологический раствор, поддерживать его pH и передавать соли в корневую систему растений…

Оставался только риторический вопрос, а как же сотни тысяч лет до этого люди, не зная гидропоники и физиологических растворов, получали стабильные урожаи.

С открытием гидропоники человечество пришло к следующим выводам.

1. Растениям не нужна органика, они не усваивают ее непосредственно.

2. Роль органики медиативная, она выступает как бы посредником и участником процессов минерализации, то есть выщепления солевых фрагментов из сложных полимолекул органического вещества и, что наиболее важно, из сложных минералов собственно земли.

3. Органическое вещество и насыщенная им почва имеют, а также в той или иной степени создают предпосылки для протекания активных процессов выщепления минералов до нужных растению солевых фрагментов, их накопления, транспортировки и т. д.

Следовательно, чем активнее реакции расщепления, обмена или замещения с образованием солей, тем больше производится элементов питания, необходимых для жизнедеятельности растений. Почему, собственно, солей? Из простых веществ наиболее распространены кислоты и щелочи. И те, и другие насыщены энтальпийной энергией, то есть при вступлении в химические реакции они выделяют довольно много тепла. Соли обычно получаются в результате реакции нейтрализации, когда теплота не выделяется, а словно переходит из кислоты и щелочи в образуемую соль. Итак, соль – это насыщенное энергией вещество, полезное для растений. Будучи химически нейтральной в физиологическом растворе растительного организма, соль может вступить в структурную организацию различной сложности, привнося энергетическую составляющую в образуемую структуру и обеспечивая выполнение необходимых организму функций.

Но и это еще не все. Мир устроен так, что подобное взаимодействует с подобным. Это очень важно, когда мы имеем дело с организмами, причем все равно какими – бактериями, растениями или даже венцом природы – самим человеком. Общее, что их объединяет, это клеточное строение. Клетка, будучи полноценным представителем организма, является коллоидом (точнее совокупностью коллоидов), то есть ультрадисперсным ненастоящим водным раствором нескольких фаз. Именно клеточная организация и коллоидные свойства вызывают огромное количество (по сути, безграничное) конформаций коллоидных структур, что позволяет поддерживать адекватные системные связи, демонстрируя вездесущность и локальность одновременно. Благодаря такому строению возможна системно-функциональная организация живого организма, когда сигналы, посылаемые управляющей системой растения звена органелл, собираются в своего рода цепи по выполнению тех или иных функций.

Параллельные отношения в звеньях синхронизируют выполняемые функции во времени и пространстве. В процессе клеточного обмена метаболизм происходит только в отношении тех фрагментов, размер которых сопоставим, то есть меньше размера самой клетки. Иными словами, размер элемента поглощения должен быть диспергирован до уровня дисперсной фазы клеточных коллоидов. Что это значит? То, что коллоид взаимодействует с коллоидом. Причем коллоиды одного рода, а именно так называемые гидратированные коллоиды, взаимодействуют с такими же гидратированными коллоидами. Итак, живым организмам, в том числе растениям, присуще коллоидное питание. Ксилема растения готовит этот коллоидный раствор, смешивая усваиваемые корневой системой минералы и воду.

Как отмечалось выше, через корневую систему растительный организм ничего не усваивает, кроме минеральных солей. Минеральные соли, находящиеся в почве, являются истинным раствором. В растительной ксилеме он трансформируется в ненастоящий раствор, или коллоид, свойства которого позволяют осуществлять транспортировку элементов питания. Через изменение конформационного состояния меняются кривизна коллоидной частицы и локальное давление на разных участках, благодаря чему через осмотические механизмы транспортируются элементы питания. Сам же осмос работает на ту мощность, которую задает управляющая система растения. Можно ли обмануть растение и включить в физиологический транспорт немицелярный (неколлоидный продукт)? Наверное, можно. Но растительная клетка такой фрагмент не пропустит. Все дело в полупроницаемой мембране клетки и натриево-калиевом насосе, а также в сходстве веществ, вернее структур, входящих или выделяющихся из клетки. Так вот, веществами, пригодными для внутриклеточного и внешнеклеточного метаболизма являются ультрадисперсные коллоидные растворы, размер которых колеблется в пределах 1-100 нм. Итак, если каким-то образом в клеточный сок попадает коллоидный раствор упомянутого типа, то он воспринимается растением как «свояк» и может быть вовлечен в метаболические процессы. Таким образом, теоретически возможна разработка препарата для клеточного питания.

Эти постулаты положены в основу ряда препаратов различного назначения для эффективного воздействия на растительный организм.

Понятно, что это должен быть мицелярный коллоид, размер диспергированных частиц которого находится в пределах 1-100 нм. Следовательно, задача для отрасли вполне конкретна, и сегодня это направление динамично развивается под названием «нанотехнология». На рынке уже появились первые препараты для клеточного питания. Большинство из них – в лучшем случае микроудобрения, изготовленные по принципу хелатирования с добавлением определенных ингредиентов, улучшающих проницаемость через кутикулу листа. Но есть интересная деталь. Компонентами, улучшающими проницаемость препарата, являются поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые по большому счету представляют собой мицелярные коллоиды. Сам же препарат таковым не является. На самом деле ультрадиспергированным препаратом, который является коллоидным ненастоящим раствором, размер частиц которого находится в уже упомянутых пределах, – продукт американского производства Нано-Гро. Препарат этот действительно хороший помощник в решении многих проблем. Он наносится на семенную поверхность практически в микроскопических дозах, но, проникая в зародышевую плазму, словно запускает механизм прорастания и мгновенно стимулирует рост.

табл нано-гро

Еще более эффективно действует препарат по листовой поверхности вегетирующих растений. Прямое клеточное питание вызывает практически мгновенное действие. И действие это – нетривиальное, многовекторное, потому что в состав ультрадисперсных фракций мицелярного коллоида входит целый ряд элементов и их агрегаций. Одни добавляют жизненной энергии, другие действуют на определенные центры, продуцирующие антистрессанты, третьи влияют на прирост растениеводческой производительности. В таблице “Результаты внесения Нано-Гро на озимом рапсе” (см.) приведены результаты исследований по влиянию Нано-Гро на одну из популярных полевых культур, которые осуществлялись в научных учреждениях ряда европейских стран.

«А при чем здесь земледелие?» – спросит пытливый читатель. Ведь соли, коллоиды и процессы их действия в растении никак не связаны со вспашкой, культивацией, внесением удобрений или пестицидов, то есть вещами, которые касаются непосредственно земледелия. Ведь на самом деле почва имеет коллоидное устройство и ее насыщенность коллоидной составляющей напрямую влияет на продуктивность растений. Задача полеводства как раз и состоит в том, чтобы создать как можно лучшие предпосылки для формирования в корнеобитаемом слое коллоидной структуры и увеличить его насыщенность мицелярными гидратированными коллоидами. В данном случае еще раз подтверждается принцип взаимодействия подобного с подобным, а также универсальности мироздания. Однако отметим, что сходство не значит тождество. А это означает, что почвенные коллоиды не тождественны коллоидам растения, но общее царство в определенном смысле этого слова они образуют. Само собой разумеется, что не только полеводческими мерами, о которых мы уже говорили в наших предыдущих публикациях, можно стимулировать образование коллоидной структуры в пахотном слое почвы. Для этого можно также использовать препараты, которые, будучи подобными (т.е. созданными на основе коллоидов), стимулируют дополнительное мицелеобразование в почве. И это задача нанотехнологов, потому что именно в этом срединном с точки зрения размерности мире происходят процессы образования и размножения коллоидов.

табл. 2 гидропоника