Хелаты, краткий обзор

автор:


Фото: http://wwwchem.uwimona.edu.jm/courses/chelate.html

В вопросе внедрения новых, экономически выгодных технологий в растениеводство, тема хелатных микроудобрений – одна из самых популярных.

Актуальность темы

Актуальность этой темы, как и существенный рост этого рынка, имеет следующие предпосылки:

1. Состояние почв. Известно, что с каждым урожаем из почвы выносится определенное количество микроэлементов, которое ничем в настоящее время не компенсируется, т. к. резко сократилось внесение органических удобрений, которые были основным источником восполнения доступных форм микроэлементов в грунте. А ведь именно при наличии и доступности микроэлементов растения синтезируют полный спектр ферментов, которые позволяют им эффективнее использовать энергию, воду и питательные вещества из удобрений и почвы. По данным Института почвоведения и агрохимии им. А. Н. Соколовского значительные площади (миллионы гектаров) пахотных земель в Украине имеют недостаточные содержания микроэлементов в грунте. Более того, изучен баланс микроэлементов, и доказано, что даже внесение 20 т навоза на 1 га не компенсирует вынос меди и бора, и баланс микроэлементов отрицательный, т. е. и далее будет проявляться недостаток микроэлементов все в большей степени.

2. Потребности растений в микроэлементах, удовлетворение которых является обязательным условием для раскрытия растениями своего генетического потенциала – необходимого качества и количества урожая, основы получения максимальной прибыли сельхозпредприятиями и фермерами.

В контексте потребностей растений в микроэлементах необходимо отметить следующее:

1) Микроэлементы – химические элементы, необходимые для нормальной жизнедеятельности растений и животных, используемые растениями и животными в относительно малых количествах, по сравнению с основными компонентами питания (NPK). Однако биологическая роль микроэлементов велика. Наиболее важные из них — Fe, Cu, Zn, Mn, Co, Mo, Mg, B. Недостаток микроэлементов в почве является причиной снижения скорости и согласованности протекания процессов, ответственных за развитие организма, может привести к заболеваниям и даже стать причиной гибели растений. В конечном итоге растения не реализуют своих возможностей и дают низкий и не всегда качественный урожай. И, как правило, не только из-за Fe, Cu, Zn, Mn, Co, Mo, Mg, B, но и из-за ультрамикроэлементов – тесная зависимость от которых доказана от двадцати и еще 10 обнаружена и находится в стадии определения эффективных микродоз на разных культурах.

2) Микроэлементы принимают самое непосредственное участие в формировании урожая, определяют его качество и количество.

Это проявляется через:

  • Синтез ферментов, которые позволят более интенсивно использовать энергию, воду и питание (N, P, K) и, соответственно, получить более высокий урожай;
  • Усиление восстановительной активности тканей и препятствие заболеванию растений;
  • Повышение иммунитета растений. При их недостатке у растений наблюдается состояние физиологической депрессии и общей восприимчивости к паразитарным болезням;
  • Ускорение целого ряда биохимических реакций. Совместное влияние микроэлементов значительно усиливает их каталитические свойства. В ряде случаев только композиции микроэлементов могут восстановить нормальное развитие растений, и в итоге приводит к значительному повышению качественных показателей.

Оптимальным является одновременное поступление макро- и микроэлементов, т. к. микроэлементы улучшают усвоение основных элементов питания.

Потребность в основных микроэлементах растения испытывают в течение всего вегетационного периода.

Микроэлементы в биологически активной форме в настоящее время не имеют себе равных при внекорневых подкормках, т. к. степень их усвоения в этом случае особенно высока.

Для достижения максимального эффекта, микроэлементы вносятся строго определенными нормами в наиболее оптимальные сроки (при использовании эффективных методов их внесения). Причем важно не только количество вносимых микроэлементов, но и их соотношение.

Различные сельскохозяйственные культуры отличаются различной потребностью в отдельных микроэлементах.

Результатом применения хелатных микроудобрений является:

  • повышения урожайности;
  • повышение качественных показателей урожая и семенных кондиций;
  • повышение иммунитета растений, что выражается в большей устойчивости к болезням, засухе, холоду;
  • выведение растений из стресса, вызванного действием средств защиты растений и другими неблагоприятными воздействиями.

3. Экономические предпосылки.

  • Определенный экономический рост в сельском хозяйстве, наметившийся в последние годы, отечественные и иностранные инвестиции, образование крупных сельскохозяйственных корпораций и сужение специализации средних и небольших хозяйств, способствовали повышению как квалификации специалистов отрасли (руководителей предприятий и агрономов), так и формированию финансовой основы для внедрения интенсивных технологий.
  • Рентабельность внесения микроудобрений как агротехнического приема при правильном применении. Так, каждая вложенная в микроудобрения гривна приносит как минимум в несколько раз большую прибыль. Иногда именно от применения микроудобрений зависит, будет ли вообще получена прибыль при выращивании той или иной культуры! Но, конечно, рентабельность применения зависит от вида применяемого микроудобрения, т. к. они различаются по стоимости, содержанию микроэлементов и, в конечном счете, по эффективности.

Выбор микроудобрений

При выборе микроудобрений особое внимание следует обратить на следующие параметры, которые и определяют их эффективность:

1. Хелатирующий агент.

Определение понятий:

«Хелат» (от греч. «chele» – клешня) – химическое соединение металла (микроэлемента) с хелатирующим агентом циклического характера.

«Хелатирующий агент или хелант» – вещество, молекула которого способна образовывать несколько химических связей с одним ионом металла, т. е. создавать цикл. Хелатирующий агент как бы захватывает металл в «клешню», и при контакте с растением мембрана клетки распознает этот комплекс как вещество, родственное биологическим структурам, и далее ион металла усваивается растением, а хелант распадается на более простые вещества.

«Комплексоны» – хелатирующие агенты, способные образовывать высокоустойчивые хелаты с ионом металла посредством нескольких координационных связей различной природы (донорной и акцепторной), образуя несколько хелатных циклов.

«Комплексонат» – хелатное соединение металла (микроэлемента) с комплексоном циклического характера.

Мы приводим терминологию, с целью недопущения спекуляций на данную тему, которые появляются в публикациях рекламного характера. Так в рекламных публикациях могут перевернуть с ног на голову терминологию химии комплексных соединений, заявив, что «хелатные соединения принадлежат к группе комплексонов (внутрикомплексные соединения), но не все комплексоны являются хелатами!». Также вводится неизвестный ранее химической науке термин «степень хелатизации», видимо спутанный с химическим термином «константа устойчивости». Поэтому, рекомендуется с осторожностью относиться к рекламной информации.

Хелаты отличаются по своим свойствам, при этом вид хелатирующего агента сильно влияет на эффективность удобрения, степень усвояемости микроэлементов растениями. Так, например, если сравнивать насколько хелаты микроэлементов лучше усваиваются растениями по сравнению с неорганическими солями (сульфаты, карбонаты и др.), то можно отметить, что хелаты на основе лигнинов усваиваются в 4 раза лучше, на основе класических хелатирующих агентов (ЭДТА, ОЭДФ, ДТПА) – в разы, но при условии соблюдения правил точного земледелия – положительно, а без точного учета агрохимического анализа почв и функциональной диагностики вегетирующих растений – бывает и фитотоксическая реакция растений, на основе цитратов – в десятки раз.

В производстве микроудобрений используются ряд различных органических кислот – хелатирующих агентов. На нашем рынке подавляющее большинство препаратов основывается на двух из них (ЭДТА и ОЭДФ).

ЭДТА (этилендиаминтетрауксусная кислота) — на ее основе производят хелаты, которые можно использовать на почвах с рН меньше 8, причем для каждого элемента устойчивые соединения могут образовываться только при определенных значениях рН (например, комплекс железа с ЭДТА эффективен при борьбе с хлорозом только на умеренно-кислых почвах; в щелочной же среде он нестабилен).

  • Комплексы с молибденом сравнительно малопрочные, в щелочной среде разлагаются. С бором комплексы не образуются.
  • Подвержена гидролизу.
  • Нерастворимые комплексы ЭДТА менее устойчивы, чем растворимые.
  • Хелаты с участием ЭДТА, Са и Mg растворимы. ЭДТА неустойчива к действию микроорганизмов почвы, ее разложение в природных средах приводит к образованию токсичных продуктов.

В основном, ЭДТА используют западные производители, прежде всего, в связи с ее относительно низкой стоимостью.

ОЭДФ (гидроксиэтилидендифосфоновая кислота) была принята за основу советской промышленностью и агрохимической наукой. На ее основе могут быть получены все стабильные индивидуальные хелаты металлов, а также композиции различного их состава и соотношения.

По своей структуре она ближе к природным соединениям на основе полифосфатов (при ее разложении образуются химические соединения, легко усваиваемые растениями).

  • ОЭДФ устойчива по отношению к действию микроорганизмов почвы.
  • Строго дифференцируемые условия растворимости комплексов ОЭДФ позволяют получать микроудобрения пролонгированного действия.
  • Специфичность взаимодействия ОЭДФ с ионами кальция позволяет изменять физико-химические и гранулометрические свойства различных минеральных удобрений.
  • Применение хелатов на ОЭДФ в рабочих растворах на очень жёстких природных водах недопустимо, однако подкисление устраняет этот недостаток.

Лидирующее положение нескольких основных хелантов (ЭДТА, ОЭДФ) обусловлено, прежде всего экономической целесообразностью применения.

В качестве хелатирующих агентов используются и другие химические соединения, однако они либо значительно дороже и предназначены для специфических сфер применения, либо менее эффективны. Исключение составляют карбоксилаты – хелаты биогенных элементов, хелатируемые природными кислотами цикла Кребса. Несмотря на их более высокую стоимость действующих веществ, гектарные дозы даже дешевле, при этом растениями больше усваивается полезных широкого спектра элементов питания и ферментообразования, а благодаря применению продуктов микробного синтеза – полисахаридов – и АТФ, и гораздо более эффективно и более пролонгировано.

2. Количество и соотношение микроэлементов в микроудобрениях, дозировка.

Известно, что для той или иной культуры и почвенно-климатических условий необходимы различные количества и соотношения микроэлементов для получения максимального результата. Универсальные составы микроэлементов не всегда достаточно эффективны. Так, например, очевидно, что применение одного и того же микроудобрения на кукурузе (которая особенно требовательна к цинку) и пшенице (которая остро нуждается в меди) нецелесообразно, т. к. не будут в полной мере удовлетворены потребности растений в микроэлементах.

Необходимо обращать внимание не только на количество вносимых микроэлементов на 1 га, которые должны быть близки к физиологическим потребностям растений, но и на степень усваиваемости препаративных форм. На взгляд ученых физиологов института физиологии растений и генетики, элементы питания должны быть как дозированы, так и исключающие передозировки, согласно того же известного Закона Либиха. А необходимость и возможность усвоения растениями в ту или иную фазу, как правило, в разы или в десятки раз преувеличивается – сегодня реклама зачастую превосходит настоящую объективную науку, из-за чего потенциал урожая сортов и гибридов часто остается недостижимым. Выход из этой ситуации – когда мало удобрений малоэффективно, а много – вредно, появился с открытием свойств полисахаридов, но не всех, а только тех, которые являются продуктом микробного синтеза – с помощью бактерий полисахариды получают свойства не бояться ни жары, ни заморозков, и в своей решетчатой структуре доносить дискретно до семян и листьев питательные вещества, как минимум 7-14 дней, а иногда и до месяца – благодаря свойствам пленкообразования и прилипания до растений и тем, что эти свойства сохраняются в широком температурном диапазоне -20…+102°С.

Поделиться: