Реферат: Полифункциональные хелатные микроудобрения

ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ

ХЕЛАТНЫЕ

МИКРОУДОБРЕНИЯ


Оглавление








Стр.




Введение

5

Глава 1

Теоретическое обоснование необходимости применения микроудобрений


9




1.1. Эффективность координационных соединений микроэлементов и их преимущества перед неорганическими аналогами



16




1.2. Стресс. Механизмы адаптации растений к стрессовым факторам


20




1.3. Воздействие биотических стрессовых факторов

22




1.4. Развитие инфекционных болезней

26

Глава 2

Практическое обоснование удобрительно-защитно-стимулирующих свойств микроудобрений


36




2.1. Стимуляция и защита семенного материала

36




2.2. Защита вегетирующих растений

48




2.3. Препараты ЖУСС в интегрированной системе защиты растений


55

Глава 3

Фотосинтетическая деятельность растений

61




3.1. Влияние способов применения полифункциональных составов на показатели фотосинтетической деятельности некоторых сельскохозяйственных культур



61




3.2. Урожайность и качественные характеристики с/х продукции


68




3.3. Использование макро- и микроэлементов растениями


78
Глава 4
Оценка генетического риска использования препаратов ЖУСС


87




4.1. Окислительный стресс и индуцированный мутагенез. Анализ действия препаратов ЖУСС на митотический режим клеток обрабатываемых семян



87




4.2. Аккумуляция мутагенов в растениях

94



4.2.1. Мутагены и их модификации в урожае ярового ячменя

96
4.2.2.Антимутагены и их модификации в урожае ярового ячменя и томата

98

Глава 5
Практическое обоснование использования полифункциональных составов ЖУСС на посевах сельскохозяйственных культур


104




5.1. Озимые культуры

104



5.1.1.Озимая рожь
104



5.1.2.Озимая пшеница
114



5.2. Яровые культуры
122



5.2.1.Яровая пшеница
122



5.2.2.Яровой ячмень
126



5.2.3.Кукуруза
129




5.3. Бобовые культуры

133



5.3.1. Яровая вика, вико-овсяная смесь, горох
134



5.3.2. Клевер луговой
144



5.3.3. Горох
146



5.3.4. Тарелочная чечевица
150



5.4. Пропашные культуры
152



5.4.1.Картофель
152



5.4.2.Сахарная свекла
161



5.4.3.Столовая свекла
173




5.5. Масличные культуры

177



5.5.1.Подсолнечник
177



5.5.2.Яровой рапс
179




5.6. Овощные культуры защищенного грунта

184



5.6.1.Томаты
185



5.6.2.Огурцы
188




5.7. Хмель

191




5.8. Лен-долгунец

200




5.9. Лекарственные культуры

202



5.9.1.Женьшень
202



5.9.2.Расторопша пятнистая
209



Заключение
214



Список использованной литературы
218



Живется хорошо растению – хорошо живется человеку; гибнет растение – неминуемое бедствие грозит человеку.

К.А. Тимирязев


ВВЕДЕНИЕ


Формирование высокопродуктивных биоценозов и, в целом, аграрных ландшафтов связано в значительной степени с состоянием, уровнем почвенного плодородия и благоприятностью климатических условий. Таким образом, сохранение, восстановление и повышение плодородия почв является и остается весьма актуальной задачей. Между тем, за последние годы заметно возросли площади кислых почв, и наблюдается существенное снижение содержания в почвах подвижных форм основных макро – и микроэлементов, необходимых растениям.

Все это определено недостаточной разработкой многих вопросов, связанных с регулированием и оптимизацией кислотности почв, баланса макро- и микроэлементов в земледелии Республики Татарстан и, в целом, России, что объясняется недопустимо низким уровнем инвестиций, привлекаемых как в науку, так и в производство аграрной сферы.

Резко сократились объемы применения органических, минеральных и известковых удобрений, что привело к существенному снижению урожаев зерновых (до 12,87 ц/га по России) и других культур. Очень беден ассортимент минеральных и, особенно, микроудобрений. Недостаток квалифицированных специалистов приводит к недооценке и нарушениям существующих рекомендаций по их использованию. Это происходит в стране, пашня которой представлена, в основном, плодородными черноземами (52%) и почвами, где средневзвешенное содержание гумуса наиболее высокое – 4,18% (одно из самых высоких в мире).

Еще в начале 20 столетия К.К. Гедройц отмечал, что в повышении продуктивности с/х культур имеет место два определяющих фактора – плодородие почвы и ее фитосанитарное состояние. Оптимизация минерального питания растений, формирование благоприятного фитосанитарного состояния почв возможно только при интегрированном применении минеральных и органических удобрений, пестицидов и других средств химизации в условиях научно-обоснованных севооборотов и различных приемов механической обработки почвы. При этом средства химизации, прежде всего макро- и микроэлементы, в адаптивно-ландшафтных системах земледелия необходимо использовать только на основе учета биологических потребностей культур и уровня содержания их в почвах.

Вот уже около века уровень плодородия почв, в основном, оценивался по содержанию гумуса, подвижных форм фосфора, калия и величины рН. Очевидно, что для его объективной оценки, кроме этого, необходимо знать и содержание микроэлементов: их верхний и нижний пороговые концентрации в почвах, пищевых продуктах и кормах, а также принципы прогнозирования изменений, происходящих в компонентах биогеоценозов в результате целенаправленных и непреднамеренных вмешательств человека.

В регионах, где земледелие развивается с высокой интенсивностью, с урожаем из почвы извлекается значительная часть микроэлементов и, в первую очередь, наиболее усвояемые формы их соединений. Кроме того, при систематическом и интенсивном использовании в качестве удобрений довольно ограниченного числа соединений, несомненно, будет изменяться метаболизм отдельных элементов в почве. Химизм превращений этих элементов может сопровождаться усилением образования слаборастворимых и мобильных соединений, активно мигрирующих по профилю почвы под влиянием складывающегося водного режима. Неудивительно, что обследование в 1981-1994 гг. около 40 млн. га пахотных почв в Российской Федерации показало, что площади с недостаточным (низким и средним) содержанием подвижных форм Zn составили 95%; Co – 86%; Mo – 81%; Cu – 49% и В – 38%. Сельскохозяйственные угодья страны отличаются большой пестротой содержания в почвах подвижных форм основных микроэлементов. Огромные площади пашни и других сельскохозяйственных угодий многих регионов страны по уровню концентрации доступных для растений форм соединений важнейших микроэлементов оцениваются как «бедные» и «очень бедные». В таких условиях баланс практически всех микроэлементов в земледелии страны складывается с большим дефицитом, что во многих случаях не позволяет реализовать складывающийся климатический, агроландшафтный и биологический потенциал продуктивности основных культур и сортов.

Недостаток в питательной среде основных микроэлементов отражается на иммунном статусе растительного организма. Растения больше страдают при неблагоприятных условиях среды, и все это сопровождается распространением и развитием различных болезней растений. В подобных ситуациях в производстве возрастает применение пестицидов, что, несомненно, отражается на качественных показателях компонентов аграрных ландшафтов. Кроме того, необходимо иметь в виду и то, что на этих агрохимических фонах будет формироваться сельскохозяйственная продукция с недостаточным уровнем содержания важнейших микроэлементов. Между тем, элементный состав растениеводческой продукции является важнейшим качественным показателем, определяющим состав основных видов продуктов животноводства. Недостаточное содержание микроэлементов в кормах следует учитывать при составлении рационов. Оптимизацию элементного состава кормов приходится решать за счет применения различных кормовых добавок, что приводит к значительному увеличению себестоимости получаемых продуктов животноводства.

Эти данные свидетельствуют, что микроэлементы могут играть значительную роль в повышении продуктивности животноводства. Во многих случаях их недостаток является лимитирующим фактором в реализации возможности получения устойчивых урожаев (Аристархов и др., 1997; Гайсин, 1989; Головина и др., 1985; Чумаченко и др., 1985). Таким образом, фактор дефицитного микроэлемента очень часто становится определяющим эффективность применения всех используемых средств интенсификации возделывания сельскохозяйственных культур и, в целом, земледелия. Поэтому, согласно результатам проведенных исследований (Сычев, 2005; Минеев, 2004; Ягодин, 2002 и др.) в различных биогеохимических регионах страны, были разработаны определенные рекомендации по ликвидации недостатка или избытка отдельных элементов в почве. Были найдены оптимальные дозы микроудобрений, предложены наиболее рациональные способы их использования, реализация которых должна была привести к значительному увеличению урожайности сельскохозяйственных культур.

Другим аспектом агрохимии микроэлементов в современном земледелии является то, что сегодняшний ассортимент микроудобрений не отвечает требованиям высокоразвитого сельскохозяйственного производства и нуждается в дальнейшем расширении и оптимизации. Важнейшей задачей сельскохозяйственных производителей является получение от средств химизации максимальной отдачи при одновременном сохранении параметров окружающей среды. С этих позиций перспективно более интенсивное использование микроудобрений в виде хелатных форм соединений.

Создание необходимых предпосылок для научно-обоснованной интенсификации земледелия, обеспечение более эффективного использования почвенно-климатического и растительного потенциалов Республики Татарстан, формирование необходимого уровня плодородия почв и благоприятного сочетания факторов среды питания растений позволит решить проблему существенного повышения урожаев сельскохозяйственных культур, эффективности инвестиций (в 2-3 раза) и продовольственной безопасности республики.

Достижение данной цели связано с решением ряда серьезных задач:

а) на основе соответствующих исследований необходимо иметь точные данные показателей агрохимических и биологических свойств почв сельскохозяйственных угодий РТ;

б) необходимо обеспечить эффективную утилизацию местных органических ресурсов, сидеральных и известковых удобрений, доводя норму внесения органических удобрений до 8-9 т/га пашни, а площади известкования кислых почв по Республике Татарстан до 350-400 тыс. га за год;

в) разработать и внедрить в производство экспресс - методы определения элементов питания, лимитирующих рост, развитие растений; и систему удобрения культур в севооборотах с учетом оценки реальных условий обеспеченности растений макро- и микроэлементами.

Интерес к данной группе соединений предопределен широким спектром их действия на растения, обусловленным как универсальными для всех микроудобрений, так и уникальными свойствами. Использование удобрительных составов, содержащих наиболее дефицитные необходимые растениям элементы, позволит:

- изменить долговременную тенденцию снижения уровня содержания подвижных форм микроэлементов в почве на постепенную стабилизацию в соответствии с открытым Либихом законом обязательного возврата веществ в почву;

в качестве источника оптимизации питания растений решить проблему по удовлетворению потребностей растений в лимитирующих урожай элементах питания в целях более полной реализации генетического потенциала культурных растений;

в качестве индукторов болезнеустойчивости обеспечить существенное сокращение расходов на пестициды при одновременном повышении эффективности их действия;

в качестве стимуляторов роста направленно регулировать отдельные этапы роста и развития растений, чтобы мобилизовывать их потенциальные возможности и, следовательно, повышать урожайность и качество сельскохозяйственной продукции.

Таким образом, научно-обоснованное применение микроэлементсодержащих препаратов связано с их полифункциональностью и должно стать обязательным элементом схем применения удобрений и защиты растений в современных системах земледелия различных регионов страны.

^ ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МИКРОУДОБРЕНИЙ


Экологически грамотное ведение сельскохозяйственного производства требует от земледельца глубоких знаний в вопросах взаимодействия растений с окружающей средой. Формирование урожая растений в агроценозах происходит в результате сложных процессов взаимодействия различных факторов, поэтому системная регуляция агрофитоценозов должна базироваться на анализе отдельных групп факторов, их взаимосвязей, а так же уровня их воздействия на различные физиологические процессы растительного организма (рис. 1). Только на основании диагностики и анализа экологической ситуации в агроценозе может быть разработан и реализован в производстве экологически и экономически обоснованный комплекс агрохимических, агротехнических, фитосанитарных и других мероприятий для повышения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур.

Основным компонентом агроценозов является культурное растение, а среди факторов, определяющих продуктивность с/х культур, можно отметить наиболее важные:

- абиотические: агроландшафтные (рельеф местности), агрометеорологические (температура, количество осадков) и эдафические (тип почвы, агрофизические и агрохимические свойства почвы);

- биотические – фитопатогены, фитофаги, сорные растения, микробиота и т.д.

Культурные растения в течение своего роста и развития подвержены воздействию различных абиотических и биотических стрессов, которые, как правило, действуют в различных комбинациях между собой. Основными путями повышения устойчивости растений к стрессовым факторам являются:

направленная селекция на высокую устойчивость к ним;

применение различных агротехнических приемов, повышающих сопротивляемость организма к стрессам.

Что касается первого пункта, то среди современных высокоурожайных сортов часто встречаются более чувствительные к стрессовым факторам, чем среди «старых сортов».

Во многом это определяется тем, что при селекции на высокую урожайность были утеряны гены, которые кодировали при неблагоприятных условиях роста и развития более высокую стабильность урожайности. Кроме этого, высокая урожайность связана с высокой активностью обмена веществ, которая иногда затрудняет адаптацию растений к стрессовым ситуациям (Шпаар, 2003). Поэтому неудивительно, что второму пути повышения степени адаптации растений к стрессовым факторам многие исследователи придают особое значение.


Система обработки почвы

Система применения удобрений

и др.






мониторинг





диагностика и анализ экологической ситуации в агроценозе


состояние культурных растений




Факторы, определяющие продуктивность с/х культур



экзогенные

эндогенные


мин. питание


биотические

абиотические


фотосинтез

водный режим

дыхание


фитопатогены

климатические условия

содержание пит.элементов


и др.

сорные растения


фитофаги

и др.

и .др.



Рис. 1. Схема системной регуляции агрофитоценоза

Сбалансированное снабжение культурных растений элементами питания по потребностям является первой предпосылкой для получения здоровых посевов и посадок. Однако, не только азот, фосфор и калий определяют условия и уровни минерального питания растений. В регионах, где земледелие развивается с высокой интенсивностью, с урожаем из почвы извлекается значительная часть основных микроэлементов, и происходит обеднение - заметное снижение содержания в почвах наиболее усвояемых форм их соединений. Систематическое и интенсивное использование только азотных, фосфорных и калийных удобрений существенно изменило метаболизм данных элементов в почве. Превращения этих элементов (в условиях отдельных почв) сопровождаются возрастанием концентрации их мобильных соединений, которые активно влияют на доступность других питательных элементов, что, несомненно, сказывается на уровне обеспеченности почв и растений микроэлементами.

Воздействие микроэлементов на растения носит многогранный и сложный характер (рис. 2). Не всегда легко или, даже, возможно вычленить эффекты различных элементов. Тесное взаимодействие и разнообразие эффектов всех минеральных элементов объясняются их глубокими воздействиями на клеточный метаболизм.

Как видно из рисунка, большинство микроэлементов участвуют в разных процессах обмена веществ: окислительно-восстановительных, углеводном и азотном обменах; влияют на степень адаптации растений к стрессовым факторам и т.д. Так, например, микроэлементы являются функциональным компонентом ферментов. Медь является компонентом аскорбиноксидазы, полифенолоксидазы, лактазы, урикооксидазы, тирозиназы (Мутускин, 1970; Островская, 1961). Кроме того, медь повышает активность каталазы, нитратредуктазы, пероксидазы, карбоангидразы, гексокиназы, альдолазы, фосфорилазы, супероксиддисмутазы и фосфоглюкомутазы (Жизневская, 1968; Окунцов, Раньжина, 1956; Озолиня и др., 1978). Цинк входит в состав карбоангидразы, карбоксилазы и щавелевоуксусной дегидрогеназы, ответственной за образование пировиноградной кислоты (Кабанов, 1977). Он активирует энолазу (Каталымов, 1965), глутаматдегидрогеназу, лактатдегидрогеназу, полифенолоксидазу, пероксидазу, каталазу, гексокиназу и альдолазу (Мокриевич и др., 1972). Молибден является составляющим нитратредуктазы, ксантиндегидрогеназы, формиатдегидрогеназы и нитрогеназы (Школьник, 1974). Кроме того, молибден оказывает положительное влияние на активность малатдегидрогеназы и сукцинатдегидрогеназы (Ягодин, 1985). Считают, что бор непосредственно не входит в состав ферментов, но благодаря способности образовывать комплексы с полигидроксильными соединениями, влияет на скорость и направленность ферментативных реакций. В частности, бор воздействует на активность каталазы, инвертазы, оксидазы индолилуксусной кислоты, пероксидазы, полифенолоксидазы, пектазы и глюкозидазы (Каталымов, 1948, 1965; Кибаленко, 1968, 1976).


Mg, K, Mn, Ca, B, Мо , Zn


моно- и олигосахариды

целлюлоза

пектиновые вещества и др. полисахариды






крахмал
Ca,Cl



CO2


витамин С
Mo

Zn, Mn, K, Zn

Fe,Cu, Mg


H O

\ //

C

|

HCOH

|

CH2O


лигнин
B B




Mn, Mg, Ca, Cu, Мо, Zn


нуклеотиды, НК, нуклеофосфаты



Mg, Zn, Mn



липиды
О S Mn

CH3-C~ScoA P,K


пуриновые и пиримидиновые дериваты (цитокинины)
Mg,Ca

F
терпены (гибберелины, АК, каротиноиды)
e, Cu, S, Co цикл

Кребса

Mg, Mn, Zn


CO2, H2O

2 – оксоглютаровая к-та



аминокислоты и амиды

протеины
K, Mg, Mo, Zn




Mg, Zn, Mn


алкалоиды

ИУК




Co, Mo, Fe Mn Cu


продукты оксидации ИУК
Cu, B


N2, NO3-, NH4+


Примечание: ИУК – индолилуксусная кислота, НК – нуклеиновые кислоты.


Рис.2. Схема важнейших мест включения минеральных элементов питания в процессы обмена веществ высших растений (Ильин,1985; Ягодин, 2001; Минеев, 2004).

Изменение уровня обеспеченности элементами питания вызывает многочисленные ответные реакции организма. Так, например, недостаток одного элемента приводит к тому, что определенные функции биохимических и физиологических реакций у растений не выполняются, а это приводит к нарушению у них обмена веществ. В фазе латентного недостатка не видны внешние симптомы, однако внутренние процессы могут быть уже нарушены, и величина урожая и (или) качество будут снижаться. При обострении ситуации возникает абсолютный недостаток минеральных элементов, который выражается в более или менее специфических симптомах на определенных органах растений, вызывая болезни неинфекционного характера, нередко приводящие к гибели растений. Так, например, при недостатке в почве бора возникает гниль “сердечка” сахарной свеклы, при дефиците цинка – розеточность листьев яблони, меди и других микроэлементов – белоколосость или пустоколосость зерновых культур (Чулкина, 2000).

В случае избытка необходимого элемента защитная реакция растений может проявиться в расточительном его использовании, что вначале заметного вреда не приносит. Если прессинг не прекращается, то элемент вызывает токсическое действие, которое проявляется в определенных симптомах и в снижении продукционных возможностей сельскохозяйственных культур. Помимо этого, избыточные концентрации элемента влияют на поглощение других ионов. В этом случае возникают признаки дисбаланса последних. Например, избыток фосфора в почвах может индуцировать дефицит цинка, а избыток меди – дефицит железа.

Таким образом, условия возделывания должны отвечать требованиям растений в отношении элементов питания. Что касается микроэлементов -этот момент приобретает особую опасность. Так они, являясь жизненно необходимыми, при достижении определенных концентраций в среде становятся высокотоксичными как для растений, так и для других организмов. Поэтому, в практике сельскохозяйственного производства более сбалансированное питание растений достигается путем применения оптимального состава удобрений, их препаративных форм, устраняющих недостаток или избыток тех или иных элементов.

Кроме непосредственного отрицательного влияния дисбаланс минерального питания растений изменяет чувствительность растений к вредным биологическим объектам (ВБО), т.е. за счет ослабления и повреждения растений создаются предпосылки для заражения ВБО.

Жизненный цикл вредных организмов, следовательно, и их численность, проявляются через тактики (размножения, выживания, трофических связей), которые имеют близкие признаки у ВБО – экологических эквивалентов, занимающих сходные экологические ниши в экосистемах. Все многообразие вредных биологических объектов объединяется в четыре группы экологических эквивалентов: почвенные (корне-клубневые), семенные, наземно-воздушные (листо-стеблевые), трансмиссивные (вирусы и микоплазмы). Данное разделение определяет направление стратегии защиты сельскохозяйственных культур, которая представлена на рисунке 3.

Тактика защитных мероприятий





почвенные

семенные

наземно-воздушные

стратегическая задача


обеспечение генетической и физиологической устойчивости к стрессовым факторам

торможение размножения и распрост-ранения вредных организмов

снижение численности вредных организмов

предупреждение передачи вредных организмов через посевной (посадочный) материал

обеспечение равновесного состояния вредных организмов в почве ниже БПВ

создание конку-рентоспособных физиологически устойчивых посевов















Рис. 3. Тактика защитных мероприятий от вредных организмов.

Примечание: жирным шрифтом – прием с обязательным или желательным использованием микроудобрений


У вредных организмов – экологических эквивалентов первой группы - все тактики жизненного цикла проходят, преимущественно, в почве. Поэтому, основная задача состоит в задействовании механизмов саморегуляции фитосанитарного состояния почв путем повышения, главным образом, их гумусности и супрессивности. Это обеспечивается, например, внесением органических и минеральных удобрений, введением фитосанитарных севооборотов (Чулкина, Коняева, Кузнецова, 1987). Все наземно-воздушные вредные организмы питаются надземными вегетативными органами растений, а также значительную часть жизненного цикла проводят на (в) надземных вегетативных органах растений. В контроле большинства наземно-воздушных вредных организмов, наряду с использованием средств защиты растений, важное значение имеет повышение иммунитета растений к патогенам, а для контроля семенных инфекций – комплекс мер по обеззараживанию семенного и посадочного материала от эндо- и экзофитных патогенов.

Чтобы попасть в экологическую нишу (у 1ой группы экологических эквивалентов – это подземные органы растений, у 2ой– семена, у 3ей - надземные органы) возбудитель должен преодолеть «линии обороны» растения-хозяина. Это зависит, с одной стороны, от его вирулентности (степени патогенности) и агрессивности (способности вредного организма проникать в растение, обитать в нем и размножаться), а с другой - от степени восприимчивости растений. Как видно из рисунка 3, тактика защитных мероприятий основывается на использовании таких приемов, которые, с одной стороны, позволят подавить деятельность вредных организмов, с другой – повысить физиологическую устойчивость, выносливость и конкурентную способность растений к ним.

Обеспечение сбалансированного минерального питания растений, благоприятного фитосанитарного состояния почв и посевов с/х культур возможно только при интегрированном применении минеральных и органических удобрений, пестицидов и других средств химизации в условиях освоения научно-обоснованных систем земледелия. При этом пестициды в адаптивно-ландшафтных системах земледелия желательно использовать только в случае невозможности замены их другими альтернативными средствами.

С этих позиций для повышения плодородия почвы, оптимизации минерального питания растений, подготовки посевного материала, некорневой подкормки растений, а также индукции их болезнеустойчивости обязательно на фоне основных макроудобрений использование микроудобрений.


^ 1.1. ЭФФЕКТИВНОСТЬ КООРДИНАЦИОННЫХ СОЕДИНЕНИЙ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ И ИХ ПРЕИМУЩЕСТВА ПЕРЕД НЕОРГАНИЧЕСКИМИ АНАЛОГАМИ


Важным аспектом агрохимии микроэлементов в современном земледелии является то, что сегодняшний ассортимент микроудобрений не отвечает требованиям высокоразвитого сельскохозяйственного производства и нуждается в дальнейшем расширении и оптимизации.

Микроэлементы могут входить в состав разнообразных классов соединений - неорганических солей (CuSO4· 5H2O, ZnSO4· 7H2O, Fe SO4· 7H2O и т.д.), слабых кислот (H2MoO4, H3BO3) или комплексных соединений с лигандами различного типа. Наиболее предпочтительными являются соединения последнего вида (Аристархов, 1985, 1997; Дятлова и др., 1984; Волкова и др., 1997; Гайсин, 1996; Крылов 1996).

Считается, что координационные комплексы биогенных элементов представлены в большом разнообразии в системе "почва-растение-животное" и играют существенную роль в миграции, концентрации и обмене веществ. Метаболизм элементов в биологических системах в значительной мере связан с реакциями хелатирования.

Природные хелатообразующие агенты обеспечивают движение катионов по ксилеме без их осаждения, в связи с чем, они лучше поглощаются растениями и быстрее передвигаются в растительном организме. Хелатирование элементов питания предохраняет их от осаждения в почвенном растворе, что особенно важно при малой концентрации микроэлементов в питательной среде.

Хелаты микроэлементов на основе синтетических и природных лигандов могут стать эффективными средствами регулирования условий питания, физиологического состояния в различные фазы роста и развития растений. К выбору лигандов при синтезе данных веществ, в зависимости от способа применения микроудобрений и их назначения, необходимо предъявлять следующие требования:

в составах, используемых для некорневой подкормки и предпосевной (предпосадочной) обработки семян (клубней), важнейшую роль играет правильный выбор лигандов с той целью, чтобы устойчивость образуемых ими комплексов не превышала устойчивость комплексов микроэлементов с природными комплексными образователями, либо они должны быть лабильны;

если микроудобрения используются для корневой подкормки растений (для внесения в почву), то комплексные соединения должны быть устойчивыми в области почвенных значений рН и не вступать в обменные реакции с компонентами почвы с образованием малоусвояемых нерастворимых соединений. Такие же требования следует предъявлять и составам, применяемым в системе гидропоники. Но при этом, опять же, устойчивость хелатов не должна превышать устойчивость комплексных соединений, участвующих в биохимических циклах растений;

третьим критерием является экологическая безопасность рекомендуемых к производству микроудобрительных составов.

Данный вопрос можно разбить на два аспекта:

а) микроудобрения хелатного типа должны содержать малотоксичные лиганды, а сами комплексы сравнительно легко разрушаться под действием факторов окружающей среды;

б) производство хелатных комплексных микроудобрений должно быть малоотходным.

Этим критериям, по-нашему мнению, в наибольшей степени удовлетворяет производство жидких удобрительно-стимулирующих составов (ЖУСС), пригодных для разнопланового применения. Ценность этих препаратов определяется рядом свойств: они устойчивы в широком диапазоне значений рН; достаточно хорошо растворимы в воде и обладают хорошими адгезионными свойствами; практически нефитотоксичны; в меньшей степени, чем ионы микроэлементов, сорбируются почвой, что позволяет им длительное время удерживаться на обрабатываемой поверхности; а так же хорошо совместимы с пестицидами (Евсторатьева, 1984; Бинеев и др., 1986; Юсупов и др., 1991).

В соответствии с данными положениями, нами были предложены к производству следующие хелатные комплексные микроудобрения - ЖУСС-ы (пат.№2086126, 10.08.97; ТУ-2189-001-27893776-97; ТУ-2189-ОП-002-27893776-98; ТУ-2189-00-27893776-2000):

а) ЖУСС-1 (медь-, борсодержащий состав);

б) ЖУСС-2 (медь-, молибденсодержащий состав);

в) ЖУСС-3 (медь-, цинксодержащий состав);

г) ЖУСС-3В (медь-, бор-, цинксодержащий состав);

д) ЖУСС-4 (железосодержащий состав);

е) ЖУСС-4А (железосодержащий состав, не содержит Cl-);

ж) ЖУСС-5 (кобальтсодержащий состав);

з) ЖУСС-6 (кобальт-, медьсодержащий состав).

В качестве лигандов для производства составов ЖУСС-1, ЖУСС-2, ЖУСС-5 и ЖУСС-6 после тщательного отбора было решено использовать моноэтаноламин, а для составов ЖУСС-3, ЖУСС-3В, ЖУСС-4 и ЖУСС-5 применять одновременно лимонную кислоту и моноэтаноламин.

Моноэтаноламин, согласно нашим исследованиям и по данным других авторов, положительно влияет на рост и развитие растений (АС. СССР №852302), легко образует комплексные соединения с катионами металлов (Гайсин и др., 1997; 1999).

Получаемые комплексы на основе солей меди устойчивы в присутствии избытка моноэтаноламина. Минимальное молярное соотношение Ме+2 - моноэтаноламин - 1:3, а оптимальное соотношение - 1:6 или 1:5. В этом случае образующиеся хелаты остаются устойчивыми даже при очень сильном разбавлении.

Комплексы меди на основе моноэтаноламина хорошо сочетаются с молибденовой кислотой, борной кислотой и их растворимыми солями. Особо в данном случае следует отметить хорошую сочетаемость микроэлементов меди и молибдена, так как их совместное применение в виде неорганических солей малоэффективно. При сливании водных растворов данных солей происходит образование малорастворимого и, следовательно, малодоступного для растений молибдата меди.

МоО42-+Сu+2= СuMoO4

Положительно влияет моноэтаноламин и на растворимость борной кислоты и аммония молибденовокислого (или кислоты Н2МоО4), что позволяет при производстве микроудобрительных составов получать в достаточной степени концентрированные растворы.

С остальными микроэлементами (Zn+2, Fe+2, Fe+3, Mn+2) хелаты меди на основе моноэтаноламина сочетаются плохо. При смешивании водных растворов солей цинка, железа или марганца Mn+2 с моноэтаноламином (или его комплексом с Cu+2) образуются соответствующие малорастворимые гидроксиды или основные соли.

Преодолеть данный недостаток позволяет совместное использование лимонной кислоты и моноэтаноламина. Лимонная кислота образует устойчивые комплексные соли с катионами Zn+2, Mn+2, Cu+2, Fe+2, Fe+3. Существенно ограничивает применение комплексов лимонной кислоты с катионами двухвалентных металлов тот факт, что при этом легче всего образуются кислые соли. Использование моноэтаноламина позволяет решить проблему. Моноэтаноламин, как основание, дает возможность получить растворы с оптимальными значениями (рН = 6-11). Ниже приводятся основные характеристики составов.


^ ХЕЛАТНОЕ КОМПЛЕКСНОЕ МИКРОУДОБРЕНИЕ - ЖУСС-1

Внешний вид




жидкость темно-синего цвета

Содержание меди, г/л




33 - 40

Содержание бора, г/л




5,5 - 7,5; 25-28;

Содержание моноэтаноламина, г/л




150 – 200;

Водородный показатель рН




9 – 11;



^ ХЕЛАТНОЕ КОМПЛЕКСНОЕ МИКРОУДОБРЕНИЕ - ЖУСС-2

Внешний вид




жидкость темно-синего цвета

Содержание меди, г/л




32 - 40

Содержание молибдена, г/л




14 - 22

Содержание моноэтаноламина, г/л




170 - 200

Водородный показатель рН




10 - 11



^ ХЕЛАТНОЕ КОМПЛЕКСНОЕ МИКРОУДОБРЕНИЕ - ЖУСС-3

Внешний вид




жидкость темно-синего цвета

Содержание меди, г/л




15-20

Содержание цинка, г/л


^ Почвенные, или
корне-клубневые
Наземно-воздушные, или
листо-стеблевые

Семенные
Трансмиссивные












корневые гнили (офиоболезная, гель-минтоспориозная, фузариозная), кила капусты, ризоктониоз, различные виды парши картофеля, черная ножка, корнеед сахарной свеклы, щелкуны, медведка…


бурая ржавчина пшеницы, фитофтороз картофеля, мучн.роса…

мозаика озимой пшеницы, мозаика сои, желтуха сахарной свеклы


капустная белянка, горох.тля, шв.муха…

луговой мотылек, саранча

пыльная и твердая головня


септориоз злаков, ложная мучнистая роса лука, аскохитоз гороха…

крестоцветные блошки, пьявица…

спорынья злаков, гороховая зерновка




Рис. 5. Экологическая классификация вредных организмов.

Микроэлементы оказывают многогранное воздействие на интенсивность и характер спороношения возбудителей болезней, а также на устойчивость к ним растений-хозяев.

Например, с целью снижения вредоносности болезней почвенной группы рекомендуется применять следующие микроэлементы: марганец против гельминтоспориоза зерновых культур; марганец, бор –против черной ножки и килы капусты; железо, цинк – корнееда свеклы; медь, марганец – ризоктониоза картофеля; медь, бор, молибден, марганец – рака картофеля; медь, марганец – против черной ножки картофеля. По данным немецкого ученого Г.Бразда (G. Brazda), марганец снижает развитие парши обыкновенной на 70-80%. Внесение бора в почву уменьшает агрессивность фузариоза льна в два раза.

Влияние микроэлементов на развитие фитофагов и других почвенных вредных организмов изучено недостаточно. Они в большей степени применяются для оздоровления посевов от наземно-воздушных или листо-стеблевых фитофагов. Наприме