Principes physiologiques de la technologie des préparations humiques sur l'exemple de l'humate de potassium

Sur la base d'un grand nombre de travaux dans le monde (dont L.A. Khristeva), on peut conclure que l'utilisation de préparations humiques, étudiées jusqu'à récemment, a un double sens.

D'une part, ils affectent les propriétés physiques et chimiques du sol, d'autre part, ils affectent directement l'activité vitale des plantes supérieures et des micro-organismes.

La nature de l'action des engrais humiques dépend de leur état physique et chimique. Si les engrais humiques sont appliqués à fortes doses, l'acide humique qu'ils contiennent se présente sous la forme d'un gel ou passe sous l'influence de réactions d'interaction avec le sol, puis ils améliorent les propriétés chimiques et physicochimiques du sol. S'ils sont introduits à petites doses dans un état de dispersion ionique et restent dans le sol dans cet état, l'acide humique est alors absorbé par les plantes supérieures, est inclus dans le métabolisme de l'organisme végétal, améliore l'apport d'oxygène et augmente l'activité vitale de cet organisme.

Dans les deux cas, le résultat est une augmentation des rendements des cultures.

Avec l'application locale d'engrais contenant de l'acide humique dans un tel état physique et chimique au sol, lorsqu'il présente des propriétés absorbantes, une troisième voie pour augmenter la productivité est également possible. Ce principe est que les substances humiques, absorbant les substances du sol, améliorent le régime nutritionnel de la plante et de la microflore.

Selon les propriétés du sol et les caractéristiques biochimiques des plantes, l'un ou l'autre côté de l'action des engrais humiques prévaudra. Sur les sols aux propriétés physiques et physico-chimiques médiocres - les premier et troisième, et les engrais sur ces sols doivent être appliqués à l'état de gel à fortes doses sous labour ou à petites doses localement.

Sur des sols aux meilleures propriétés physiques, contenant beaucoup de calcium et donc pauvres en acides humiques sous forme mobile, l'utilisation d'engrais humiques solubles à petites doses présente l'avantage.

Sur les sols sableux, il est rationnel d'utiliser tous les types d'engrais humiques. Ces sols, comme on le sait, sont extrêmement pauvres en humus, ont de mauvaises propriétés physiques et une faible capacité d'absorption, et il n'y a pas de substances physiologiquement actives dans le sol, dont les représentants sont les acides humiques et fulviques solubles.

Ce travail est consacré au développement des questions de technologie des engrais humiques, dont le facteur principal est l'acide humique, fulvique et ulmique soluble.

Propriétés physiologiquement actives de l'humate de potassium. Tâches de la technologie des engrais humiques

Humate de potassium + phosphore "Agro.Bio" à l'état ionique dispersé et à des concentrations de millièmes et dix millièmes de pour cent stimulent la croissance des plantes, en particulier le système racinaire, à des concentrations supérieures aux centièmes qu'ils inhibent.

L'effet stimulant de Potassium Humate + Phosphorus "Agro.Bio" est basé sur le fait que, étant à l'état de dispersion ionique, il est absorbé par les plantes supérieures et utilisé par elles à certains stades de développement pour renforcer le système oxydatif de la phénolase. Le degré de manifestation de l'effet stimulant des acides humiques et fulviques sur l'activité vitale des plantes supérieures est associé au niveau de nutrition minérale. Le manque d'azote dans la composition des aliments minéraux limite son effet physiologique, et une légère diminution du niveau de nutrition phosphatée l'augmente même.

L' effet physiologique de petites doses de Potassium Humate + Phosphorus "Agro.Bio" est particulièrement perceptible aux premiers stades de développement.

Les principales tâches technologiques découlent de ces dispositions physiologiques:

• régulation de la solubilité des acides humiques et fulviques dans les matières premières et sélection des composants appropriés à cette fin;
• une combinaison dans un même complexe de sources d'aliments minéraux et organiques qui peuvent satisfaire le besoin de plantes dans les premiers stades de développement.
  

L'expérience a montré que la solution à ce problème peut être double, à savoir :

obtenir des humates solubles et les appliquer sous forme de solution avec d'autres engrais, ou obtenir des engrais organo-minéraux qui, avec des éléments minéraux, contiendraient de telles formes d'humates qui passeraient progressivement en solution dans la concentration nécessaire à la plante.

Production d'humates solubles pour engrais

Compte tenu de la qualité et de l'utilité, il s'est avéré le plus opportun de choisir l' humate de potassium + phosphore "Agro.Bio" pour l'engrais . Nous nous sommes fixé comme objectif de trouver une méthode de production dans laquelle le produit résultant pourrait être transporté sous forme de concentré puis transformé en solution sur place.

Le rendement sur l'activité biologique des humates de potassium au cours de ce traitement est illustré dans le tableau. 1 .

Tableau 1

Activité biologique des extraits aqueux d'humate de potassium traités avec une solution de K aOH à 5 %

Pour déterminer l'activité biologique, des semis d'orge âgés de 5 à 7 jours sont plantés dans des cultures aquatiques selon le schéma: 1) eau distillée, 2) solution d'humate de potassium à 0,001%. L'échantillon est considéré comme positif lorsque la différence entre la longueur moyenne des racines des plantes plantées sur humate de potassium et plantées sur l'eau dépasse d'au moins 3 fois l'erreur quadratique moyenne de la variante. La moyenne est dérivée de 6 mesures. Mesures au 14e jour de l'expérience.

Les données fournies montrent que pratiquement l'humate de potassium peut être extrait avec de l'eau jusqu'à 10 fois, en le soumettant à une double ébullition, tandis que le rendement en acide humique de 1 kg de matière première en termes de solution à 1 ° C sera de 10 litres.

Par conséquent, nous soulignerons seulement que deux ou trois fois l'application d'humate de potassium avec de l'eau d'irrigation à une concentration de 0,001-0,002% augmente le rendement des légumes de 20% en moyenne et améliore la croissance des cultures de boisement.

Tout cela indique les perspectives d'utilisation de l'humate de potassium + phosphore "Agro.Bio" comme engrais dans de nombreuses régions d'Ukraine. Dans le même temps, il convient de tenir compte du fait que son utilisation présente un certain nombre de facteurs limitants, à savoir: l'engrais étudié ne peut être utilisé que dans des conditions d'irrigation, son effet est à court terme, car il ne s'accumule pas dans le sol, dans les sols riches en sels divalents et trivalents solubles.métaux, il se transformera en une forme indigeste et deviendra inactivé.

Tout cela soulève la question de la création d'une telle forme d'engrais humique dans lequel l'acide humique, se dissolvant à la concentration requise, passerait progressivement en solution tout au long de la saison de croissance, combiné à un aliment minéral.

Production d'engrais humiques organo-minéraux

En nous fixant pour tâche de développer de tels types d'engrais humiques, dont le principal facteur d'efficacité est la présence de petites quantités d'acide humique soluble, nous sommes arrivés à la conclusion que le principe fondamental de la technologie des préparations humiques devrait être le régulation de la solubilité des acides humiques dans les matières premières. Nos travaux ont montré que la concentration optimale d'acide humique en solution pour la vie végétale se produit à pH 7,2–7,3 . Par conséquent, le critère principal dans le développement de nouvelles formes d'engrais humiques était la régulation de sa réaction au pH spécifié.

Considérant que l'action de l'acide humique est la plus efficace dans la période initiale de développement de la plante, et aussi que la participation de l'acide humique dans la nutrition des plantes supérieures n'exclut pas la nourriture minérale, mais la complète seulement, nous avons essayé d'enrichir notre graisse avec une petite quantité d'azote et de phosphore, qui ne pourrait être utilisée par la plante avec l'acide humique que dans la période initiale de son développement. Il s'est avéré qu'il est plus pratique d'utiliser de l'azote (N) et du superphosphate aqueux à cette fin. Régulateurs de solubilité, ils peuvent en même temps servir de source de nourriture pour la plante.

Les caractéristiques des engrais avec lesquels les expériences de végétation ont été posées sont présentées dans le tableau. 2 .

L'expérience de végétation avec ces engrais a été posée le 23 avril 2018.

Il a principalement poursuivi les objectifs suivants : confirmer expérimentalement la valeur de la solubilité des acides humiques dans les engrais organo-minéraux et trouver la combinaison optimale de composants pour leur préparation.

L'expérience a été mise en place en 2 versions : dans la première version, tous les engrais contenant du phosphore étaient appliqués à raison de 0,25 g P ₂ O ₅ par bidon de 6 kg de sol séché à l'air, et ceux n'en contenant pas - dans le même poids quantité. Les engrais ont été mélangés avant le rembourrage avec tout le volume du sol.

Dans la deuxième variante, les engrais étaient appliqués en quantité dix fois moindre et n'étaient donnés que pour les semences. Culture expérimentale - orge, triple répétition. Arrosage jusqu'à 60% de la pleine capacité. La précision de l'expérience est de 2,1 %.

D'après le tableau 3 , qui montre les données de rendement de cette expérience, on peut voir que lors de l'application d'engrais en termes de teneur en P ₂ O ₅ à raison de 9,25 g par récipient, les engrais organo-minéraux granulaires ont donné le meilleur résultats. Granulés neutralisés à réaction légèrement alcaline dans tous les cas, à l'exception de la préparation 5/3, où ils ont été plus efficaces que non neutralisés. Parmi les granulés neutralisés, 2/3 ont donné les meilleurs résultats et 5/3 ont donné les moins bons résultats.

Ces conclusions coïncident généralement avec les conclusions de la partie de l'expérience dans laquelle l' humate de potassium + phosphore "Agro.Bio" a été appliqué sous les semences en une quantité 10 fois plus faible. Une efficacité plus élevée dans ce cas a été donnée par les préparations 1/3 et 5/3.

Tableau 2

Remarque : 1) la variante avec élimination du gypse a été réalisée en obtenant un extrait aqueux à partir de superphosphate.

Tableau 3

Efficacité des engrais humiques selon le mode de production

( Selon l'expérience végétative de 2018 avec l'orge)

* Le poids indiqué entre parenthèses est en grammes par récipient.

Les résultats obtenus s'expliquent par le rôle des acides humiques et fulviques solubles dans la nutrition des plantes. Dans le cas où les préparations à tester étaient introduites en fonction de leur teneur en phosphore et que sa teneur dans l'échantillon était insignifiante, elles devaient être administrées en grande quantité. Par conséquent, une plus grande quantité d'acides humiques et fulviques solubles a également pénétré dans le vaisseau. Étant donné qu'avec une augmentation de la concentration d'acides humiques et fulviques solubles au-dessus d'une certaine limite, leur efficacité diminue, il est tout à fait naturel que dans la première variante, les meilleurs résultats aient été donnés par les préparations dans lesquelles la solubilité des acides humiques était plus faible. Cet engrais était la préparation 2/3. Le gypse n'y a pas été éliminé et, par conséquent, une partie des acides a formé des humates de calcium et est passée à un état insoluble, tandis que la quantité d'humates solubles a diminué, se rapprochant de l'optimum.

Dans la deuxième variante, où les engrais étaient appliqués en quantités 10 fois plus petites, le tableau était inversé. Un effet plus élevé a été donné par les préparations dont le gypse a été retiré. De toute évidence, ces préparations, à condition qu'elles soient appliquées à des doses plus faibles, contenaient la quantité d'acides humiques et fulviques solubles qui correspond le mieux aux besoins de la plante. De manière générale, les résultats de cette expérimentation ont confirmé l'importance de la régulation de la solubilité des acides humiques et fulviques dans l'efficacité des engrais organo-minéraux et ont permis de trouver la meilleure option pour un tel engrais.

Il convient de souligner que les calculs ci-dessus ne peuvent en aucun cas être transposés mécaniquement à d'autres types de matières premières. Ils doivent être restaurés expérimentalement.

Des expériences de végétation menées en 2019 ont montré que l'efficacité de Potassium Humate + Phosphorus "Agro.Bio" ne dépend pas de ce qui a été dépensé pour sa fabrication - acide phosphorique ou extrait aqueux de superphosphate. De plus, lorsque dans les expériences de production de 2020, dans la fabrication de Potassium Humate + Phosphorus "Agro.Bio", au lieu d'un extrait aqueux de superphosphate, du superphosphate en poudre a été utilisé à partir du même calcul approximatif, il s'est avéré que cette préparation n'était que légèrement moins efficace que celle obtenue par extraction à l'eau. De toute évidence, une telle quantité de calcium introduite dans l'humate de potassium de 6 à 8 kgsuperphosphate par cent de matière grasse. provoque un coagulant important et les acides humiques n'affectent pas significativement leur digestibilité. (Dans l'expérience végétative décrite ci-dessus, 24 kg de superphosphate ont été donnés pour 1 quintal de matière grasse) : Néanmoins, il convient de noter que l'option lorsque l'humate de potassium est préparé par mouillage avec une solution acide présente un avantage . Tout d'abord, cela affecte l'uniformité de la composition chimique de l'engrais.

La composition chimique de l'humate de potassium et les facteurs de son efficacité

Pour les tests de production d'engrais humiques, qui ont été produits dans la région de Kherson en 2019 et 2020, des lots d'essai de potassium humate + phosphore "Agro.Bio" ont été fabriqués . Les données de l' analyse de ces engrais sont données dans le tableau 4 . Ils montrent que les teneurs en formes digestibles de phosphore et d'azote étaient approximativement les mêmes dans tous les lots.

Il convient de noter que le phosphore dans l'humate de potassium est réparti de manière quelque peu inégale, ce qui dépend de la taille des particules d'engrais. C'était plutôt dans des factions plus petites. Le tableau 1 illustre la composition chimique moyenne de la partie minérale de l'humate de potassium . 5 .

Tableau 4

La teneur en formes digestibles d'azote et de phosphore dans les humophos de divers modes de production

(En % par échantillon à l'humidité au moment de la fabrication)

Remarque : En 2019, l'acide phosphorique a été utilisé pour préparer l'humophos, et en 2020, le superphosphate a été utilisé.

Tableau 5

Composition chimique moyenne de l'humate de potassium

(en % pour un échantillon parfaitement sec)

Remarque : N a été déterminé par la méthode de poids Kjeldol P ₂ O ₅ selon Lorentz.

D'après ce tableau, on peut voir que la teneur totale en azote qu'il contient dépasse assez légèrement la teneur en phosphore. Cependant, si l'on compare les quantités de ces composants sous forme digestible, alors le tableau est inversé . Les données obtenues peuvent être expliquées comme suit: la tourbe, qui sert de matière première brûlée pour la production de Potassium Humate + Phosphorus "Agro.Bio" , ne contient qu'environ trois pour cent d'azote et un demi pour cent de phosphore, et presque tout cela l'azote est sous une forme inaccessible, tandis que le phosphore se dissout mieux, avec dans la production d'humate de potassium + phosphore "Agro.Bio", comme mentionné ci-dessus, les matières premières sont traitées avec une petite quantité d'azote (N). que cet azote se lie principalement aux groupes carboxyle des acides humiques et est ensuite facilement hydrolysé par 0,5 n H ₂ SO ₄.

Lors du traitement de la graisse avec de l'acide phosphorique, les réactions se déroulent probablement comme suit : l'acide phosphorique réagit d'abord avec une certaine quantité d'humate d'azote ou d'ammonium, puis avec la matière première elle-même. A la suite de ces réactions, l'humate de potassium s'enrichit en P ₂ O ₅ , dont une partie reste sous une forme assimilable. Il a été remarqué que si les matières premières sont traitées avec la même quantité de superphosphate sans et après neutralisation de l'azote, alors la quantité de solubilité dans l'eau de P ₂ O ₅ dans le second cas diminue toujours. La question se pose pourquoi le phosphore superphosphate se lie plus fermement dans les matières premières prétraitées à l'azote ? La réponse peut être obtenue si nous supposons que la réaction suivante a lieu dans la fabrication de l'humate de potassium :

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

De cette réaction, on voit qu'une partie du monophosphate de calcium soluble dans l'eau est convertie en diphosphate, qui, comme on le sait, appartient aux composés solubles dans l'acide.

Du fait que l'on attache une grande importance à la solubilité des acides humiques et fulviques dans la nature de l'efficacité des engrais organo-minéraux, une étude a été faite sur les formes des acides humiques et fulviques dans l'humate de potassium. Différents solvants et différentes conditions d'extraction ont été testés. Les résultats de cette analyse sont présentés dans le tableau. 6 .

Tableau 6

Solubilité des acides humiques et fulviques dans l'humate de potassium

Remarque: L'humate de potassium après traitement avec des solvants dans un rapport de 1: 10 a été laissé pendant une journée, après quoi les solutions ont été versées et la teneur en acide humique a été déterminée par calorimétrie. Comme standard, nous avons pris une solution extraite par ébullition avec une solution de K OH à 2%, dans laquelle le titre en carbone a été déterminé.

Les données de ce tableau montrent que l'acide humique et fulvique dans l'humate de potassium est dans un état polydispersé. D'un point de vue agronomique, il est extrêmement important que même à froid, une telle quantité d'acide humique et fulvique passe dans des solvants comme l'eau, qui peuvent servir de source de nutrition pour des composés organiques physiologiquement actifs.

Du fait que dans un système aussi polydispersé que l'acide humique et fulvique, des transitions mutuelles d'un degré de dispersion à un autre sont toujours possibles, il y a des raisons de croire qu'au fur et à mesure que les formes les plus solubles d'acide humique sont utilisées, elles seront reconstituées aux dépens des autres fractions.

Quant à l'autre possibilité, c'est-à-dire la transition inverse des acides humiques et fulviques des formes les plus solubles vers les moins solubles, ce danger n'est pas très important pour nous, du moins pour les sols de châtaigniers du sud de l'Ukraine. Le fait est que les formes hautement dispersées d'acides humiques et fulviques à faible concentration se sont avérées très résistantes à la coagulation. Cependant, la concentration des formes digestibles d'acide humique et fulvique, qui seront créées dans la solution du sol lorsque l'humate de potassium est ajouté au sol, dépend principalement de la composition des cations du sol. Cette circonstance doit être prise en compte, à la fois lors de l'analyse de l'efficacité des préparations humiques sur différents sols, et lors de l'affinement de la technologie pour différents sols. Nos normes ont été développées pour toutes les régions de l'Ukraine.

Du fait que l'azote et le phosphore, qui font partie des préparations humiques, sont destinés à servir de source de nourriture minérale dans la période initiale de développement des plantes, il est devenu nécessaire d'établir comment ces éléments seront assimilés par les plantes.

Afin de répondre à cette question, en 2020, une expérience de culture a été mise en place dans des cultures de sable et de terre.

L'expérience dans les cultures de sable était basée sur un mélange dans lequel le phosphore était apporté sous la forme d'un mélange tampon de Sorensen. Dans le mélange, l'azote et le phosphore ont été successivement remplacés par l'azote et le phosphore de l'humate de potassium. Ce dernier a été introduit en fonction de la teneur en 0,5n H ₂ SO ₄ des formes solubles de ces éléments qu'il contient. Dans les cultures de sol, l'engrais a été apporté à raison de 0,15 g d' azote et de phosphore assimilables pour 1 kg de sol. Des engrais minéraux ont été appliqués sous forme de sulfate d'ammonium et de superphosphate. Tous les engrais de ces variantes ont été mélangés avec tout le volume de sol.

Afin d'étudier l'effet de la préparation prête à l'emploi Potassium Humate + Phosphorus "Agro.Bio" en tant que stimulateur de croissance ou, de la même manière, en tant que source de nutrition végétale avec des substances organiques physiologiquement actives, une autre variante a été introduite dans le expérience. Dans celui-ci, de l'humate de potassium à raison de 20 g par récipient a été appliqué localement (sous la racine) sur le fond d'un mélange nutritif complet ou selon "NP" dans la culture du sol. Comme cette dose d'humate de potassium contenait une certaine quantité de phosphore et d'azote, un contrôle supplémentaire a été donné à cette variante, dans laquelle des minéraux, équivalents à leur teneur en humate de potassium, ont également été introduits localement.

Culture expérimentale - tomates, répétition quadruple, capacité du récipient : sable - 12 kg, sol - 9 kg. L'arrosage a été effectué jusqu'à 70% de la capacité d'humidité totale avec de l'eau du robinet. L'empotage des vaisseaux a été fait le 13.04. 2020, plantation de semis - 10 mai. Les résultats de l'expérience dans les cultures de sable sont présentés dans le tableau. 7.

Tableau 7

L'efficacité de l'humate de potassium comme source de nutrition et stimulateur de croissance

(Basé sur une expérience végétative avec des tomates dans des cultures sablonneuses 2020)

Remarque : L'expérience n'a pas été portée à pleine fructification et retirée après le rougissement des fruits du premier pinceau.

Du tableau. La figure 7 montre que l'humate de potassium introduit comme source d'azote et de phosphore n'est pas plus mal assimilé par les plantes qu'à partir d'engrais minéraux. Le fait que le rendement selon cette variante soit légèrement supérieur aux témoins minéraux correspondants ne donne pas le droit de parler de la digestibilité accrue de ces engrais par les plantes, puisque ce phénomène s'explique aussi par le fait que l'humate de potassium a été introduit à base pas sur la teneur totale en nutriments qu'il contient, mais sur la base de soluble dans 0,5 n H ₂ SO ₄ .

L'influence de Potassium Humate + Phosphorus "Agro.Bio" sur le rendement des tomates était particulièrement forte lorsqu'il était appliqué dans le contexte d'un mélange nutritif complet. Cependant, il convient de noter que l'effet obtenu dans cette variante ne peut pas non plus être attribué uniquement à l'effet stimulant réel de cet engrais. Un autre aspect de l'action des engrais humiques a également joué ici son rôle, à savoir leur rôle de système tampon avec une augmentation de la pression osmotique dans la solution du sol.

Dans cette expérience, nous avons observé que les plantes de la variante dans laquelle l'humate de potassium était appliqué localement se sentaient bien dès les premiers jours après la transplantation des semis dans le récipient, tandis que l'introduction de même petites quantités d'engrais minéraux sous la racine déprimait les semis. pour un assez long moment. Les résultats de l'expérience de culture du sol sont présentés dans le tableau. 8.

Comme on le voit, en général, les données des expériences de cultures de sol concordent avec les données des expériences de cultures de sable, et les conclusions de ces dernières peuvent être étendues à cette expérience.

Nous avons constaté à plusieurs reprises que les acides humiques et fulviques favorisent l'utilisation du phosphore par la plante. Afin de vérifier si l'humate de potassium a le même effet, une autre expérience a été réalisée dans des cultures de sable, dans laquelle l'isotope du phosphore P ³² a été remplacé comme indicateur .

Tableau 8

Efficacité de l'humate de potassium comme source de nutrition minérale et stimulateur de croissance des plantes

(Expérience de végétation avec des tomates dans les cultures de sol 2020)

Cette expérience a été mise en parallèle avec celle décrite ci-dessus, selon la même méthode, uniquement dans les variantes - humate de potassium comme source de nutrition phosphatée et de contrôle minéral, au moment du remplissage des vaisseaux, P ₃₂ a été ajouté dans sous forme d'une solution saline de K ₂ HPO ₄ à raison de 100 ʮ Cu par récipient.

Comme l'expérience devait être amenée à la fructification afin d'augmenter l'activité des préparations à la fin de l'expérience, le 28 juillet, les plantes ont été en outre arrosées avec une solution de K ₂ HPO ₄ à raison de 50. Cu par navire. Les impulsions dans les préparatifs ont été comptées les 26 juillet et 28 août. Les préparations ont été préparées en séchant des tissus de divers organes végétaux à une température de 110 ° C. Des échantillons pour les lectures ont été prélevés après broyage minutieux du matériau.

Tableau 12

L'effet de l'humate de potassium sur l'apport de P ³² dans la plante

(Basé sur l'expérience avec les tomates dans les cultures de sable 2020)

Impulsions par 100 mg de matière sèche par minute

On peut voir que l'humate de potassium contribue non seulement à l'entrée réussie du phosphore dans la plante, mais affecte également la distribution du P ³² dans ses organes. Si, dans une période antérieure de développement des tomates, sous l'influence de l'humate de potassium, la sortie de P ³² dans les feuilles augmente, puis à un stade ultérieur de développement, lorsque la plante porte des fruits, elle augmente l'afflux de phosphore dans les fruits .