Применение гуматов под рис

Особый интерес для нас имеет применение гуматов под рис. Одним из первых на рисе гуминовые препараты испытал Л. Е. Айзикович. Согласно собранным им материалам применение гумата натрия на посевах риса ускоряло созревание зерна, снижало пустозерность метелки, смягчало отрицательное влияние избыточных норм азотных удобрений и, как следствие, повышало продуктивность растений. На основании своих исследований автор делает заключение, что использование гуминовых стимуляторов при выращивании риса имеет большие перспективы, и этот вопрос требует дальнейшего изучения. Впоследствии им же была разработана технология применения гумата натрия на посевах риса.

Для получения оптимального стеблестоя риса без увеличения нормы высева семян он рекомендует замачивание посевного материала в 0,005% водном растворе гумата натрия в течение 18 часов. По его данным, этот агроприем в условиях Украины увеличивает полевую всхожесть семян на 22%, а урожайность зерна риса – на 10%. Позже Л. Е. Айзикович сделал попытку объяснить столь высокую эффективность гумата натрия на рисе. Автор, ссылаясь на результаты Л. А. Христевой, высказал мысль, что гумат натрия снижает кислородную недостаточность, создающуюся на отдельных этапах развития и лимитирующую синтез АТФ, что, в свою очередь, сказывается на синтезе наиболее лабильных форм РНК. От последних, как известно, зависит устойчивость растений к неблагоприятным факторам внешней среды.

Наряду с гуматом натрия на рисе прошли испытания гумат калия, окси- и гидрогуматы. Так, А. Я. Барчукова с коллегами сделали сообщение о высокой эффективности гумата калия на посевах риса. По их данным, препарат положительно влиял на интенсивность прорастания семян, рост растений и формирование элементов урожая. Причем авторы проводили исследования на большинстве районированных сортов: Спальчик, Лиман, Регул, Изумруд.

На рисе испытывали окси- и гидрогумат. Семена риса сорта Спальчик обрабатывали 0,1%-ными водными растворами препарата из расчета 10 л/т. Данный агроприем увеличивал энергию прорастания семян на 6-8%, всхожесть на 4-6%, ускорял появление всходов на 2-3 суток. Как отмечают авторы, у опытных растений фаза кущения проходила дружнее, выметывание наступало на 3-4 сутки раньше. Они отличались от контрольных растений более ярко выраженной темно-зеленой окраской, что особенно было заметно во время кущения риса. Обработка семян окси- и гидрогуматом повышала урожайность зерна риса на 8,4 ц/га. Этими же исследователями был изучен и другой способ внесения названных препаратов – опрыскивание растений в фазе кущения риса 0,05%-ными растворами из расчета 400 л/га. Опрыскивание растений окси- и гидрогуматом так же, как и при обработке семян, влияло на рост и развитие растений. Первые 7-9 суток после опрыскивания растений листья выглядели несколько светлее. Создавалось впечатление, пишут авторы, что синтез хлорофилла в них нарушен. Однако через 10-12 суток они приобретают яркую темно-зеленую окраску, которая сохранилась вплоть до полного созревания риса. Прибавка урожайности зерна составила 7,2 ц/га. Повышение урожайности, указывают они, при обработке семян произошло преимущественно за счет увеличения числа продуктивных стеблей и числа зерен в метелке. Опрыскивание растений окси- и гидрогуматом увеличивало прежде всего выполненность зерновок и снизило пустозерность метелки.

Гуминовые стимуляторы под рис можно применять и путем введения их в состав минеральных удобрений. Применение карбамида, обогащенного гуматами, увеличивало высоту растений на 4-6 см, длину метелки на 1,0-2,5 см и повышало урожайность зерна на 6,1-8,0 ц/га. Повышение урожайности в данном случае произошло в основном за счет увеличения продуктивной кустистости растений, озерненности метелки и массы 1000 зерен.

Внесение гуминовых препаратов под рис непосредственно в почву в дозах 1-15 кг/га существенно не влияло на агрохимические показатели пахотного (0-20 см) слоя и не позволяло снизить вносимые количества минеральных удобрений, хотя имело место увеличение урожайности зерна на 3,0-3,5 ц/га. Положительное влияние гуматов на содержание в почве минерального азота, подвижного фосфора и обменного калия наблюдалось лишь при их внесении в дозах выше 15 кг/га. Минеральные удобрения и гуматы были равноценными по их комплексному воздействию на агрохимические показатели плодородия почвы и продуктивность риса при их внесении в равных дозах. Результаты эксперимента свидетельствуют о целесообразности применения гуматов в качестве регуляторов роста в небольших дозах для обработки семян или вегетирующих растений.

Гуминовые кислоты обладают разносторонней направленностью действия: активирование биоэнергетических процессов, стимуляция обмена веществ, синтетических процессов, улучшение проникновения элементов питания через плазмалемму, усиление ферментативных систем, повышение адаптационных свойств растительного организма. Структура гуминовых кислот как ароматических соединений с подвижными π-электронами и различными функциональными группами при ядре и боковых цепях, наличии парамагнитных центров, обусловливает их способность к ионному обмену, образованию комплексов, таутомерии, окислительно-восстановительным реакциям, и при этом гуминовые кислоты, в зависимости от внешних условий, могут быть весьма стойкими и активными. Благодаря этим свойствам, гуминовые кислоты используются и как удобрение, и как стимуляторы роста растений.

Основной причиной физиологической активности гуминовых кислот считается воздействие их на биоэнергетическую систему растительного организма. Повышение энергетических запасов организма способствует активизации синтеза белка, являющегося основным строительным материалом. Эти изменения и создают условия для повышения устойчивости растений в экстремальных режимах, фотосинтетической активности.

Способность гуминовых кислот к комплексообразованию и их сорбционная активность позволяют использовать их для перевода тяжелых металлов в нерастворимые соединения на почвах, загрязненных ими. По способности связываться гуминовыми кислотами катионы распределяются в следующий ряд: Cu2 +>Al3 +>Ca2 +>Mg2 +>Na2 +. Устойчивость комплексов с ионами различных металлов несколько иная: Fe2 +>Al3 +>Pb2 +>Cu2 +>Fe2 + >Zn2 +>Ni2 +> Co2 +>Mn2 +>Ca2 +>Mg2 +.

Механизм взаимодействия гуминовых кислот с катионами металлов различен. Так, ионы кальция при взаимодействии с гуминовыми кислотами образуют солеобразные гуматы кальция, в которых наблюдается типично ионная форма карбоксильных групп. На ион цинка замещаются водородные атомы карбоксильных групп. Фенольные гидроксилы в обменную реакцию с цинком вступают не полностью. При взаимодействии с медью в обменную реакцию вступают как карбоксильные, так и фенольные гидроксилы. Во всех случаях происходит переосаждение гуминовых кислот в виде нерастворимых или малорастворимых в воде солей металлов или их комплексов. Кроме того, гуматы участвуют в формировании почвенной структуры: на легких почвах осуществляют агрегатирование, на тяжелых препятствуют образованию корок и трещин, улучшают аэрацию почвы, ее водоудерживающую и водопропускную способности. «На тяжелых глинистых почвах, – пишет Е. А. Ильин (2006), – гуматы способствуют взаимному отталкиванию глинистых частиц за счет удаления излишних солей и разрушения компактной трехмерной структуры глины. При внесении в легкие почвы гуматы обволакивают и склеивают между собой минеральные частицы почвы, способствуя созданию очень ценной водопрочной комковато-зернистой структуры. Названные особенности обусловлены способностью гуминовых кислот к гелеобразованию. По своей природе гуминовые кислоты являются полиэлектролитами. Обладая большим количеством различных функциональных групп, гуминовые кислоты способны адсорбировать и удерживать на себе поступающие в почву питательные вещества, макро- и микроэлементы. Удерживаемые гуминовыми кислотами питательные вещества находятся в доступном для растений состоянии. Внесение гуматов увеличивает буферную емкость почв, то есть способность почвы поддерживать естественный уровень рН даже при избыточном поступлении кислых или щелочных агентов».

При использовании гуминовых кислот в качестве регуляторов роста растений физиологической активностью обладают не гуминовые кислоты, а их соли одновалентных щелочных металлов и аммония. Это объясняется тем, что гуминовые кислоты не растворимы в воде и не могут поглощаться растениями, в то время как соли одновалентных щелочных металлов и аммония гуминовых кислот хорошо растворяются в воде и становятся доступными для растений.

При использовании гуматов в земледелии отмечается следующее: повышается урожайность зерновых, овощных и кормовых культур; повышается всхожесть и энергия прорастания семян; усиливается корнеобразование и обмен веществ у растений, поглощение и потребление элементов минерального питания; улучшается приживаемость рассады и растений при их пересадке; усиливается активность нитратредуктазы и, как следствие, увеличивается сопротивляемость растений болезням, заморозкам и засухе; снижается содержание в почве нитратов, пестицидов, ионов тяжелых металлов и радионуклидов.

Взаимодействие гуминовых веществ с пестицидами представляет собой комплексный процесс. В отдельных случаях исчезновение пестицидов из почвы возможно благодаря процессам иммобилизации, в других – адсорбции. В результате ассимиляции корнями растений комплексов гуминовых молекул с гербицидами может иметь место иммобилизация отдельных пестицидов. Наблюдается усиление ферментативной активности – увеличение активности уреазы, фосфатазы, эстеразы, отвечающей за деградацию пестицидов.

Гуматы оказывают комплексное воздействие на экосистему «почва–вода–растение». Раствор гумата в воде является питательной средой для растений. Гуматы воздействуют на почвенную влагу, придавая ей структуру, характерную для «талой воды». Проникающая способность структурированной воды в клетки живых организмов выше, чем обычной, и гидратированные молекулы гумата могут способствовать транспортировке талой воды в клетки растения. Поглощение подобной влаги благотворно влияет на растения. Особенно большое многообразие явлений наблюдается в системе «гумат – почва».

Гуминовые вещества принимают участие в регулировании практически всех важнейших свойств почвы. Гуматы окрашивают почву в темный цвет. Это особенно важно для районов с холодным и умеренным климатом, поскольку темная окраска улучшает поглощение и накопление почвами солнечной энергии. В результате температура почвы повышается. Гуминовые кислоты являются аккумуляторами органического вещества почвы – аминокислот, углеводов, пигментов, биологически активных веществ и лигнина. Кроме того, в гуминовых кислотах концентрируются ценные неорганические компоненты почвы – элементы минерального питания.

Гуминовые кислоты являются источниками доступных фосфатов и углерода для микроорганизмов. Молекулы гуминовых кислот способны образовывать крупные агрегаты, на которых идет активное развитие колоний микроорганизмов. Следовательно, внесение гуматов в почву значительно интенсифицирует ее микробиологическую активность, с которой тесно связана мобилизация элементов минерального питания почвы и переход потенциального плодородия в эффективное.

Наряду с этим гуматы выполняют протекторную функцию, связывая тяжелые металлы, радионуклиды и органические токсиканты, препятствуя тем самым их попаданию в растения. Таким образом, воздействуя на почву, гуматы опосредовано влияют и на растения, способствуя их более активному росту и развитию.

Гуминовые вещества обладают широким спектром действия на рост, развитие и продуктивность растений. Они усиливают рост и развитие и повышают сопротивляемость растений к неблагоприятным внешним условиям, в частности, к воздушной засухе, высоким температурам, пестицидам.

Как показали исследования, проведенные В. А. Лариной, под влиянием гуминовых регуляторов роста растения скорее созревают, у них быстрее дифференцируются и формируются зачаточные органы репродукции. Все без исключения гуминовые стимуляторы влияют на биохимические процессы в растении и, в частности, на синтез сахаров, хлорофилла, белка и особенно на оксидативные процессы. Кроме того, гуминовые регуляторы роста повышают коэффициент использования питательных веществ растениями из почвы и внесенных удобрений.

Изучение свойств и состава гуминовых регуляторов роста показало, что хотя они и обладают общими чертами строения, но не являются химически индивидуальными соединениями, представляя собой группу полимеров ароматического строения, эти вещества по своей природе и свойствам неоднородны. М. М. Кононова считает, что общим для всех гуминовых кислот является участие в их образовании полифенолов. С. С. Драгуновым была предложена формула гуминовых кислот чернозема и торфа, общим свойством которых является наличие в их молекуле полифенольных и хиноидных групп.

Разнообразие гумусовых веществ проявляется в различной степени конденсированности ароматических ядер в их молекулах, в соотношении ароматических и алифатических структур. Отличия в природе и свойствах гуминовых кислот различного происхождения находят свое отражение и в неодинаковой физиологической активности последних.

С. Гуминский и Л. Христева экспериментально установили многостороннее участие гуминовых веществ в физиологических и биохимических процессах, происходящих в растениях. Однако гуминовые вещества различных почв далеко не идентичны. Отсюда следует, что их действие на растения не может быть совершенно одинаковым. Характер и степень их воздействия на растительный организм находятся в прямой зависимости от состава и свойств этих кислот.

Источник: Научная публикация Р. В. Штуц, Н. В. Епифанович, г. Краснодар, Россия , УДК 633.18: 631.872