на электронную версию
журнала и новости
«Долг учёного в том, чтобы земля была чистой, а люди – сытыми». Профессор Лидия Христева
Около 55 лет назад в Днепропетровском университете Лидия Христева сделала важное открытие. Выделив из обычной почвы гуминовые кислоты в виде раствора их натриевых солей, она полила им растения и обнаружила, что они существенно ускорили свой рост, образуя мощную корневую систему. Так впервые была установлена биологическая активность гуматов.
Вся дальнейшая научная деятельность проф. Л.Христевой была посвящена этой проблеме. Она нашла способ выделения гуматов из украинских углей и вместе со своими учениками и сотрудниками провела десятки экспериментов на самых различных видах растений.
Позднее этим занялись учёные Белоруссии (получавшие гуматы из торфа), Москвы (получавшие гуматы из бурых углей). Узбекистана, Иркутска во главе с проф. Иркутского университета Валентиной Лариной, так как в Сибири были обнаружены громадные запасы гуминовых кислот на нескольких угольных месторождениях.
Далее аналогичные исследования стали проводить в Чехословакии, Италии, США.
Постепенно накапливались результаты применения гуматов в с/х, животноводстве и птицеводстве, а также в некоторых областях техники. Эти результаты широко обсуждались в научных публикациях, на научных конференциях, но оставались мало известными широкой публике. Главной причиной этого являлось отсутствие надёжной и эффективной технологии производства гуматов. Тогда гуматы выделялись из углей и торфа путём экстракции разбавленными растворами щелочей. Это фактически был лабораторный метод, перенесённый в промышленные условия и мало пригодный для крупномасштабного производства. В 90-х годах в России были запатентованы новые способы производства гуматов, которые позволили сделать их производство высоко рентабельным и получать более чистые и концентрированные продукты. С этого времени гумат в России производится в промышленном масштабе, стал дёшев и доступен сотням тысяч людей.
НЕМНОГО ТЕОРИИ
Уже более 200 лет в науке о почвах существует понятие «гумус». Гумус - это продукт трансформации остатков животных и растительных организмов. Десятки гипотез были предложены для объяснения процесса гумусообразования, но ни одна из них не дала точного ответа, почему неумолимый процесс разложения мёртвого орг. в-ва в почве не доходит до конца (то есть до углекислоты и воды), а останавливается на определённой стадии, где сравнительно простые продукты разложения – фенолы, углеводы и аминокислоты – начинают превращаться в соединения гораздо более сложные – гуминовые вещества.
В состав гуминовых в-в входят гуминовые кислоты, фульвокислоты, соли этих кислот – гуматы и фульваты, а также гумины - прочные соединения гуминовых и фульвокислот с почвенными минералами.
Климатические условия на земле прошлых геологических эпох способствовали накоплению гуминовых в-в в осадках и образованию каустобиолитов. (Каустобиолиты – горючие полезные ископаемые органического происхождения – торф, ископаемый уголь, каменный и бурый, горючие сланцы, нефть, асфальт и др.) Причём в каустобиолитах гуминовые в-ва сохранились преимущественно в виде гуминовых кислот. Однако, гуминовые в-ва, содержащиеся в этих полезных ископаемых, переходят в физиологически активное состояние и эффективно действуют как стимуляторы роста и источники элементов питания лишь после активации. Активаторами м.б. повышенные т-ры, навоз, птичий помёт, минеральные соединения, например щёлочи или аммиачная вода. Конечным продуктом такой активации после очистки от балласта являются чистые гуминовые к-ты или соли гуминовых к-т – гуматы натрия, калия, аммония.
Гуминовые к-ты – это в-ва очень сложного строения (молекулярная масса от 1 500 до 1 000 000), практически нерастворимы в воде за исключением очень небольшой части их, называемой фульвокислотами.
На рис.1 показана схема строения фрагмента гуминовой к-ты. Такие фрагменты с помощью углеводородных связей образуют цепочки, формирующие молекулы, которые в естественном состоянии свёрнуты в клубок. Клубки образуют крупные агрегаты, формирующие органическую часть почвы – гумус.
Вследствие плохой растворимости в воде биологическая активность природных гуминовых к-т очень мала. (Именно поэтому для обеспечения плодородия содержание гумуса в почве д.б. достаточно большим, как, например, в знаменитых чернозёмах на юге России и на Украине.) Однако обработка гуминовых к-т щелочными агентами, как это сделала Лидия Христева, переводит их в водорастворимые соли – гуматы натрия или калия, которые являются физиологически активными. 
Из приведенной схемы видно, что после такой обработки атомы водорода в карбоксильных и гидроксильных группах замещаются на ионы щелочного металла, и в результате последующей диссоциации фрагменты приобретают электрические заряды. Эти заряды, размещённые по всей молекулярной цепочке, начинают взаимно отталкиваться. В результате клубок разворачивается , молекула гуминовой к-ты переходит в раствор и приобретает биологическую активность.
Каждая функциональная группа, показанная на фрагменте, выполняет свою собственную роль, а таких групп очень много, поэтому воздействие гуматов на все стадии роста и развития растений - многогранно.
Например, карбоксильные (СООН) и фенольные (ОН) группы способны образовывать хелатные комплексы с микроэлементами и в таком виде транспортировать их в растения; они же обеспечивают высокую обменную ёмкость этих соединений.
Другие группы, называемые хинонами (ОС=С6Н4=СО), содержат не локализованные электроны, способные улавливать солнечную энергию, накапливать её, а затем, в нужный для растительной клетки момент, отдавать ей, увеличивая т.о. энергетику клетки.
Эти два частных примера иллюстрируют только отдельные аспекты влияния гуматов.
Важную роль играет не только наличие функциональных групп, но и их взаимное расположение. Вероятнее всего об этом позаботилась сама природа, расположив их так, что взаимодействие гуминовых к-т с ионами различных металлов протекает в наиболее оптимальных для развития растений направлениях.
При анализе результатов исследований различных учёных можно составить схему воздействия гуматов на сложную систему ВОДА – РАСТЕНИЕ – ПОЧВА. Было установлено 16 факторов этого воздействия, каждый из которых независимо от других приводит к определённому результату. Как пианист, касаясь клвиатуры рояля, создаёт чудесную мелодию, так и гуматы, действуя на растения на разных стадиях роста, приводят к прекрасным результатам. Не случайно ведущий почвовед России проф. Дмитрий Орлов считает гуминовые к-ты связующим звеном в эволюции живой и неживой материи.
Рассмотрение этой схемы начнём с простой системы ГУМАТ – ВОДА. Исследователями Иркутского университета была найдена зависимость между параметрами спектров ЯМР воды, её структурой и концентрацией растворённых в ней гуматов. В интервале концентраций гумата 0.005 – 0.009 % (а именно эта конц-я рекомендована для полива растений) отмечено расширение сигнала атома кислорода в молекуле воды с 52,7 до 103 Гц, что свидетельствует о структурировании воды. Гуматы придают воде структуру, характерную для «талой воды», обладающей, как известно, целебным действием на живые организмы и растения. Вода в тканях нашего тела также имеет структуру «талой воды». Наверное, у каждого из нас свежи воспоминания детства, когда мы, вопреки запретам родителей, сосали сосульки и ели мороженое на холодном ветру. Это и есть инстинктивная тяга организма к талой воде. Кстати, американские фермеры утверждают, что введение в рацион свиней талой воды, ускоряет их рост и приносит дополнительно « по одному бифштексу в день от каждого животного».
Система ГУМАТ – РАСТЕНИЕ характеризуется 2-мя независимыми явлениями, имеющими чрезвычайно важное значение для роста и развития растений.
Первое явление – это рост энергетики клетки и связанная с ним интенсификация обменных процессов. Природа позаботилась о строении гуминовой к-ты, включив в состав её молекулы хиноидные группировки. Электроны четырёх сопряжённых пи-связей способны к захвату кванта солнечной энергии с переходом на более высокие энергетические уровни, её накоплению и отдаче клетке в нужный момент. Это приводит к интенсификации обменных процессов. В результате ускоряется развитие корневой системы, вырабатываются специальные ферменты, повышающие устойчивость растений к таким неблагоприятным факторам внешней среды, как засуха и заморозки, и способствующие таким направлениям усвоения азота, которые не приводят к накоплению нитратов. Одновременно ускоряется синтез хлорофилла, сахаров, витаминов, незаменимых аминокислот, масел и т.д.
Второе явление – это увеличение проницаемости клеточных мембран, что облегчает попадание питательных в-в внутрь клетки и ускоряет дыхание растений. Важно отметить, что это явление весьма избирательно, например, проницаемость иона калия увеличивается на два порядка, а натрия – только на один. Что положительно сказывается на питании растений.
Очень важные в научном и практическом отношении данные применительно к выращиванию томатов получены учёными фирмы «Гавриш» (Трусевич А.В.). Основываясь на теории Д.А.Сабанина, предусматривающей три последовательных этапа поступления минерального питания из почвы в растения, автор показал, что первые два этапа активируются в основном гуматом калия (катион калия играет роль структурообразующей единицы), а третий этап – гуматом натрия (катионы натрия выполняют транспортирующую функцию). Отсюда следует, что оптимальной является смесь гуматов калия и натрия (2:1). В данной работе показано также, что прохождение второго этапа поглощения минерального питания растением связано с дыханием. При поглощении кислорода клетками корней в почвенный р-р выделяются катионы водорода (Н+) и анионы бикарбоната (НСО3-). Именно они являются обменным фондом для поглощения корневой системой почвенных ионов. Поэтому существует прямая зависимость между интенсивностью корневого дыхания и проникновением элементов минерального питания в растения. Установлено существование чёткой границы критического содержания гуматов в почве, при превышении которой, дыхание растений ухудшается, и оптимального содержания, при котором дыхание интенсифицируется и существенно превышает контроль. Отсюда рассчитываются два важных параметра, определяющих условия некорневой и корневой обработки растений, это соответственно 0,01% р-р и 10-12 г/кв.м.
Особенно большое многообразие явлений наблюдается в системе ГУМАТ – ПОЧВА. Гуминовые к-ты – это природные комплексообразователи. Все полезные микроэлементы, являясь металлами с переменной валентностью, образуют хелатные комплексы с гуматами, что является решающим фактором для питания растений.
Что касается таких тяжёлых металлов, как свинец, ртуть, хром, кадмий, попадание которых в растения, а затем в организм человека и животных приводит к серьёзным заболеваниям, то с ними гуматы образуют нерастворимые соединения и создают тем самым преграду для их проникновения в клетку. Фотосъёмкой из космоса установлено, что в регионах, где почвы богаты гуминовыми кислотами, удаётся сохранить экологическое равновесие, несмотря на интенсивную техногенную нагрузку.
Не менее важное значение имеет способность гуматов связывать в комплексы ионы железа и алюминия, избыточные количества которых в почве губительно сказываются на питании растений фосфором. При этом железо образует комплексы с гуматами, обеспечивающие транспортировку его в растения, а алюминий связывается в нерастворимое соединение и, т.о., его вредное влияние на фосфаты нейтрализуется.
Кроме того, в России были проведены многолетние крупномасштабные эксперименты, показывающие, что гуматы нейтрализуют негативное влияние остаточных количеств пестицидов, обеспечивая тем самым и урожайность, и экологическую чистоту продукции.
Для стран с холодным и умеренным климатом существенное значение - это способность гумата окрашивать почву в тёмный цвет. Формируя окраску, гуматы изменяют тепловой режим почвы. Например, холодные глинистые почвы становятся теплее.
Коллоидная структура гуминовых кислот и высокая степень гидрофильности функциональных концевых групп придают им способность к гелеобразованию. Именно этим объясняется повышение влагоудержания почвы после обработки гуматами. Это обстоятельство очень важно для засушливых регионов.
Выше уже отмечалась важная роль взаимодействия гуматов с металлами, приводящего к образованию комплексов или нерастворимых солей. Оказалось, что этот процесс важен не только для питания растений, но и для структурирования почв. Гумат, реагируя с кальцием, магнием, алюминием и железом, всегда присутствующими в минеральных частицах почвы, образует органо-минеральные мостики, связывающие механические частицы почв в некую структуру, способную противостоять эрозии, удержать влагу и воздух, уменьшать плотность почвы, создавая тем самым благоприятную среду для жизнедеятельности микроорганизмов и корней растений. Не случайно, активизация жизнедеятельности всех видов почвенных микроорганизмов отмечалась всеми исследователями гуматов. Активная работа микроорганизмов – это главная составляющая процесса гумусообразования. Поэтому, обработка гуматами - эффективный процесс восстановления плодородия истощённых интенсивной эксплуатацией, либо изначально бедных гумусом, почв.
Надо иметь в виду, что молекулы гуматов, вошедшие описанным выше образом в почвенную структуру, содержат большое количество функциональных групп, способным к ионообменным реакциям. Поэтому в их присутствии резко возрастает обменная ёмкость почв.
Гуматы в почве – это кладовая, где хранится запас питательных в-в, выдаваемых растению по мере его потребности в них.
Все перечисленные 16 факторов действия гуматов на систему вода-растение-почва, все без исключения, подтверждены экспериментально как в лабораториях, так и крупномасштабным полевым испытаниям. Естественно, во всех случаях наблюдается некий суммарный эффект, выраженный в прямом увеличении урожая, повышения качества с/х продукции и её экологической чистоты.
Когда используют гуматы? Опыт применения гуматов показал, что их присутствие важно для всех стадий развития растений, особенно на ранних стадиях и в момент образования органов репродукции. Поэтому, большое значение имеет предпосевная обработка семян, предпосадочное вымачивание или опрыскивание саженцев, луковиц, клубней, клубнелуковиц, корневищных делёнок, а также черенков и уже растущих растений в саду ранней весной. В этом случае, ещё до начала прорастания или вегетации, просыпаются жизненные силы и возбуждается иммунная система, образуется мощная корневая система и приобретается устойчивость к различного рода заболеваниям. Развитая корневая система обеспечивает снабжение растений необходимым питанием улучшенного качества. Хелатные комплексы гуматов с микро- и макроэлементами гораздо легче проникают в клетки, чем обычные ионы. Гуматы, повышая проницаемость клеточной мембраны, способствуют накоплению калия во внутриклеточной жидкости, что ускоряет деление клеток. В клетках, благодаря дополнительному запасу энергии, более интенсивно протекают процессы фотосинтеза, что приводит к увеличению количества хлорофилла. Усвоение азота, которое является определяющим для роста растений, идёт быстрее, при этом предотвращается образование нитратов. Всё это в совокупности приводит к тому, что растения лидируют в развитии, закладывают больше цветочных почек, затем обильно цветут и дают максимальный урожай, многолетники лучше зимуют.
Помогают гуматы после пересадки растений на любой стадии их роста (от сеянцев до крупномеров), когда травмируеся их корневая система.
Итак, применяем гуматы для замачивания и опрыскивания посадочного (посевного)\материала, для корневых и некорневых подкормок.
Нужно особо отметить, что совместное применение с гуматами других природных регуляторов, таких как эпин-экстра, циркон, цитовит, НВ 101, гумистар, ЭМ-препараты («Кюссей», «Байкал»), «Фитоспорин-М», триходермин, настой биодинамических растений (крапива, одуванчик, ромашка лекарственная, тысячелистник, валериана, кора дуба) и т.д., только усиливает его действие. Во всех случаях наблюдается синергический эффект, когда сумма разных препаратов усиливает действие друг друга.
Проблема эффективного усвоения минеральных удобрений является центральной в растениеводстве. Сложность её решения заключается в том, что легко растворимые в воде калийные и азотные удобрения легко вымываются из почвы, а фосфорные, наоборот, связываются присутствующими в почве ионами Ca, Mg, Al и Fe в недоступную для растений форму. И только в присутствии гуминовых веществ эффективность усвоения растением всех элементов минерального питания резко возрастает. Таким образом, сочетание гуматов с минеральными удобрениями – это гарантия их эффективного усвоения растением.
В практике грамотного земледелия применение гуматов актуально не только для стимуляции, но и для оптимизации режима питания растений минеральными удобрениями. Широко известен факт более эффективного усвоения минерального питания растениями в присутствии гуматов. Применяемый для этих целей лигногумат (ЛГ) – один из самых качественных гуматов на российском рынке – полностью растворим в воде, совместим с минеральными подкормками. Готовятся питательные растворы растворимых комплексных минеральных удобрений (Кемиры-комби, кристалонов, акваринов и др.) с ЛГ и методом питательного дождевания сочетаем одновременно корневые и некорневые подкормки. В таких питательных коктейлях с ЛГ минералка усваивается растениями (листьями и корнями) на 40% эффективнее. Оптимальные концентрации минералки – 1-3г/л (10-30г/10л или 200-600г/1 бочку в 200л), а ЛГ – 0,01% р-р (1г/10л или 20г/1 бочку в 200л). Для удобства в повседневной работе ,я рекомендую сделать водный концентрат ЛГ. Для этого необходимо один раз точно взвесить 100г ЛГ, затем поместить его в подходящего размера пластиковый стаканчик и отметить маркером точный объём этого количества вещества. Затем Вы будете насыпать эту мерку без предварительного взвешивания, зная, что это будет примерно 100г искомого ЛГ. Затем в отдельной стеклянной посуде растворить эти 100г ЛГ в 1 л. горячей воды, размешать, дать остыть и затем слить полученный раствор в тёмную пластиковую бутылку, надписать маркером, что в ней находится и какой концентращии. Вы получили исходный р-р концентрацией 100гЛГ/1000мл = 1г/10мл. Для получения необходимого 0,01% рабочего раствора ЛГ необходимо отмерять 1мл концентрата для 1л воды; 10мл для 10л воды (1лейка); 200мл (1 стакан) для 200л воды (1 бочка) и т.д. в той же пропорции.
Ещё в работах Л.Христевой неоднократно подчёркивалась совместимость гуматов с любыми типами минеральных, органических удобрений, а также с ядохимикатами. Причём ЛГ снижает стрессы растений при обработке ядохимикатами и нейтрализует их вредное последействие, в том числе и на почвенную биоту. Важно отметить, что механизм детоксикации растений гуматами основывается на стимуляции микробиологического (в почве) и внутри клеточного (в растении) разложения и не связан с с прямым взаимодействием гуматов и ядохимикатов. Это позводяет использовать растворы гуматов и ядохимикатов совместно, не только без снижения эффективности, но с её существенным увеличением. Доказано, что совместное применение гуматов с гербицидами позволяет снизить расход последних на 30-40%. Аналогичные результаты получены в США при совместном применении гербицида «Раундап» с гуматом.
Итак, гуминовые вещества являются эффективным средством решения экологических проблем, в частности, загрязнения почв и грунтовых вод , выступают главным защитником природы и человека.
К числу очень важных результатов использования гуматов, надо отнести повышение качества выращиваемых овощей, фруктов, ягод. Качественная характеристика продукции является важнейшим фактором биологической активности гуматов. Отмеченный большим количеством исследований рост качества плодов осуществляется двумя независимыми путями: накоплением биологически активных питательных веществ и снижением содержания вредных примесей. В присутствии гуматов возрастает содержание витаминов, сахаров, белка, фосфора, нуклеиновых кислот, масел.
Гумус – основа плодородия. Гумат – концентрат жизненной силы гумуса. Исследования учёных в разных странах показали, что гуматы стимулируют развитие всех почвенных микроорганизмов (грибов, бактерий, актиномицетов), а также увеличивают аэрацию почв, обеспечивающую активность аэробных микроорганизмов. Иными словами, гумат, стимулируя микроорганизмы, способствует восстановлению гумуса. Эта идея нашла отражение в новом направлении, которое набирает силу в странах с развитым сельским хозяйством, где начали выпуск препаратов, содержащих гуматы с живыми микроорганизмами или продуктами их метаболизма. Поэтому когда мы совмещаем ЛГ с ЭМ-препаратами («Кюссей», «Байкал», «Фитоспори-М», «Триходермин»), мы идём тем же путём.
Уникальная способность гуминовых препаратов - интенсифицировать обменные процессы растительной клетки, как было показано рядом серьёзных научных исследований, проявляется не менее эффективно и на живыз организмах. Гуминовые вещества обладают широким спектром биологической активности, оказывая непосредственное воздействие на обменные процессы в организме животных, рыб и человека. Интересен следующий пример. В.А.Терентьев обратил внимание на следующий малоизвестный факт . До 30-х годов прошлого века самым рыбопродуктивным морем планеты было Азовское море, где «урожай» рыбы составлял 100кг с 1га водной поверхности без ущерба водным запасам. В то время рыбопродуктивность Азовского моря была в несколько раз выше, чем у соседнего Каспийского моря и в сотни раз, чем у озера Байкал. Это связано с тем, что весь бассейн Азовского моря приходится на зону чернозёмных и каштановых почв, из которых в результате смыва почвы в воды рек гуминовые вещества попадали в море и давали начало мощным трофическим (пищевым) цепям биоценоза.
Очевидно, следующим шагом должно явиться создание медикаментов на основе гуминовых кислот. Для этого к настоящему времени уже имеется серьёзная научная база. Так, исследованиями установлен высокий антитоксический эффект гумата натрия, его терапевтический эффект при облучении крыс летальной дозой гамма-лучей. Создан и используется препарат, содержащий фульвокислоты и коллоидное серебро для резкого улучшения общего состояния организма, причём идея этого препарата заимствована из рецептов китайской медицины XV века. Со времён Авиценны в медицине известны препараты на основе мумиё, основным компонентом которых являются гуминовые вещества.
Мировой рынок гуматов.
Нужно особо подчеркнуть, что все изложенные выше выводы справедливы только для высококачественных гуминовых препаратов. К сожалению, далеко не всё, что продаётся на рынке под названием «ГУМАТ» отвечает этому требованию. Все предлагаемые гуминовые препараты по мере улучшения их качества можно разделить на 4 группы. 1 группа. Балластные гуматы. Произведены по устаревшей технологии. В них находится 25-30% чистого гумата в активной форме, остальное - минеральный и органический балласт, который сводит почти на нет всё его полезное действие. При растворении в воде весь балласт присутствует в виде осадка. 2 группа. Водные растворы гуматов. Концентрации растворов 6-12%. Это продукты высокого качества, т.к. освобождены от балласта, но стоимость их велика в пересчёте на действующее вещество и транспортировка неудобна. Покупая их, мы покупаем и транспортируем, в основном, воду на 88-94%. 3 группа. Выкококонцентрированные сухие гуматы. Получены по новым технологиям, разработанным в 90-х годах. Содержат до 90% д.в.- гумата, остальное - влага. Полностью растворимы в воде без осадка. Поэтому пригодны для автоматизированного капельного полива и полива с применением садовых насосов. Хороший качественный состав гуматов. 4 группа. Сложные составы на основе гуматов. Могут содержать помимо гуматов микроэлементы в виде хелатов, природные органические продукты, получаемые из водорослей, рыб, растений, в том числе растений биодинамических, а также сахара, витамины, специальные виды микроорганизмов и продукты их метаболизма, жидкую вермикультуру и т.д. и т.п. Препараты этой группы, как правило, наиболее эффективны, но и наиболее дороги. Но не обязательно искать и покупать эти сложные дорогие составы. В данном случае важна идея о том, что смесь природных регуляторов (стимуляторов) лучше, чем моносоставы. Поэтому мы сами можем создавать подобные рецептуры, как уже было сказано выше.
Понятно, что для практического применения предпочтительно использовать гуматы 3-й и 4-й групп. Представителями 3-й группы являются гуминовые препараты нового поколения, не имеющие аналогов, созданные по принципиально новым технологиям. Это иркутские и питерские гуматы. Последние выпускаются под торговой маркой «Лигногумат» (ЛГ). На сегодняшний это самый лучший гумат в стране по совокупным показателям качества по чистоте (безбалластный), концентрации действующего вещества (ДВ) – до 90% (остальное – влага), по силе физиологического воздействия на растения. Полностью растворим в воде, совместим с минеральными, удобрениями для подкормок, с пестицидами, с биологически активными веществами – регуляторами роста и развития.
Грамотное применение гуматных новейших препаратов нового поколения - это значительный шаг вперёд в повседневной практике цветоводства, садоводства, овощеводства.
Смотрите также
