ЭкоЗем - Экологичное земледелие

Процесс формирования таких органических соединений – гумусных кислот из промежуточных продуктов разложения, происходящий под воздействием кислорода воздуха, воды и ферментативного аппарата микроорганизмов называется гумификацией.

В состав гумуса почвы входят следующие компоненты:

- гуминовая кислота. Она совсем не растворяется в воде и очень полезна для растительности. Гуминовые вещества растворяются под воздействием пирофосфата натрия, соды, аммиака, щёлочи;

- фульвокислота. Она растворяется в воде и образует сильнокислую реакцию;

- гумины. Они не растворяются ни в воде, ни в иных веществах;

- различные производные кислот.

Они придают устойчивость всей субстанции - гумусу.

Способы использования Гумуса. В природной среде формирование плодородного слоя почвы происходит естественным образом: отмирающие листья растений, деревьев и кустарников падают на землю, образуя тем самым питательный слой. Тогда как при выращивании растений в огороде или в домашних условиях питательный компонент практически не обновляется. Это приводит к его уменьшению, а, следовательно, и к ухудшению питания и роста растений. Результат: без использования гумуса происходит уменьшение урожайности. Таким образом, именно гуминовые вещества и их наличие в почве имеют определяющее значение при обеспечении устойчивого развития жизни на Земле. Более того, в связи с непрерывно возрастающей степенью воздействия человечества на окружающую среду актуальность этих вопросов непрерывно возрастает.

Гуматы получаются из следующих «базовых» природных продуктов: торфа, сапропеля, бурых углей, различающихся как по возрасту, так и по химическому составу и полезности. Так, если торф и сапропель – это относительно «молодые» продукты, то возраст бурых углей составляет многие миллионы лет.

Торф образуется в болотистой местности и является результатом массового скопления растительных органических элементов, которые разложились не полностью. Более чем на половину он состоит из углерода и по этой причине довольно часто используется в виде торфобрикетов как топливо. В его состав входят также кальций, калий, фосфор, железо, натрий, а также гуминовые кислоты и растительные волокна.

Сапропель образуется на дне водоёмов с пресной и не проточной водой. В его состав входят натрий, калий, железо, фосфор, магний, марганец, цинк и другие элементы. Количество полезных веществ в сапропеле зависит от его возраста и колеблется в диапазоне от 30 до 80%. Он также содержит и гуминовые кислоты.

Как торф, так и сапропель могут непосредственно использоваться в качестве удобрений. Но здесь необходимо отметить следующее. Торф содержит гуминовые кислоты, которые являются водонерастворимыми (химически стойкими). Перевести их в водорастворимые гуматы удаётся, только воздействуя на них сильными химическими реагентами. Поэтому из такого сырья получают:

- либо гуминовые препараты, в которых содержание «действующего» вещества изначально составляет не более 30-35%,

- либо низкомолекулярные гуматы (точнее – соли органических кислот) с посторонними примесями, обладающие значительно меньшей физиологической активностью.

Качественно иная картина имеет место при использовании удобрений, производимых из особых видов высоко окисленных бурых углей Леонардитов, месторождение которых находятся в Восточной Сибири вблизи Иркутска. Следует заметить, что на нашей планете существует всего лишь ещё одно такое месторождение бурых углей с близким химическим составом. И находится оно на территории США, в штате Калифорния. Такие уникальные бурые угли содержат природные гуминовые кислоты, выделение которых длительное время представляло весьма серьёзную научную и технологическую проблему.

Пожалуй, начало научным исследованиям гуматов в нашей стране было положено ещё в 1934 году Лидией Христевой - молодым ученым Харьковского университета. Тогда ей впервые удалось из обычной почвы выделить гумат натрия, правда, в виде раствора. Позднее она стала доктором наук профессором и не только возглавила кафедру физиологии растений, ботаники и агрохимии уже в Днепропетровском университете, но и стала научным руководителем созданной ею Проблемной лаборатории по гуминовым удобрениям. Итогом этой работы стало создание ею целой научной школы. Здесь же ей удалось найти и способ выделения гуматов из украинских бурых углей, а также провести эксперименты по определению эффективности их применения на различных видах растений. Уже в ХХ1 веке ученицей Л.А Христевой - Л.П.Слепченко удалось возродить Проблемную лабораторию по гуминовым удобрениям и применению их не только в сельском хозяйстве, но и в ветеринарии.

В середине 50-х годов ХХ в. значительно активизировались работы в сфере гуматов в Иркутском Гос. Университете под руководством профессора Валентины Александровны Лариной. И уже в начале 60-х г.г. ХХ в. здесь была создана самая мощная в Сов. Союзе кафедра углехимии. А в начале 90-х годов её сотрудниками были разработаны и оригинальные технологии переработки бурых углей в природное удобрение - гуматы. По сути, уже к концу 90-х годов здесь сформировалась научная школа, возглавляемая доктором технических наук Борисом Владимировичем Левинским. Им, в частности, была подготовлена и издана книга «Всё о гуматах».

Учитывая, весьма ограниченный её тираж (всего 2000 экз.) и то, что последнее её издание было в 2000 году, мы посчитали целесообразным некоторую информацию по гуматам, которая может оказаться полезной для многих земледельцев, поместить на нашем сайте в данном разделе.

Новые продукты - иркутские гуматы и способы их производства были защищены несколькими патентами на изобретения. А на сами препараты был получен ряд свидетельств о Государственной регистрации, а также Сан.- Эпид. Заключение, подтверждающее отсутствие в них каких-либо вредных для человека и окружающей среды вредных веществ.

В настоящее время производство гуминных препаратов в Иркутске осуществляется компанией «АгроТехГумат» под контролем Государственных служб: Россельхознадзора и Роспотребнадзора.

Исходное сырьё (иркутские бурые угли) не содержит тяжёлых металлов и каких-либо вредных веществ. В процессе переработки оно проходит дополнительную очистку и температурную обработку. А используемая специальная технология позволяет переводить природные гуминные вещества в доступную для растений форму.

Исследования иркутских учёных позволили установить, что гуматы – это не просто удобрение, а мощный и универсальный природный регулятор сложной системы «почва – вода – растение». Схема воздействия гуматов на элементы этой системы представлена на рис.2 в книге Б.В.Левинского.

* для просмотра в полный размер кликнуть на рисунок (откроется в новом окне)

Иркутские гуматы, по сути, это гуминовые вещества нового поколения. Они могут применяться как при обработке семян, рассады, так и взрослых растений. Словом, это - природный стимулятор роста растений.

Их применение не только

- восполняет недостатки гумуса в почве,

- но и улучшает вкусовые качества огородных культур,

- усиливает общий иммунитет растений,

- предотвращает болезни растений, вызванные недостатком микроэлементов,

- повышает устойчивость и выживаемость растений в экстремальных условиях (жара – заморозки, засуха – переувлажнение),

- повышает урожайность различных культур до 50% и

- увеличивает сроки их хранения.

СОСТАВ НЕКОТОРЫХ ИРКУТСКИХ ГУМИНОВЫХ ПРЕПАРАТОВ:

* для просмотра в полный размер кликнуть на таблицу (откроется в новом окне)

Система «гумат – растение» характеризуется двумя независимыми и уникальными явлениями, имеющими чрезвычайно важное значение для роста и развития растений. Ознакомившись с этим, не перестаёшь удивляться величайшей мудрости природы, как и её Создателя, и ещё больше проникаешься чувством ответственности за её сохранение.

Первое явление – это рост энергетики клетки и связанная с ним интенсификация обменных процессов. Природа позаботилась о строении гуминовой кислоты, включив в состав её молекулы хиноидной группировки. Электроны четырёх сопряжённых Пи-связей способны к захвату кванта солнечной энергии с переходом на более высокие энергетические уровни, её накоплению и последующей отдаче клетке в нужный момент. Фактически здесь имеет место так называемый эффект «структурного усиления», когда отдельные элементы этого природного механизма только «помогают» друг другу. А это однозначно приводит к интенсификации всех обменных процессов. Результатом этого являются ускорение развития корневой системы, как и выработка специальных ферментов, повышающих устойчивость растений к таким неблагоприятным факторам внешней среды, как засуха и заморозки. Одновременно с этим формируются и такие направления протекания процесса усвоения азота, которые не приводят к образованию нитратов. Конечным результатом всех этих взаимосвязанных и сложных процессов является ускорение синтеза хлорофилла, сахаров, витаминов, необходимых аминокислот, масел и т.д., а, значит, и формирование растений.

Второе явление – это увеличение проницаемости клеточной мембраны растений, что облегчает попадание питательных веществ внутрь клеток и ускоряет дыхание растений. Причем данный механизм действует весьма избирательно. Так, проницаемость иона калия увеличивается на два порядка, а натрия – только на один, что положительно сказывается на питании растений.

Наличие гуматов в почве фактически представляет собой кладовую, в которой хранится запас питательных веществ, выдаваемых растениям по мере потребности в них. Итогом этого является не только увеличение урожая и уменьшение сроков его созревания, но и повышение качества выращиваемой продукции, как и её экологической чистоты.

Вот лишь некоторые рекомендации и результаты их применения в суровых условиях Восточной Сибири.

Длина корней увеличивается в 2,5 раза, а стебля – в 2 раза.

* для просмотра в полный размер кликнуть на рисунок (откроется в новом окне)

Замачивание клубней картофеля перед посадкой в растворе гуматов концентрацией 5 мг/л (0,005%) – практически единственная обязательная операция обработки картофеля, которая приводила к увеличению количества и мощности побегов.

Обобщенные данные по увеличению урожайности ряда селхоз.культур при использовании жидких Иркутских гуматов на различных стадиях (замачивание семян перед посадкой в растворе гуматов при концентрации 40 мг/л (0.04%) течение 48 часов и последующее опрыскивание растений 4 раза за сезон раствором гуматов концентрацией 15 мг/л (0.015%)) представлены на рисунках ниже:

Результаты - весьма показательны: прирост урожайности составляет от 20 до 60%!

Также положительные результаты показал и опыт применения Иркутских гуматов в декоративном садоводстве и цветоводстве. Так, у цветов формируются более прочный стебель, образуется большее количество бутонов, увеличивается период их цветения, а сами цветы приобретают удивительную яркую окраску и лучшие декоративные качества.

Опыт применения гуматов при выращивании зерновых культур показал: увеличение кустистости в 1,7 раза, рост количества зерен на одном кусте в 1,24 раза и увеличение средней массы зерна в 1,1 раза. В совокупности это даёт возможность увеличения урожайности в 2,4 (!) раза. В итоге, как показали результаты конкретных экспериментов, применение Иркутских гуматов позволило поднять урожайность пшеницы в условиях Восточной Сибири до 50-58 ц/га (!).

Особо хотелось бы отметить, что в трудных условиях непогоды и даже при заморозках именно применение Иркутских гуматов позволило не только сохранить урожай ряда культур, но и увеличить его, как и ускорить созревание. Уникальность этих гуматов определяется также усиленным их воздействием на иммунную систему растений, стимулируя её и спасая тем самым и растения от заболевания. Подтверждением этому служит приведенный выше рисунок.

Все изложенные выше примеры использования гуматов в качестве удобрений при выращивании различных сельхоз. культур без какого-либо исключения однозначно подтверждают их полезность и эффективность. При этом «за кадром» остаётся вопрос определения рациональной нормы применения гуматов.

Путь к ответу на этот вопрос оказался весьма и весьма тернистым. Но, в итоге, используя современные методы тонкой спектроскопии, сибирским учёным удалось построить зависимость между параметрами спектров ЯМР (ядерного магнитного резонанса) воды, её структурой и концентрацией растворённых в ней гуматов. Тем самым, удалось установить и максимальный уровень структуризации воды, при котором сигнал кислорода молекулы воды оказывался наибольшим. А это имело место в интервале концентраций гумата 0,005 - 0,009%, когда сигнал кислорода молекулы воды возрастал в 2(!) раза. Фактически это означает, что гуматы придают воде уникальную структуру, характерную для «талой воды», обладающей, как известно, целебным действием не только на растения, но и на живые организмы.

Тогда же был установлен и другой интересный факт: при дальнейшем увеличении концентрации гуматов в воде сигнал кислорода молекулы воды начинал резко уменьшаться, а при достижении величины концентрации 0,025% оказывался уже равным исходному уровню, т.е. когда гуматы в почве вообще отсутствовали. Вывод очевиден: всё хорошо в меру и не всегда справедливо утверждение, что чем больше чем лучше. К этому следует добавить и то, что увеличение концентрации гуматов сверх оптимального уровня является экономически нецелесообразным решением, т.к. приводит к дополнительным и неоправданным расходам на удобрения.

Сибирскими учёными были проведены и другие не менее интересные исследования. Так, ими был произведен, в частности, сравнительный анализ химического состава и биологической активности гуматов различной природы и различных производителей.

И вот результат: Иркутские гуматы содержат в 3(!) раза больше биологически активных веществ, чем другие. А это означает, что критические нормы их применения должны быть уменьшены втрое (!). Поскольку существует два важных параметра, определяющих условия внекорневой и корневой обработки растений, то для Иркутских гуматов они соответственно равны: 0,01 %-ный раствор и 10-12 г/кв.м почвы. Понятно, что это обстоятельство является и свидетельством и существенно большей экономической целесообразности применения Сибирских гуматов.

Существует ещё одна обширная область, где проявляется особая роль гуматов в природе, это - система «гумат - почва». Именно гуминовые кислоты служат инициаторами образования новых природных комплексов, представляющих собой базу для питания растений. Все полезные для растений микроэлементы, являясь металлами с переменной валентностью, образуют с гуматами хелатные формы (хелат – от греческого слова «клешня»), позволяющие усваивать эти микроэлементы практически на 90 %. Благодаря этому достигается возможность снижения химической нагрузки на почву в несколько раз.

Но это - лишь одна сторона медали. А вторая - касается таких тяжелых металлов, как ртуть, свинец, хром, кадмий и ряд других. Попадание их в продукты земледелия, а затем в организм человека и животных приводит к весьма серьёзным заболеваниям. Так вот с ними гуматы образуют нерастворимые соединения, создавая тем самым преграду для их проникновения в клетку.

Интересный и обнадёживающий факт, подтвержденный фотосъёмкой из космоса: в регионах, где почвы богаты гуминовыми кислотами, удаётся сохранять экологическое равновесие, несмотря на интенсивную техногенную нагрузку.

И ещё об одной способности гуматов, позволяющей связывать в комплексы ионы железа и алюминия, избыточные количества которых в почве ряда промышленных регионов страны губительно сказывается на питании растений фосфором. При этом железо образует с гуматами комплексы, обеспечивающие транспортировку его в растения. Тогда как алюминий связывается с гуматами в нерастворимое соединение и, таким образом, происходит нейтрализация его вредного влияния на фосфаты.

Серьёзную проблему для ряда регионов страны представляют и остаточные явления применения различных пестицидов, используемых для борьбы с насекомыми, грызунами и прочими вредителями. Проведенные в стране крупномасштабные эксперименты показали, что и в этой ситуации применение гуматов оказалось весьма эффективным. Это позволило не только повысить урожайность, но и обеспечить экологическую чистоту продукции.

Таким образом, говоря о применении гуматов в растениеводстве при выращивании различных культур, можно с полной уверенностью утверждать следующее.

Иркутские ГУМАТЫ в почве – это поистине природная и уникальная КЛАДОВАЯ, где не только хранится удивительный и неповторимый запас питательных веществ, выдаваемых растениям по мере возникновения потребности в них, но и гарантированно обеспечивается высочайший уровень сохранения окружающей среды нашей планеты и здоровья человека.

Представленная в данном разделе информация касается как собственно Иркутских гуматов, так и их самостоятельного применения в качестве природного органического удобрения. Но в сфере наших интересов находится и использование гуматов ещё в одной более сложной системе: «гумат – куриный помёт – почва».

Особенностью данной системы является то, что среднее её звено: свежий куриный помет содержит наибольшее число полезных химических элементов (до 60), но одновременно он содержит и ряд компонент, которые являются весьма агрессивными. Это не позволяет непосредственно использовать его на данной стадии в качестве удобрения. Уменьшение агрессивности помёта принципиально может быть достигнуто путём его компостирования. Однако при этом помёт неизбежно теряет ряд своих положительных свойств. Так, например, уже практически в первые два месяца компостирования из него улетучивается до половины наиболее ценной его компоненты – азота, одновременно загрязняя и окружающую среду.

Отмеченные недостатки могут быть парированы при использовании технологии гранулирования помёта. При этом весьма перспективной и эффективной процедурой представляется проведение предварительной ферментации помёта раствором гуматов и его последующее ворошение в течение 8-10 часов. Это как раз и означает использование помёта в качестве среднего звена сложной системы «гумат – куриный помёт – почва».

При реализации такой технологии практически может быть достигнут следующий сверх эффект. Благодаря воздействию гуматов на куриный помёт, может быть увеличено процентное содержание ряда химических элементов, уже присутствовавших в помёте. Одновременно с этим он может быть обогащён и некоторыми элементами, отсутствовавшими в помёте ранее. Итогом этого является получение уникального по содержанию и полезности гранулированного куриного помета. Более того, учитывая различные потребности тех или иных сельскохозяйственных культур в химических элементах, представляется возможным, применяя для предварительной ферментации помета различные гуматы, соответственно получать и набор «целевых» удобрений.

Отмеченные выше уникальные свойства применения гуматов при выращивании различных сельхох. культур с не меньшим эффектом проявляются также и в птицеводстве, как и в животноводстве. Здесь они могут применяться уже в качестве кормовых добавок. Иллюстрацией этого служат результаты, приведенные на рисунке.

Они, в частности, показывают следующее. Применение гуматов в качестве кормовых добавок приводит к тому, что уже в течение всего одного месяца падеж птицы уменьшается вдвое, а прирост живой её массы возрастает более, чем на 20%. Имеются также вполне убедительные данные, свидетельствующие о том, что применение гуматов благотворно влияет как на надои, так и на качество молока.

Не менее убедительные результаты зафиксированы и при применении гуматов в сфере искусственного рыбоводства. Здесь также имеет место возрастание ежемесячного привеса рыбы на 17-36% и одновременно – заметное снижение её заболеваемости.