Principios fisiológicos de la tecnología de preparaciones húmicas en el ejemplo del humato de potasio

Con base en una gran cantidad de trabajos en el mundo (incluido L.A. Khristeva), se puede concluir que el uso de preparaciones húmicas, que se han estudiado hasta hace poco, tiene un doble significado.

Por un lado, afectan las propiedades físicas y químicas del suelo, por otro lado, afectan directamente la actividad vital de las plantas superiores y los microorganismos.

La naturaleza de la acción de los fertilizantes húmicos depende de su estado físico y químico. Si los fertilizantes húmicos se aplican en grandes dosis, el ácido húmico en ellos está en forma de gel o pasa bajo la influencia de reacciones de interacción con el suelo, entonces mejoran las propiedades químicas y fisicoquímicas del suelo. Si se introducen en pequeñas dosis en un estado de dispersión de iones y permanecen en el suelo en este estado, entonces el ácido húmico es absorbido por las plantas superiores, se incluye en el metabolismo del organismo vegetal, mejora el suministro de oxígeno y aumenta la actividad vital de este organismo.

En ambos casos, el resultado es un aumento en los rendimientos de los cultivos.

Con la aplicación local de fertilizantes que contienen ácido húmico en tal estado físico y químico al suelo, cuando éste exhibe propiedades absorbentes, también es posible una tercera vía para incrementar la productividad. Este principio es que las sustancias húmicas, adsorbiendo sustancias del suelo, mejoran el régimen nutricional de la planta y la microflora.

Dependiendo de las propiedades del suelo y de las características bioquímicas de las plantas, prevalecerá uno u otro lado de la acción de los fertilizantes húmicos. En suelos con malas propiedades físicas y fisicoquímicas, la primera y la tercera, y los fertilizantes en dichos suelos deben aplicarse en estado de gel en grandes dosis bajo arado o en pequeñas dosis localmente.

En suelos con mejores propiedades físicas, que contienen mucho calcio y por lo tanto pobres en la forma móvil de ácidos húmicos, el uso de fertilizantes húmicos solubles en pequeñas dosis tiene la ventaja.

En suelos arenosos, es racional utilizar todo tipo de fertilizantes húmicos. Estos suelos, como es sabido, son extremadamente pobres en humus, tienen malas propiedades físicas y una baja capacidad de absorción, y no hay sustancias fisiológicamente activas en el suelo, cuyos representantes son los ácidos húmicos y fúlvicos solubles.

Este trabajo está dedicado al desarrollo de temas de tecnología de fertilizantes húmicos, cuyo factor principal es el ácido húmico, fúlvico y úlmico soluble.

Propiedades fisiológicamente activas del humato de potasio. Tareas de tecnología de fertilizantes húmicos.

Humato de Potasio + Fósforo "Agro.Bio" en estado de dispersión de iones y en concentraciones de milésimas y diezmilésimas de un por ciento estimulan el crecimiento de las plantas, especialmente del sistema radicular, en concentraciones superiores a las centésimas inhiben.

El efecto estimulante de Humato de Potasio + Fósforo "Agro.Bio" se basa en que, al estar en estado de dispersión iónica, es absorbido por las plantas superiores y utilizado por éstas en determinadas etapas de desarrollo para potenciar el sistema oxidativo de las fenolasas. El grado de manifestación del efecto estimulante de los ácidos húmicos y fúlvicos sobre la actividad vital de las plantas superiores está asociado al nivel de nutrición mineral. La falta de nitrógeno en la composición de los alimentos minerales limita su efecto fisiológico, y una ligera disminución en el nivel de nutrición de fosfato incluso lo aumenta.

El efecto fisiológico de pequeñas dosis de Humato de Potasio + Fósforo "Agro.Bio" es especialmente notable en las etapas iniciales de desarrollo.

Las principales tareas tecnológicas se derivan de estas disposiciones fisiológicas:

• regulación de la solubilidad de los ácidos húmicos y fúlvicos en las materias primas y la selección de componentes apropiados para este fin;
• una combinación en un solo complejo de fuentes de alimentos minerales y orgánicos que pueden satisfacer la necesidad de las plantas en las primeras etapas de desarrollo.
  

La experiencia ha demostrado que la solución a este problema puede ser doble, a saber:

obtener humatos solubles y aplicarlos en forma de solución junto con otros fertilizantes, u obtener fertilizantes órgano-minerales, que junto con los elementos minerales contendrían aquellas formas de humatos que se disuelven gradualmente en la concentración necesaria para la planta.

Producción de humatos solubles para fertilizante

Teniendo en cuenta la calidad y la utilidad, resultó ser lo más conveniente elegir Humate de Potasio + Fósforo "Agro.Bio" como fertilizante . Nos propusimos el objetivo de encontrar un método de producción en el que el producto resultante pudiera transportarse en un concentrado y luego convertirse en una solución en el sitio.

El rendimiento de la actividad biológica de los humatos de potasio durante este tratamiento se ilustra en la Tabla. 1 .

tabla 1

Actividad biológica de extractos acuosos de humato de potasio tratados con solución de K aOH al 5%

Para determinar la actividad biológica, las plántulas de cebada de 5-7 días de edad se plantan en cultivos acuáticos de acuerdo con el esquema: 1) agua destilada, 2) solución de humato de potasio al 0,001%. La muestra se considera positiva cuando la diferencia entre la longitud media de las raíces de plantas sembradas en humato de potasio y sembradas en agua excede el error cuadrático medio de la variante en al menos 3 veces. El promedio se deriva de 6 mediciones. Mediciones en el día 14 del experimento.

Los datos proporcionados muestran que prácticamente el humato de potasio se puede extraer con agua hasta 10 veces, sometiéndola a doble ebullición, mientras que el rendimiento de ácido húmico a partir de 1 kg de materia prima en términos de solución a 1°C será de 10 litros.

Por lo tanto, solo señalaremos que la aplicación dos o tres veces de humato de potasio con agua de riego a una concentración de 0,001-0,002 % aumenta el rendimiento de las hortalizas en un promedio de 20 % y mejora el crecimiento de los cultivos de forestación.

Todo esto indica las perspectivas para el uso de Potasio Humato + Fósforo "Agro.Bio" como fertilizante en muchas regiones de Ucrania. Al mismo tiempo, se debe tener en cuenta que su uso tiene una serie de factores limitantes, a saber: el fertilizante estudiado puede usarse solo en condiciones de riego, su efecto es a corto plazo, ya que no se acumula en el suelo, en suelos ricos en sales divalentes y trivalentes solubles, metales, se convertirá en una forma no digerible y se inactivará.

Todo esto plantea la cuestión de crear tal forma de fertilizante húmico en el que el ácido húmico, disuelto en la concentración requerida, pasaría gradualmente a la solución durante toda la temporada de crecimiento, combinado con alimentos minerales.

Producción de fertilizantes húmicos órgano-minerales

Al establecernos la tarea de desarrollar tales tipos de fertilizantes húmicos, cuyo principal factor de efectividad es la presencia de pequeñas cantidades de ácido húmico soluble en ellos, llegamos a la conclusión de que el principio principal de la tecnología de las preparaciones húmicas debe ser el regulación de la solubilidad de los ácidos húmicos en las materias primas. Nuestro trabajo ha demostrado que la concentración óptima de ácido húmico en solución para la vida vegetal se produce a un pH de 7,2–7,3 . Por lo tanto, el principal criterio en el desarrollo de nuevas formas de fertilizantes húmicos fue la regulación de su reacción al pH especificado.

Considerando que la acción del ácido húmico es más efectiva en el período inicial del desarrollo de la planta, y también que la participación del ácido húmico en la nutrición de las plantas superiores no excluye el alimento mineral, sino que solo lo complementa, intentamos enriquecer nuestra grasa con una pequeña cantidad de nitrógeno y fósforo, que podría ser utilizada por la planta junto con el ácido húmico sólo en el período inicial de su desarrollo. Resultó que es más conveniente usar nitrógeno (N) y superfosfato acuoso para este propósito. Al ser reguladores de la solubilidad, pueden servir al mismo tiempo como fuente de alimento para la planta.

Las características de los fertilizantes con los que se colocaron los experimentos de vegetación se presentan en la Tabla. 2 .

La experiencia de vegetación con estos fertilizantes se estableció el 23 de abril de 2018.

Persiguió principalmente los siguientes objetivos: confirmar experimentalmente el valor de la solubilidad de los ácidos húmicos en fertilizantes orgánico-minerales y encontrar la combinación óptima de componentes para su preparación.

El experimento se montó en 2 versiones: en la primera versión, todos los fertilizantes que contenían fósforo se aplicaron a razón de 0,25 g P ₂ O ₅ por contenedor de 6 kg de suelo secado al aire, y los que no contenían - en el mismo peso Monto. Los fertilizantes se mezclaron antes de rellenar con todo el volumen del suelo.

En la segunda variante, los fertilizantes se aplicaron en una cantidad diez veces menor y se administraron solo para semillas. Cultivo experimental - cebada, triple repetición. Riego hasta el 60% de la capacidad total. La precisión de la experiencia es del 2,1%.

De la tabla 3 , que muestra los datos de rendimiento de este experimento, se puede observar que al aplicar los fertilizantes en cuanto al contenido de P ₂ O ₅ en ellos a razón de 9,25 g por recipiente, los fertilizantes organominerales granulares dieron los mejores resultados. resultados. Gránulos neutralizados a una reacción ligeramente alcalina en todos los casos, con excepción de la preparación 5/3, donde fueron más efectivos que no neutralizados. De los gránulos neutralizados, 2/3 dieron los mejores resultados y 5/3 dieron los peores resultados.

Estas conclusiones generalmente coinciden con las conclusiones de la parte del experimento, en la que se aplicó Humato de Potasio + Fósforo "Agro.Bio" debajo de las semillas en una cantidad 10 veces menor. La eficiencia más alta en este caso fue dada por las preparaciones 1/3 y 5/3.

Tabla 2

Nota: 1) la variante con la eliminación de yeso se logró mediante la obtención de un extracto acuoso de superfosfato.

Tabla 3

Eficiencia de los fertilizantes húmicos según el método de producción

( Según la experiencia vegetativa de 2018 con cebada)

* Entre paréntesis se muestra el peso en gramos por recipiente.

Los resultados obtenidos pueden explicarse por el papel de los ácidos húmicos y fúlvicos solubles en la nutrición vegetal. En el caso de que las preparaciones de prueba se introdujeran de acuerdo con el contenido de fósforo en ellas, y su contenido en la muestra fuera insignificante, debían administrarse en grandes cantidades. En consecuencia, también entró en el recipiente una mayor cantidad de ácidos húmicos y fúlvicos solubles. Dado que con un aumento en la concentración de ácidos húmicos y fúlvicos solubles por encima de un cierto límite, su efectividad disminuye, es bastante natural que en la primera variante los mejores resultados los dieron aquellas preparaciones en las que la solubilidad de los ácidos húmicos era menor. Este abono fue preparado 2/3. En él no se eliminó el yeso, por lo que parte de los ácidos formaron humatos de calcio y pasaron a un estado insoluble, mientras que la cantidad de humatos solubles disminuyó, acercándose al óptimo.

En la segunda variante, donde se aplicaron fertilizantes en cantidades 10 veces menores, se invirtió la situación. Las preparaciones de las que se eliminó el yeso dieron un mayor efecto. Evidentemente, estos preparados, siempre que se aplicaran en dosis menores, contenían la cantidad de ácidos húmicos y fúlvicos solubles que más se aproximaba a las necesidades de la planta. En general, los resultados de este experimento confirmaron la importancia de regular la solubilidad de los ácidos húmicos y fúlvicos en la efectividad de los fertilizantes organominerales y permitieron encontrar la mejor opción para dicho fertilizante.

Cabe destacar que los cálculos anteriores no pueden en ningún caso trasladarse mecánicamente a otro tipo de materias primas. Necesitan ser restaurados experimentalmente.

Los experimentos de vegetación realizados en 2019 demostraron que la eficacia de Potasio Humato + Fósforo "Agro.Bio" no depende de lo que se gastó para su fabricación: ácido fosfórico o un extracto acuoso de superfosfato. Además, cuando en los experimentos de producción de 2020, en la fabricación de Humato de Potasio + Fósforo "Agro.Bio", en lugar de un extracto acuoso de superfosfato, se utilizó superfosfato en polvo del mismo cálculo aproximado, resultó que esta preparación solo era ligeramente menos efectivo que el obtenido por extracción con agua. Obviamente, tal cantidad de calcio que se introduce en el humato de potasio de 6-8 kgsuperfosfato por ciento de grasa. provoca una importante coagulación y ácidos húmicos no afecta significativamente a su digestibilidad. (En el experimento vegetativo descrito anteriormente, se administraron 24 kg de superfosfato por 1 quintal de grasa): Sin embargo, debe señalarse que la opción cuando el humato de potasio se prepara humedeciendo con una solución ácida tiene una ventaja . En primer lugar, afecta la uniformidad de la composición química del fertilizante.

La composición química del humato de potasio y los factores de su efectividad.

Para las pruebas de producción de fertilizantes húmicos, que se produjeron en la región de Kherson en 2019 y 2020, se hicieron lotes de prueba de Potasio Humato + Fósforo "Agro.Bio" . Los datos del análisis de estos fertilizantes se dan en la Tabla 4 . Muestran que el contenido de formas digeribles de fósforo y nitrógeno fue aproximadamente el mismo en todos los lotes.

Cabe señalar que el fósforo en el humato de potasio se distribuye de manera algo desigual, lo que depende del tamaño de las partículas de fertilizante. Era más en facciones más pequeñas. La Tabla 1 ilustra la composición química promedio de la parte mineral del humato de potasio . 5 .

Tabla 4

El contenido de formas digeribles de nitrógeno y fósforo en los humofos de varios métodos de producción.

(En % por muestra a la humedad en el momento de la fabricación)

Nota: En 2019 se utilizó ácido fosfórico para preparar humofos y en 2020 se utilizó superfosfato.

Tabla 5

Composición química promedio del humato de potasio

(en % para una muestra completamente seca)

Nota: N se determinó por el método de peso Kjeldol P ₂ O ₅ según Lorentz.

En esta tabla se puede ver que el contenido total de nitrógeno supera ligeramente el contenido de fósforo. Sin embargo, si comparamos las cantidades de estos componentes en forma digerible, entonces la imagen se invierte . Los datos obtenidos se pueden explicar de la siguiente manera: la turba, que sirve como materia prima quemada para la producción de Humato de Potasio + Fósforo "Agro.Bio" , contiene solo alrededor del tres por ciento de nitrógeno y medio por ciento de fósforo, y casi todo esto el nitrógeno se encuentra en una forma inaccesible, mientras que el fósforo se disuelve mejor, en la producción de Humato de Potasio + Fósforo "Agro.Bio", como se mencionó anteriormente, las materias primas se procesan con una pequeña cantidad de nitrógeno (N). que este nitrógeno se une principalmente a los grupos carboxilo de los ácidos húmicos y luego se hidroliza fácilmente con 0,5 n H ₂ SO ₄.

Cuando se trata la grasa con ácido fosfórico, las reacciones probablemente se desarrollen de la siguiente manera: el ácido fosfórico reacciona primero con una cierta cantidad de nitrógeno o humato de amonio, y luego con la materia prima misma. Como resultado de estas reacciones, el humato de potasio se enriquece con P ₂ O ₅ , parte del cual permanece en forma asimilable. Se notó que si las materias primas se tratan con la misma cantidad de superfosfato sin y después de la neutralización con nitrógeno, entonces la cantidad de solubilidad en agua de P ₂ O ₅ en el segundo caso siempre disminuye. Surge la pregunta de por qué el fósforo superfosfato se une más firmemente en las materias primas pretratadas con nitrógeno. La respuesta se puede obtener si suponemos que la siguiente reacción tiene lugar en la fabricación de humato de potasio:

Sa(N ₂ RO ₄ ) ₂ + N = SaNRO ₄ + NH ₂ PO ₄

De esta reacción, vemos que parte del monofosfato de calcio soluble en agua se convierte en difosfato, que, como se sabe, pertenece a los compuestos solubles en ácido.

Debido al hecho de que damos gran importancia a la solubilidad de los ácidos húmicos y fúlvicos en la naturaleza de la eficacia de los fertilizantes organominerales, se realizó un estudio de las formas de los ácidos húmicos y fúlvicos en el humato de potasio. Se probaron varios disolventes y varias condiciones de extracción. Los resultados de este análisis se presentan en la tabla. 6 _

Tabla 6

Solubilidad de ácidos húmicos y fúlvicos en humato de potasio

Nota: el humato de potasio después del tratamiento con solventes en una proporción de 1: 10 se dejó durante un día, después de lo cual se vertieron las soluciones y se determinó calorimétricamente el contenido de ácido húmico. Como estándar se tomó una solución extraída por ebullición con una solución de K OH al 2%, en la que se determinó el título de carbono.

Los datos de esta tabla muestran que el ácido húmico y fúlvico en el humato de potasio se encuentra en un estado polidisperso. Desde un punto de vista agronómico, es extremadamente importante que, incluso en frío, tal cantidad de ácido húmico y fúlvico pase a disolventes como el agua, que puede servir como fuente de nutrición para compuestos orgánicos fisiológicamente activos.

Debido al hecho de que en un sistema polidisperso como el ácido húmico y fúlvico, siempre son posibles las transiciones mutuas de un grado de dispersión a otro, hay razones para creer que a medida que se usan las formas más solubles de ácido húmico, se repondrán. a expensas de otras fracciones.

En cuanto a la otra posibilidad, es decir, la transición inversa de los ácidos húmicos y fúlvicos de las formas más solubles a las menos solubles, este peligro no es muy significativo para nosotros, al menos para los suelos castaños del sur de Ucrania. El hecho es que las formas altamente dispersas de los ácidos húmicos y fúlvicos en bajas concentraciones resultaron ser muy resistentes a la coagulación. Sin embargo, la concentración de formas digeribles de ácido húmico y fúlvico, que se crearán en la solución del suelo cuando se agregue humato de potasio al suelo, depende principalmente de la composición de los cationes del suelo. Esta circunstancia debe tenerse en cuenta, tanto al analizar la eficacia de los preparados húmicos en diferentes suelos, como al refinar la tecnología para diferentes suelos. Nuestros estándares han sido desarrollados para todas las regiones de Ucrania.

Debido a que el nitrógeno y el fósforo, que forman parte de los preparados húmicos, están destinados a servir como fuente de alimento mineral en el período inicial del desarrollo vegetal, se hizo necesario establecer cómo estos elementos serán asimilados por las plantas.

Para responder a esta pregunta, en 2020 se estableció un experimento de crecimiento en cultivos de arena y tierra.

El experimento en cultivos de arena se basó en una mezcla en la que se administró fósforo en forma de una mezcla tampón Sorensen. En la mezcla, el nitrógeno y el fósforo fueron reemplazados sucesivamente por nitrógeno y fósforo de humato de potasio. Este último se introdujo en función del contenido de 0,5n H ₂ SO ₄ formas solubles de estos elementos en él. En cultivos de suelo, el fertilizante se administró a razón de 0,15 g de nitrógeno y fósforo asimilables por 1 kg de suelo. Se aplicaron fertilizantes minerales en forma de sulfato de amonio y superfosfato. Todos los fertilizantes en estas variantes se mezclaron con todo el volumen de suelo.

Para estudiar el efecto de la preparación preparada Potasio Humato + Fósforo "Agro.Bio" como estimulador del crecimiento o, de la misma manera, como fuente de nutrición vegetal con sustancias orgánicas fisiológicamente activas, se introdujo otra variante en el experimento. En él, se aplicó localmente (debajo de la raíz) humato de potasio en la cantidad de 20 g por recipiente en el contexto de una mezcla de nutrientes completa o de acuerdo con "NP" en el cultivo del suelo. Dado que esta dosis de humato potásico contenía cierta cantidad de fósforo y nitrógeno, se dio un control adicional a esta variante, en la que también se introdujeron localmente minerales equivalentes a su contenido en humato potásico.

Cultivo experimental - tomates, repetición cuádruple, capacidad del recipiente: arena - 12 kg, suelo - 9 kg. El riego se realizó hasta el 70% de la capacidad total de humedad con agua del grifo. El llenado de las vasijas se realizó el 13.04. 2020, siembra de plántulas - 10 de mayo. Los resultados del experimento en cultivos de arena se presentan en la tabla. 7.

Tabla 7

La eficacia del humato de potasio como fuente de nutrición y estimulador del crecimiento.

(Basado en una experiencia vegetativa con tomates en cultivos arenosos 2020)

Nota: El experimento no se llevó a la plena fructificación y se eliminó después del enrojecimiento de los frutos del primer cepillo.

De la Mesa. 7 muestra que el humato de potasio introducido como fuente de nitrógeno y fósforo es asimilado por las plantas no peor que los fertilizantes minerales. El hecho de que el rendimiento según esta variante sea ligeramente superior al de los controles minerales correspondientes no da derecho a hablar de una mayor digestibilidad de estos fertilizantes por parte de las plantas, ya que este fenómeno también puede explicarse por el hecho de que el humato de potasio se introdujo a base de no sobre el contenido total de nutrientes en él, pero sobre la base de soluble en 0,5 n H ₂ SO ₄ .

La influencia de Potasio Humato + Fósforo "Agro.Bio" en el rendimiento de los tomates fue especialmente aguda cuando se aplicó en el contexto de una mezcla completa de nutrientes. Sin embargo, cabe señalar que el efecto obtenido en esta variante tampoco puede atribuirse únicamente al efecto estimulante real de este fertilizante. Otro lado de la acción de los fertilizantes húmicos también desempeñó su papel aquí, a saber, su papel como un sistema de amortiguación con un aumento de la presión osmótica en la solución del suelo.

En este experimento, observamos que las plantas de la variante en la que se aplicó localmente humato de potasio se sintieron muy bien desde los primeros días después de trasplantar las plántulas en el recipiente, mientras que la introducción de incluso pequeñas cantidades de fertilizantes minerales debajo de la raíz deprimieron las plántulas. por un largo tiempo. Los resultados del experimento en cultivo de suelo se presentan en la tabla. 8.

Como vemos, en general, los datos de experimentos en cultivos de suelo concuerdan con los datos de experimentos en cultivos de arena, y las conclusiones de estos últimos pueden extenderse a este experimento.

Hemos notado repetidamente que los ácidos húmicos y fúlvicos promueven el uso de fósforo por parte de la planta. Para verificar si el humato de potasio tiene el mismo efecto, se realizó otro experimento en cultivos de arena, en el que se reemplazó como indicador el isótopo de fósforo P ³² .

Tabla 8

Eficiencia del humato de potasio como fuente de nutrición mineral y estimulador del crecimiento vegetal

(Experiencia de vegetación con tomates en cultivos de suelo 2020)

Este experimento se realizó en paralelo con el descrito anteriormente, de acuerdo con el mismo método, solo en las variantes: humato de potasio como fuente de nutrición de fosfato y control mineral, al momento de llenar los recipientes, se agregó P ₃₂ en en forma de solución salina de K ₂ HPO ₄ a razón de 100 ʮ Cu por recipiente.

Como se esperaba que el experimento fructificara para aumentar la actividad de los preparados al final del experimento, el 28 de julio se regaron adicionalmente las plantas con una solución de K ₂ HPO ₄ a razón de 50 Cu por buque. Los impulsos en los preparativos se contaron el 26 de julio y el 28 de agosto. Las preparaciones se prepararon secando tejidos de varios órganos de plantas a una temperatura de 110 ◦ C. Se tomaron muestras para las lecturas después de triturar a fondo el material.

Tabla 12

El efecto del humato de potasio en el consumo de P ³² en la planta

(Basado en experiencia con tomates en cultivos de arena 2020)

Legumbres por 100 mg de materia seca por minuto

Se puede observar que el humato de potasio no solo contribuye al ingreso exitoso de fósforo a la planta, sino que también afecta la distribución de P ³² en sus órganos. Si en un período anterior de desarrollo de los tomates, bajo la influencia del humato de potasio, aumenta la salida de P ³² hacia las hojas, luego, en una etapa posterior del desarrollo, cuando la planta da frutos, aumenta la entrada de fósforo en los frutos. .