Optymalne i krytyczne stężenia roztworu humusowego

Podano uzasadnienie teoretyczne i praktyczne potwierdzenie optymalnego stężenia roztworu humusowego. Dokonano analizy możliwych zakresów stężeń substancji humusowych dla różnych sposobów jej stosowania.

Wśród czynników decydujących o poziomie skuteczności humusów należy wymienić zawartość i cechy jakościowe substancji biologicznie czynnych, stężenie i dawkę roztworów roboczych, stan gleby, temperaturę, wilgotność itp. Jednak przy pozostałych parametrach skuteczność humusów zależy od dwóch czynników - stężenia w roztworze i dawki. Stężenie humatu w roztworze mierzy się w mg/l lub w %, a dawkę w kg/ha, g/m2 powierzchni lub w kg/m3 objętości czynnej warstwy gleby. Czynniki zależne są bezpośrednio od sposobu aplikacji: przedsiewnego moczenia nasion, dolistnego (dolistnego) dokarmiania roślin roztworami wodnymi lub wprowadzenia humusu bezpośrednio do gleby. Każda z tych metod wymaga innych optymalnych stężeń i dawek.

Przedział optymalnego zakresu zmian czynnika, w którym pozytywny wpływ humatów jest najbardziej wyraźny, może nie być bardzo szeroki. Dlatego czasami konieczne jest ustalenie go eksperymentalnie, przeprowadzając serię eksperymentów kontrolnych z wystarczająco małym krokiem. Dla pewnego odtworzenia znalezionego optimum konieczne jest stosowanie preparatów humusowych o większej stabilności właściwości niż te, które istniały wcześniej.

Pracownicy „AgroBio” empirycznie doszli do wniosku, że najwyższą aktywność biologiczną podczas dokarmiania dolistnego wykazuje roztwór wodny o stężeniu humusu 0,005 -0,009% wg AI. W dalszych badaniach wielu naukowców i agronomów stosowano roztwory o takim właśnie stężeniu.

Prowadząc biotesty na koleoptylach kukurydzy z użyciem wody destylowanej, optymalne działanie stymulujące humatu uzyskano w zakresie stężeń 0,004–0,01%.

Dane te całkowicie pokrywają się z wnioskami S.N. Chukova, który ustalił maksymalne stężenie w zakresie 0,005 - 0,012%.

W pracy E.I. Jermakowa wartość optymalnego stężenia dla roślin jednoliściennych wynosi 0,001%, a dla roślin dwuliściennych (ogórek, słonecznik) 0,01%.

Podano dane z doświadczenia polowego na uprawie marchwi, gdzie wyraźnie zaznaczone maksimum obserwuje się również w zakresie stężeń substancji humusowych 0,006 - 0,009% (ryc. 8). Należy zauważyć, że dane te uzyskano w Irkucku przy użyciu bardzo miękkiej wody angarskiej. W twardej wodzie część cząsteczek związków humusowych zostanie natychmiast związana przez zawarte w niej kationy wapnia, magnezu i żelaza i wymagane będzie inne, wyższe stężenie.

Ryż. 8 Zależność wzrostu plonu marchwi od stężenia roztworu humusowego (Irkuck, 1996)

Pewne przesunięcie maksimum dla różnych badaczy tłumaczy się błędami metodologicznymi, obecnością chemicznie aktywnych zanieczyszczeń w zwykłej wodzie używanej do przygotowania silnie rozcieńczonych roztworów humusowych lub innymi czynnikami, ale postać zależności jest taka sama.

Cechą wspólną wszystkich tych zależności jest wzrost aktywności humusu w optimum i obecność przedziału stężeń w pobliżu optimum, w którym działanie humatu jest najsilniejsze. Dokładna lokalizacja maksimum zależy od warunków i złożoności doświadczenia, aw szczególności od twardości wody, ale we wszystkich przypadkach musimy używać bardzo rozcieńczonych roztworów do dolistnego traktowania roślin.

Porównanie danych eksperymentalnych z fizycznym modelem wnikania roztworów do wnętrza liścia rośliny podczas zabiegu powierzchniowego wykazało, że optymalne stężenie roztworu roboczego 0,005 - 0,01% jest w jakiś sposób związane z penetracją roztworu humusowego do liści i częściowo przy optymalnym stężeniu humatu w osoczu międzykomórkowym i wewnątrz komórek, równym 0,0002 – 0,005% (patrz punkt 1.5 poniżej).

Rozważ schemat dolistnego traktowania rośliny, w którym warstwę roztworu humusu potasu nakłada się na liść rośliny przez opryskiwanie. Roztwór z jednej strony jest wchłaniany przez arkusz, az drugiej strony odparowuje z niego woda. Ponieważ odparowanie wody z filmu najczęściej przebiega szybciej niż absorpcja, to przy wysokim początkowym stężeniu humatu może nadejść moment, kiedy w wyniku odparowania osiągnie on taką wartość, że rozpocznie się agregacja cząsteczek i utracą one zdolność do wniknąć w prześcieradło. Zatem optymalne stężenie humusowego roztworu potasu jest związane ze stopniem wnikania roztworu w głąb liścia rośliny i szybkością parowania wody z błony roztworu oraz optymalnym stężeniem humusu w objętości rośliny. Jednak kwestia lokalnego stężenia roztworu humusowego na powierzchni roślin pozostaje otwarta. Stosowanie roztworu przez opryskiwanie może prowadzić do jego lokalizacji w promieniu kropel, które spadły na liście i część nadziemną. Przyjmuje się, że dalsze cząsteczki humusu z mikrostref kropelek wnikają w głąb liści i łodyg i są równomiernie rozmieszczone w całej zielonej masie i systemie korzeniowym. Mechanizm ten, podobnie jak technologie poprawiania parametrów oprysku, nie został jeszcze dokładniej zbadany. Wyjaśnienia wymaga również mechanizm przenikania cząsteczki humusu z powierzchni liścia w jego głąb.

W literaturze i doniesieniach na konferencjach i seminariach pojawiają się inne zalecenia dotyczące eksperymentalnie ustalonych optymalnych stężeń roztworów humusowych sodu do opryskiwania dolistnego, równe 0,001, 0,01, 0,02, 0,03, 0,05, 0,1%, a czasem wyższe. Niestety nie jesteśmy w stanie określić przyczyn zmiany stężeń roztworu do wskazanych dolnych i górnych granic, choć nie wykluczamy, że mogą być one uzasadnione jakimiś dodatkowymi czynnikami, w tym obecnością kilku optimów.

Dolna praktyczna granica stężenia (0,005%) jest determinowana zarówno względami ekonomicznymi związanymi z nadmiernym zużyciem wody w celu zapewnienia optymalnej dawki, jak i dopuszczalną granicą fizyczną, zależną od twardości wody. Jeśli roztwór humusowy, jak pokazano powyżej, ma wystarczająco wysokie stężenie, wówczas twardość wody nie wpływa na jego stabilność agregacyjną, ponieważ cząsteczki humusów wapnia, magnezu i innych metali są otoczone cząsteczkami humusowymi, które chronią je przed wytrącaniem. W chemii koloidów to bardzo powszechne zjawisko nazywa się „ochroną koloidalną”. Rozcieńczając roztwór twardą wodą z jednej strony zwiększamy zawartość jonów wapnia i innych metali, a z drugiej zmniejszamy stężenie jonów ochronnych. W rezultacie, przy pewnym stężeniu roztworu humusu, odpowiadającym określonej twardości wody, obserwuje się wytrącanie humusów metali ziem alkalicznych. Dlatego dolna granica stężenia roztworu roboczego humusu nie powinna być niższa niż poziom określony przez twardość wody. Badanie roztworów Energen w twardej wodzie (Siergijew Posad, obwód moskiewski) wykazało, że przy stężeniu roztworu 0,005% humaty wapnia i magnezu wytrącają się niemal natychmiast, przy stężeniu 0,01% osad wytrąca się w ciągu kilku minut, przy stężenie 0,05% - w ciągu pół godziny, ale stężenie 0,08% umożliwia uzyskanie stabilnego roztworu. Dlatego dolna granica stężenia roztworu roboczego humusu nie powinna być niższa niż poziom określony przez twardość wody. Badanie roztworów Energen w twardej wodzie (Siergijew Posad, obwód moskiewski) wykazało, że przy stężeniu roztworu 0,005% humaty wapnia i magnezu wytrącają się niemal natychmiast, przy stężeniu 0,01% osad wytrąca się w ciągu kilku minut, przy stężenie 0,05% - w ciągu pół godziny, ale stężenie 0,08% umożliwia uzyskanie stabilnego roztworu. Dlatego dolna granica stężenia roztworu roboczego humusu nie powinna być niższa niż poziom określony przez twardość wody. Badanie roztworów Energen w twardej wodzie (Siergijew Posad, obwód moskiewski) wykazało, że przy stężeniu roztworu 0,005% humaty wapnia i magnezu wytrącają się niemal natychmiast, przy stężeniu 0,01% osad wytrąca się w ciągu kilku minut, przy stężenie 0,05% - w ciągu pół godziny, ale stężenie 0,08% umożliwia uzyskanie stabilnego roztworu.

Jeśli mówimy o górnej granicy roztworu roboczego do opryskiwania dolistnego, to o jego wartości decyduje zarówno rozpuszczalność humatu, biorąc pod uwagę twardość wody, jak i zdolność humatu do penetracji przez powierzchnię liści, co maleje wraz ze wzrostem stężenia, a dawka wnikająca w objętość liścia decyduje o skuteczności biologicznej. Jak już wspomniano, przy nadmiernej dawce zamiast stymulacji można uzyskać zahamowanie rozwoju roślin. Granica ta w dużej mierze zależy od warunków przetwórstwa roślin i jej wartość mieści się w przedziale 0,01 - 0,08%.

Nasi doświadczeni pracownicy ustalili również optymalne stężenie i zużycie roztworu humusowego nie tylko do zabiegów dolistnych, ale również do moczenia nasion.

Na przykład do moczenia nasion kukurydzy zalecała zwiększone stężenie 0,1% roztworu, aby zrekompensować krótki czas (48 godzin) kontaktu nasion z substancjami humusowymi. Amerykański agronom, znany specjalista w dziedzinie preparatów humusowych Robert Faust zaleca również stosowanie roztworu 0,1%, ale tylko w przypadku dużych nasion: kukurydzy, ogórków, fasoli. W przypadku mniejszych nasion, takich jak pomidory, zaleca 0,5% roztwór z 72-godzinnym czasem namaczania lub 2% roztwór z 30-minutowym czasem namaczania. Teoretyczne uzasadnienie, że optymalne stężenie roztworu humusowego do moczenia nasion powinno być o rząd wielkości wyższe niż stężenie roztworu do dolistnego traktowania roślin, najwyraźniej jest potrzeba zintensyfikowania krótkotrwałego procesu przenikania humusu sodu przez warstwę wierzchnią nasion. Potrzebne są dodatkowe badania w celu ustalenia szczegółowego mechanizmu aktywacji nasion. W tym przypadku czynnik taki jak dawka jest brany pod uwagę pośrednio, zapewniając całkowite zwilżenie nasion roztworem o określonym stężeniu przez określony czas.

W niektórych przypadkach technologia opryskiwania nasion i bulw jest lepsza niż technologia moczenia. Optymalne stężenie roztworu w tym przypadku będzie wyższe, a dawki będą niższe. Wynika to z odmiennego mechanizmu wnikania substancji humusowych w głąb materiału sadzeniowego. Podczas moczenia proces jest bardziej intensywny, ale zatrzymuje się prawie natychmiast po wyjęciu materiału sadzeniowego z roztworu. Technologia oprysku ma na celu zapewnienie, że humat z łuski humusowej będzie nadal wnikał w materiał sadzeniowy pod wpływem wilgoci w glebie, nawet po posadzeniu w gruncie.

Wiadomo, że cząsteczki kwasu huminowego są wiązane przez siły oddziaływań międzycząsteczkowych w agregaty o średniej masie cząsteczkowej dochodzącej do 100 000 D i wielkości „skrętu” około 150 angstremów. Można przyjąć, że wraz ze spadkiem stężenia roztworu agregaty stopniowo rozpadają się na mniejsze formacje aż do pojedynczych cząsteczek, a następnie w wyniku hydratacji w stężeniu 0,005-0,009% powstaje nowa struktura, która znacznie ułatwia ich penetrację do liści, łodyg i korzeni rośliny. Możliwe, że w glebie w warunkach naturalnych rośliny pobierają również uwodnione cząsteczki substancji humusowych w optymalnych stężeniach roztworów.