Оптимальна та критична концентрації розчину гумату

Дано теоретичне обгрунтування та практичне підтвердження оптимальної концентрації розчину гумату калію. Проведено аналіз можливих діапазонів концентрації гумату калію при різних способах його застосування.

До числа факторів, що визначають рівень ефективності гуматов, необхідно віднести зміст і якісні характеристики біологічно активних речовин, концентрацію робочих розчинів і дозу, стан грунту, температуру, вологість і т.д. Однак при інших рівних умовах ефективність гуматов визначається двома факторами - концентрацією в розчині і дозою. Концентрація гумата в розчині вимірюється в мг / л або в%, а доза - в кг / га, г / м2 поверхні або в кг / м3 обсягу діяльного шару грунту .. Обидва ці фактори знаходяться в прямій залежності від способу застосування: передпосівного замочування насіння , фоліарной (некорневой) підживлення рослин водними розчинами або внесення гумату безпосередньо в грунт. Кожен з цих способів вимагає різних оптимальних концентрацій і доз.

Інтервал оптимальної області зміни чинників, в якій позитивну дію гуматів проявляється найбільш сильно, може бути не дуже широким. Тому іноді його необхідно встановлювати експериментально, проводячи серію контрольних дослідів з досить малим кроком. Для впевненого відтворення знайденого оптимуму треба застосовувати гумінові препарати з більш високою стабільністю властивостей, ніж існуючі раніше.

Співробітники «АГРОБІО» досвідченим шляхом прийшли до того, що найбільшу біологічну активність при позакореневому підживленні проявляє водний розчин з концентрацією гумату 0,005 -0.009% по ДВ. У подальших дослідженнях багатьох вчених та агрономів застосовувалися розчини саме такої концентрації.

Методом біотестування на колеоптилях кукурудзи при використанні дистильованої води отриманий оптимум стимулюючого ефекту гумата в інтервалі концентрацій 0.004 - 0.01%.

Ці дані повністю збігаються з висновками С.Н.Чукова, який встановив концентраційний максимум в інтервалі 0.005 - 0.012%.

В роботі Є.І. Єрмакова наводиться значення концентраційного оптимуму для однодольних рослин 0.001%, а для дводольних (огірок, соняшник) 0.01%.

Наведено дані польового досвіду по вирощуванню моркви, де також спостерігається чітко виражений максимум в інтервалі концентрацій гумата 0.006 - 0.009% (рис.8). Слід зазначити, що ці дані отримані в Іркутську з використанням дуже м'якою Ангарської води. У жорсткій воді частина молекул гумінових сполук відразу виявиться пов'язаної знаходяться в ній катіонами кальцію, магнію та заліза, та буде потрібно інша, більш висока концентрація.

Мал. 8 Залежність приросту врожаю моркви від концентрації розчину гумату

Деяке зрушення максимуму у різних дослідників пояснюється методичними похибками, наявністю хімічно активних домішок у звичайній воді, що використовується для приготування сильно розбавлених розчинів гумату, або іншими факторами, але вид залежності збігається.

Загальне у всіх цих залежностей - це сплеск активності гумата в оптимумі та наявність інтервалу концентрації в околиці оптимуму, в якому вплив гумату проявляється найбільш сильно. Точне розташування максимуму залежить від умов та складності експерименту та, зокрема, від жорсткості води, але у всіх випадках для фоліарной обробки рослин ми повинні використовувати сильно розбавлені розчини.

Зіставлення досвідчених даних з фізичною моделлю проникнення розчинів в лист рослини при поверхневій обробці показало, що оптимум концентрації робочого розчину 0.005 - 0.01% яким - то чином пов'язаний з проникаючу здатність розчину гумату в листя та частково з оптимальною концентрацією гумату в міжклітинної плазмі та всередині клітин, рівній 0.0002 - 0.005% (див. нижче в розділі 1.5).

Розглянемо схему фоліарной обробки рослини, при якій на лист рослини шляхом розпилення наноситься плівка розчину гумату калію. Розчин, з одного боку, вбирається листом, а з іншого, з нього випаровується вода. Оскільки випаровування води з плівки найчастіше йде швидше вбирання, то при високій початковій концентрації гумату може наступити момент, коли вона за рахунок випаровування досягне такої величини, що почнеться агрегація молекул і вони втратять здатність проникати в лист. Таким чином, оптимум концентрації розчину гумату калію пов'язаний зі ступенем проникнення розчину в лист рослини і швидкістю випаровування води з плівки розчину і оптимальною концентрацією гумату в обсязі рослини. Однак питання про локальної концентрації розчину гумату на поверхні рослин залишається відкритим. Нанесення розчину обприскуванням може призводити до його локалізації в радіусі крапель, що потрапили на листя і надземну частину. Передбачається, що в подальшому молекули гумата з микрозон крапель проникають всередину листя і стебел і рівномірно розподіляються по всій зеленій масі і кореневій системі. Цей механізм, як і технології поліпшення параметрів обприскування, ще належить вивчити більш глибоко. Механізм проникнення молекули гумата з поверхні листа вглиб його також потребує уточнення.

У літературних джерелах та доповідях на конференціях та семінарах зустрічаються та інші рекомендації за встановленими дослідним шляхом оптимальним концентрацій розчинів гумату натрію для фоліарной обробки, рівним 0.001, 0.01, 0.02, 0.03, 0.05, 0.1%, а іноді та вище. На жаль, ми не можемо визначити причини зміни концентрацій розчину до зазначених нижніх та верхніх меж, хоча та не виключаємо, що вони можуть бути обгрунтовані якимись додатковими факторами, в тому числі та наявністю декількох оптимумів.

Нижній практичний допустиму межу концентрації (0.005%) визначається як економічними міркуваннями, пов'язаними з надмірною витратою води для забезпечення оптимальної дози, так і допустимої фізичної кордоном, залежить від жорсткості води. Якщо розчин гумату, як показано вище, має досить високу концентрацію, то жорсткості води не впливає на його агрегатівную стійкість, так як молекули гумату кальцію, магнію та інших металів знаходяться в оточенні молекул гумата, які захищають їх від випадання в осад. У колоїдної хімії це дуже поширене явище називається «колоїдної захистом». При розведенні розчину із застосуванням жорсткої води ми, з одного боку, збільшуємо вміст іонів кальцію та інших металів, а, іншого боку, знижуємо концентрацію захищають іонів. Внаслідок цього при певній концентрації розчину гумату, що відповідає певній жорсткості води, спостерігається осадження гуматов лужноземельних металів. Тому нижня межа концентрації робочого розчину гумату не повинна бути нижче рівня, що визначається жорсткістю води. Вивчення розчинів енергії в жорсткій воді (м Сергієв Посад Московської області) показало, що при концентрації розчину 0.005% осад гумату кальцію і магнію випадає практично миттєво, при концентрації 0.01% осад випадає протягом декількох хвилин, при концентрації 0.05% - протягом півгодини , але концентрація 0.08% дозволяє отримати стійкий розчин.

Якщо говорити про граничну верхню межу робочого розчину для позакореневого обробки, то її значення визначається як розчинність гумата з урахуванням жорсткості води, так і здатністю проникнення гумата через поверхню листя, яка зменшується з ростом концентрації, і дозою, що надійшла в обсяг листа, що визначає біологічну ефективність . Як вже говорилося, при надмірній дозі замість стимуляції можна отримати придушення розвитку рослини. Ця межа багато в чому залежить від умов обробки рослин та її значення знаходиться в межах 0.01 - 0.08%.

Дослідним шляхом наші співробітники також встановили оптимальну концентрацію та витрата розчину гумату не тільки для фоліарной обробки, але та для замочування насіння.

Наприклад, для замочування насіння кукурудзи вона рекомендувала підвищену концентрацію розчину 0.1%, щоб компенсувати низьку тривалість (48 годин) контакту насіння з гумату. Американський агроном, відомий фахівець в області застосування гумінових препаратів Роберт Фауст також рекомендує використовувати 0.1% розчин, але тільки для великих насіння: кукурудза, огірки, боби. Для більш дрібних насіння, наприклад, томатів він рекомендує 0.5% -ний розчин з часом замочування 72 години, або 2% -ний розчин з часом замочування 30 хвилин. Теоретичне обґрунтування того, що оптимальна концентрація розчину гумату для замочування насіння повинна на порядок перевищувати концентрацію розчину для позакореневого обробки рослин, мабуть, полягає в необхідності інтенсифікації короткочасного процесу проникнення гумату натрію через поверхневий шар насіння. Для встановлення детального механізму активізації насіння потрібні додаткові дослідження. У цьому випадку такий фактор, як доза, враховується опосередковано через забезпечення повного змочування насіння розчином певної концентрації на певний час.

У ряді випадків технологія обприскування насіння і бульб краще технології замочування. Оптимальна концентрація розчину при цьому буде вище, а дози нижче. Це пояснюється різним механізмом проникнення гумата вглиб посадкового матеріалу. При замочуванні процес йде інтенсивніше, але він припиняється майже відразу після виймання посадкового матеріалу з розчину. Технологія обприскування розрахована на те, що гумат з гуматний оболонки буде продовжувати проникати в посадковий матеріал під дією грунтової вологи і після посадки в землю.

Відомо, що молекули гуминовой кислоти пов'язані силами міжмолекулярної взаємодії в агрегати середня молекулярна маса яких до 100000 Д і розміром «клубка» близько 150 Ангстрем. Можна припустити, що в міру зменшення концентрації розчину агрегати поступово розпадаються на більш дрібні освіти аж до окремих молекул, а потім в результаті гідратації при концентрації 0.005 - 0.009% відбувається утворення нової структури, яка істотно полегшує їх проникнення в листя, стебла і коріння рослини. Можливо, що в грунті в природних умовах також відбувається споживання рослинами гідратованих молекул гумінових речовин при оптимальних концентраціях розчину.