Маленькие химические хитрости, которые полезно знать агрономам и фермерам

Последние годы регистрируется огромное количество новых агрохимикатов, информацию о составе которых можно почерпнуть только из рекламных материалов продавцов. Когда агроном хозяйства раскладывает перед собой всю эту литературу пытаясь сравнить удобрения, и выбрать подходящий продукт, то натыкается на ряд усложняющих эту процедуру моментов. А для неспециалистов это часто становится непреодолимым препятствием. Эти маленькие хитрости не являются каким-то противозаконным нарушением правил и вполне допустимы, но они требуют определённого объёма знаний агрохимии.

Первый момент, который встречается чаще всего, когда химический состав удобрения представлен в разных единицах. Например, макроэлементы в процентах, а микроэлементы в «ppt» или «ppm», а в жидких агрохимикатах: в грамм на литр и миллиграмм (или даже микрограмм) на литр, соответственно. Зачем это делается? Всё просто – в этих единицах состав выглядит более внушительно, т.к. числа большие, но если всё это привести к единым процентам, то солидный состав сразу «сдувается» по макроэлементам до единиц, а по микро - до следовых количеств с большим количеством нулей, только после запятой. Напоминаю, что «ppt», как и приставка «мили» - это одна тысячная часть (10-3), а «ppm», как и приставка «микро» - одна миллионная (10-6).

Второй момент связан с тем, что содержание питательных веществ в удобрении можно показывать как в элементарном виде, так и в виде оксидов. Естественно, процентное содержание оксида будет гораздо выше, чем элемента, хотя это одно и то же вещество. Например, если взять сульфат калия (K2SO4), то в элементарном виде состав будет такой:
К – 42,3%; S – 18%, а если этот же состав показать в виде оксидов, то проценты выглядят гораздо солиднее: К2О – 51%; SO4 – 54%. В борной кислоте (Н3ВО3) содержание бора В – 17%, а того же бора, но в виде оксида В2О3 – 55%.

Следует отметить, что далеко не всегда высокий процент содержания действующего вещества в удобрении обеспечивает столь же высокую его эффективность. Простой пример: хелат железа DTPA с содержанием Fe – 11% прекрасно применяется и эффективно работает в тепличных хозяйствах на инертных субстратах и с контролем уровня рН раствора. Но в открытом грунте на слабощелочных карбонатных почвах, на тех же томатах, или на землянике гораздо эффективнее и лучше работает более дорогой хелат железа EDDHA с содержанием Fe – 6%, а затраты на DTPA будут лишены смысла, т.к. в таких условиях этот хелат будет разрушаться и терять эффективность. Или ещё живая история: применял фермер в системе питания овощей открытого грунта через систему капельного полива сульфат калия (К2О – 51%) стоимостью 70 руб/кг, а потом решил, что это слишком дорого, и стал вносить хлористый калий (К2О – 60%) стоимостью 40 руб/кг. Растворимость прекрасная и экономия очень большая. Но не учёл фермер, что в 1 кг этого удобрения содержится не только 600 г калия, но и 400 г хлора, что допустимо при внесении в почву под основную обработку, а в период вегетации просто губительно для растения.

Как оказалось, определённые затруднения вызывает правильное понимание весового (w/w - вес/вес) и объёмного (w/v - вес/объём) процента. И в этом вопросе, похоже, путаница в головах не только у покупателей, но и у продавцов. Понятно, что состав сухого кристаллического или гранулированного продукта, который продаётся на вес (в граммах или килограммах), будет показан только в весовых процентах, независимо от того какой объём он занимает. Проблема возникает с жидкими агрохимикатами. Недавно встретилось описание жидкого органического соединения бора: содержание бора – 150 г/л, и далее – В-11%. Это кого угодно может ввести в ступор, т.к. по всем законам 150 г/л – это 15%! Только знающий человек может разобраться в этой головоломке. Дело в том, что плотность этого органического соединения 1,37 г/см3, соответственно один литр этого продукта содержит 15% (150 г/л) бора и весит 1,37 кг. А вот один килограмм содержит 11% (110 г) бора и занимает объём 730 мл, а продавец, не разобравшись, объединил в рекламе эти цифры без каких - либо пометок.

Часто фермеров сводит с ума реклама о присутствии в новоявленных агрохимикатах элементов с какими-то чудодейственными свойствами, таких как Ba, Li, Cr, Br, W, Ti, V, Sr и т.п., чего нет в других удобрениях. Оказывается, что раньше как-то не так изучали агрохимию, и не разглядели фундаментальную роль этих элементов в жизнедеятельности растительного организма. На самом деле есть достаточно много материалов о том, что тот или иной элемент обнаружили в каких-то органах растения, но ведь оно, как и любой живой организм, может содержать в своих тканях чуть ли не все элементы Периодической системы, в том числе и вредные, но далеко не все из них реально требуются растению для жизнеобеспечения. Для подтверждения можно обратиться в крупные тепличные комплексы, как хозяйства наивысшей степени интенсификации, где применяются все самые новые методы выращивания растений, и где получают самые высокие урожаи. Уж они-то должны знать и применять в системе питания такие чудотворные элементы, как же без них получать урожаи овощей в 600 т/га? Но нет, не применяют тепличники этого!

На сегодняшний день в мировой агрохимии существует два чётких понятия: необходимые элементы питания и полезные. К необходимым относятся только те, которые одновременно отвечают трём основным условиям:

1. Без этого элемента не может нормально завершиться жизненный цикл любого растительного организма.
2. В физиологических функциях этот элемент не может быть заменён никаким другим элементом.
3. Этот элемент принимает непосредственное, а соответственно и доказанное участие в метаболизме растительного организма.

Это основные структурные элементы – углерод (С), водород (Н) и кислород (О), которые растения по большей части потребляют из воды и воздуха, а также три группы минеральных элементов по степени содержания в растительных тканях: макроэлементы – N-азот, P-фосфор, K-калий; мезоэлементы – Ca-кальций, Mg-магний, S-сера, и микроэлементы – Fe-железо, Mn-марганец, Zn-цинк, Cu-медь, B-бор и Mo-молибден. Это определено ещё Либихом, а питательные смеси составлены Кнопом в середине 19-го века, а потом дополнено Прянишниковым в начале 20-го. В последние годы этот список пополнили Cl-хлор и Ni-никель. Но хлор присутствует в атмосферном воздухе (≈0,03 мг/м3), а хлориды в природной воде (≈0,5-500 мг/л) и, так или иначе с таким его количеством сталкиваются все растительные организмы, но далеко не все любят хлор в удобрениях, особенно растения - хлорофобы. По поводу никеля агрохимики до сих пор спорят, т.к. его содержание в растениях столь ничтожно мало (в среднем около 0,00005% от сухого веса), что сложно определить количественно не токсичную для растений добавку этого ультрамикроэлемента в питательную смесь.
К полезным питательным элементам относятся: Na-натрий, Si-кремний, Co-кобальт, Se-селен и Al-алюминий, которые могут стимулировать рост и развитие растений, но в полной мере не соответствуют требованиям, предъявляемым к необходимым элементам, т.к. по большей части становятся необходимы лишь в определенных условиях и только для некоторых видов растений. (Н.П. Битюцкий. Микроэлементы и растение. Изд СПбУ, 1999, с. 11-13) И всё, других элементов в этом списке не значится.

Большую сложность у фермеров вызывает понимание терминов «хелат» и «хелатное соединение». Учитывая, что за последние 20 лет уже почти все усвоили, что микроэлементы в хелатной форме усваиваются и работают лучше, чем в ионной, на базе этого понятия появился целый ряд спекуляций. Для того чтобы разобраться, надо начинать с самого начала.

1. Микроэлементы могут использоваться в виде соединений с неорганическими кислотами: нитраты, хлориды или сульфаты (например: сульфат цинка - ZnSO4; сульфат меди – CuSO4; сульфат марганца – MnSO4), которые при растворении в воде диссоциируют (расщепляются) на ионы – заряженные частицы (Zn2+ и SO42-). Одноимённо заряженные ионы отталкиваются и в питательном растворе становятся антагонистами. Это большой минус неорганических солей.
2. Микроэлементы существуют в виде соединений с органическими кислотами, например с лимонной кислотой – Zn3(C6H5O7)2 * 2H2O – цитрат цинка, или с уксусной кислотой – Zn(CH3COO)2 * 2H2O – ацетат цинка и т.п., который при растворении в воде также легко диссоциирует (расщепляется) на ионы. Соответственно – это тоже минус.
3. Некоторые органические кислоты образуют достаточно устойчивые комплексы с катионами микроэлементов. Например, анион ЭДТА (этилендиаминтетраацетат) способен образовывать комплексы с широким рядом металлов. Специфическая структура комплексов ЭДТА, когда металл в комплексе охватывается со всех сторон, дает очень прочные соединения в строгой пропорции 1:1, которые не расщепляются в растворах на ионы и, соответственно не вступают в антагонизм. Эти структуры и называются хелатными соединениями из-за схожести с клешней краба (от лат. chelate — клешня), которой удерживается микроэлемент.

В рекламе часто встречается фраза, что в удобрении все микроэлементы в хелатной форме. Но это совсем не так, ибо бор и молибден не хелатируются, т.к. не существуют в природе в виде элементарных катионов, как Fe2+, Mn2+, Zn2+ или Cu2+. Но это не говорит о том, что не существует их органических соединений.

Почему хелатные соединения каталитической группы микроэлементов (Fe, Mn, Zn, Cu) гораздо эффективнее ионных форм и так важны в питании растений? Всё дело в том, что растения могут усваивать ионы этих элементов, но активируются и включаются в метаболизм они только тогда, когда вступают в соединение с аминокислотами растения по типу хелатизации. Хорошими хелаторами являются цистеин, глицин, гистидин, лизин и глютаминовая кислота. Аминокислотные комплексы металлов имеют октаэдрическое строение, причем два остатка аминокислоты связаны с центральным атомом металла амино- и карбоксильными группами, и удерживают ион как клешнёй. Особой устойчивостью отличаются комплексы с аминокислотами, имеющими функциональные боковые цепи, как например, гистидин, азот имидазола в котором образует дополнительную (третью) связь с центральным атомом микроэлемента. По этой причине хелаты микроэлементов практически сразу после подкормки включаются в метаболизм, а ионы должны пройти процесс хелатизации. А вот, к примеру, калий, который относится к группе потенциалобразующих элементов, прекрасно усваивается из раствора в ионной форме, и содержится в самом растении в ионной форме, поэтому использовать в питании хелат калия конечно можно, но затратно и абсолютно бессмысленно.

Александр Хорошкин
кандидат с/х наук, ведущий специалист ГК «АгроМастер»

Источник: «АПК Эксперт»