Substancje fizjologicznie czynne – stymulatory wzrostu roślin Agro.Bio na bazie kopalnej materii organicznej i nowoczesnych technologii
W nowoczesnym ukraińskim rolnictwie dużą uwagę przywiązuje się do zwiększania plonów i produkcji zwierzęcej. Cele te są realizowane poprzez zagospodarowanie nowych gruntów, stosowanie technik rekultywacji oraz zwiększenie produkcji nawozów mineralnych i organiczno-mineralnych, w tym zawierających wysoce skuteczne substancje fizjologicznie czynne.
Zarówno za granicą, jak i w kraju, badania nad substancjami fizjologicznie czynnymi na bazie kwasów huminowych pozyskiwanych z torfu, leonardytu oraz węgli brunatnych i utlenionych znalazły szerokie zastosowanie. Klasycznym i najpopularniejszym obecnie przykładem takiego produktu jest humat potasowy Agro.Bio . Dotychczas mniej badań prowadzono nad preparatami na bazie sapropelitów i sapropelitów, w szczególności materii organicznej (OM) łupków bitumicznych.
CHARAKTERYSTYKA CHEMICZNA I STRUKTURA SUBSTANCJI AKTYWNYCH
Specjaliści z nowoczesnych ukraińskich laboratoriów biotechnologicznych uzyskali fizjologicznie aktywną substancję stymulującą wzrost roślin z wysoko oczyszczonej kopalnej materii organicznej. Pod pewnymi względami przypomina ona kwasy huminowe, ale pod względem chemicznej natury swojej podstawowej struktury jest diametralnie różna. Substancją czynną tej substancji wzrostowej jest polidyspersyjna mieszanina kwasów polifunkcyjnych (PFA): średnio w cząsteczce 3-5 grup karboksylowych, 1-3 grup estrowych i 1-2 alifatycznych grup hydroksylowych.
Perfluorowęglowodory (PFC), podobnie jak kwasy huminowe (z wyłączeniem wchłoniętych kwasów nasyconych, głównie od bursztynowego do sebacynowego), są nierozpuszczalne w słabo kwaśnych wodnych roztworach kwasów mineralnych. Po zobojętnieniu alkaliami ich sole tworzą rzeczywiste roztwory wodne. Sole pierwiastków ziem alkalicznych rozpuszczają się częściowo.
Spektroskopia w podczerwieni nie wykazała w nich obecności węgla aromatycznego. Podczas degradacji oksydacyjnej z alkalicznym nadmanganianem potasu w temperaturze 25°C rozkładają się one głównie na nasycone kwasy tłuszczowe (ponad 70% węgla w szeregu dikarboksylowym $C_{4}-C_{10}$ i szeregu monokarboksylowym $C_{2}-C_{10}$). Kwas szczawiowy stanowi mniej niż 6% węgla, a pozostała część jest uwalniana w postaci dwutlenku węgla.
Po rozdzieleniu PFC na węższe frakcje uzyskano następujące wyniki:
- część rozpuszczalna w wodzie - 8-9%;
- nierozpuszczalny w wodzie, ale rozpuszczalny w eterze etylowym - 44-45%;
- nierozpuszczalny w eterze, rozpuszczalny w acetonie - 50-51%.
Część rozpuszczalna w wodzie to wchłonięta część głównego produktu procesu produkcji kwasu dikarboksylowego, która w 56–60% składa się z kwasów C4–C10. Jej średnia masa cząsteczkowa wynosi 230.
Frakcja rozpuszczalna w eterze (nierozpuszczalna w wodzie) ma średnią masę cząsteczkową w zakresie 400–500, a frakcja rozpuszczalna w acetonie (nierozpuszczalna w eterze) ma średnią masę cząsteczkową w zakresie 1300–1400.
Średnie wzory empiryczne i stosunek atomowy H/C zredukowanego szkieletu węglowodorowego dla frakcji rozpuszczalnej w eterze i rozpuszczalnej w acetonie są odpowiednio następujące:
- $C_{21-23}H_{36}O_{7-8}N_{1}$ i $H/C$ 1,9—2,0
- $C_{67-69}H_{93-95}O_{23-24}N_{3-4}$ i $H/C$ 1,8—1,9
Wysoki stosunek H/C i rozpad PFC podczas utleniania, głównie do nasyconych kwasów dikarboksylowych, wskazują na alicykliczną strukturę rdzenia, a nie aromatyczną, typową dla konwencjonalnych kwasów huminowych. PFC to fragmenty o różnym stopniu złożoności, powstałe w wyniku oksydacyjnej degradacji pierwotnej materii organicznej; im wyższa ich masa cząsteczkowa i bardziej złożona struktura, tym bliżej są strukturalnie do pierwotnej substancji makrocząsteczkowej.
Podczas hydrolizy pierwotnej materii organicznej kwasami mineralnymi, z hydrolizatów wyizolowano i zidentyfikowano 20 aminokwasów z 21 typowych białek roślinnych i zwierzęcych. Podczas łagodnej, stopniowej hydrolizy 5% kwasem solnym, z hydrolizatów wyizolowano i zidentyfikowano glukozę, galaktozę, ksylozę i arabinozę.
POCHODZENIE I TESTY PRAKTYCZNE
Według badań geologicznych i paleontologicznych, pierwotny materiał kopalny powstał z martwych szczątków planktonu i glonów na płytkim dnie morskim (200-300 m) około 450 milionów lat temu, gdy wyższa roślinność na lądzie praktycznie nie istniała. Osady zostały przetworzone przez mikroorganizmy w odpowiednio napowietrzonej wodzie. W trakcie tego procesu bardziej stabilna tłuszczowa część roślin i mikroorganizmów została przekształcona w substancje o dużej masie cząsteczkowej, rodzaj lipowęglowodanów, z domieszką fizjologicznie aktywnych szczątków organizmów roślinnych i mikroorganizmów.
Według danych geologicznych, ta materia organiczna nie uległa metamorfizmowi, co oznacza, że nie była narażona na wysokie ciśnienia i temperatury. Oznacza to, że mogła zachować niewiele lub wcale elementów strukturalnych pierwotnego materiału macierzystego.
Pierwsze badania aktywności fizjologicznej innowacyjnych stymulatorów wzrostu przeprowadzono w wiodących ukraińskich akademiach rolniczych. Dały one pozytywne rezultaty w stężeniach od 0,0001 do 0,1%. Następnie przeprowadzono próby w specjalistycznych laboratoriach, oparte na badaniach podstawowych nad nawozami huminowymi. Doświadczenia te wykazały, że stosowanie tych kompleksów, których bezpośrednim następcą jest Mind Agro.Bio (optymalna dawka 2 l/ha), skutecznie stymuluje wzrost zarówno korzeni, jak i części nadziemnych roślin. Związki te wzbudziły zainteresowanie międzynarodowych instytutów fizjologii roślin, gdzie uzyskano pozytywne wyniki w wielu uprawach, w tym w pomidorach.
Ukraińscy naukowcy badali aktywność fizjologiczną rozpuszczalnych i nierozpuszczalnych w wodzie części kompleksów stymulujących na wielu roślinach uprawnych. Badania przeprowadzono na dwóch odmianach tytoniu, fasoli, pomidorach i gogoszar. Eksperymenty wykazały, że zarówno rozpuszczalne, jak i nierozpuszczalne w wodzie części stymulatora są fizjologicznie aktywne.
W latach 2018-2020 instytuty badawcze rolnictwa przeprowadziły oficjalne próby przemysłowe na średniowczesnej odmianie pomidora Donskoj 202 w gospodarstwach rolnych na południu Ukrainy (obwód mikołajowski). Wyniki wykazały, że największy efekt uzyskano po namoczeniu systemu korzeniowego sadzonek pomidorów w wodnych roztworach soli kompleksowych o stężeniu od 0,005% do 0,05% (co obecnie odpowiada standardowym roztworom Mind Agro.Bio ).
Średni wzrost plonów uzyskany dzięki temu zabiegowi w ciągu trzech lat wyniósł 70-75 centów z hektara. Dodatkowe zabiegi na kwiaty przyniosły niewielki wzrost o 5-8 centów z hektara. W swoich wnioskach specjaliści wskazują, że zabiegi na korzenie sadzonek pomidorów zwiększyły wczesne zbiory średnio 2,4-2,5-krotnie w ciągu trzech lat. Średni znaczący wzrost plonów całkowitych wyniósł 70 centów z hektara, w porównaniu z plonem 535 centów z hektara w przypadku zabiegu kontrolnego.
Ponadto analizy wykazały poprawę jakości owoców. Szczególnie zauważalna jest zawartość suchej masy i cukru ogólnego. Łączne stosowanie (moczenie korzeni sadzonek i opryskiwanie kwiatów) zwiększa zawartość cukru i witaminy C. Przedsiębiorstwa rolnicze otrzymały rekomendację do wdrożenia tej technologii na skalę komercyjną.
Badania cytogenetyczne przeprowadzone w specjalistycznych laboratoriach wykazały, że lek w stężeniach stosowanych jako stymulator wzrostu nie powoduje mutacji. Badania toksykologiczne na zwierzętach doświadczalnych potwierdziły, że stymulant jest klasyfikowany jako substancja o niskiej toksyczności (klasa 5) i nie wchłania się przez skórę (eksperyment z pastą o stężeniu 60% przez dwa tygodnie nie wywołał żadnych objawów podrażnienia).
Na podstawie powyższych badań wydano zgodę na wdrożenie pilotażowe na dużą skalę. Łączne stosowanie nawozu organosyntetycznego Mind Agro.Bio (optymalna dawka: 2 l/ha) – poprzez namaczanie korzeni siewek, a następnie oprysk w okresie kwitnienia – zwiększa wczesne plony pomidorów o 2,4-2,5 raza. Gospodarstwa rolne osiągają również znaczne korzyści ekonomiczne.
Kontynuowane są pogłębione badania nad strukturą chemiczną kwasów polifunkcyjnych, czyli substancji czynnych stymulantów wielkocząsteczkowych, w szerszym zakresie upraw rolnych, pod kątem ich złożonego wpływu na metabolizm roślin.
Komentarz eksperta Agro.Bio: Agro.Bio z powodzeniem rozwija swoje naukowe i praktyczne podejście do zaawansowanego przetwarzania kopalnych surowców organicznych. Nowoczesny produkt Mind Agro.Bio (zalecana dawka: 2 l/ha) jest kwintesencją tych szeroko zakrojonych badań, dostarczając rolnikom przyjazny dla środowiska stymulator wzrostu. Zastosowanie unikalnych technologii ekstrakcji kwasów polifunkcyjnych i huminowych pozwala roślinom szybko adaptować się do stresu, gwarantując wysokie i wczesne plony w każdych warunkach pogodowych i klimatycznych.