Биоудобрение Вермикс

     

 Добрый вечер! Как показала наша небольшая практика  (пока)  по применению  разработанного нами субстрата для  укоренения микроклонированных растений ( в частности осины), к  внесению   гуминовых кислот  необходимо подходить весьма осторожно. Проведенные опыты  показали, что  при внесении гумата калия  происходит смещение  рН в  кислотную сторону  и, в нашем случае, клоны  погибли. А на чистом субстрате  процесс укоренения  происходит вполне нормально, что видно  на фотографии ( к сожалению фото не загружается, в  связи с превышением объема)..

Вместе с тем, при выращивании рассады  огурцов жидкие гуминовые удобрения сработали вполне успешно. Только они, без внесения дополнительных минеральных удобрений, на абсолютно инертном субстрате  позволили рассаде  развиваться  вполне прилично, что видно на прилагаемой фотографии. 

Различные вытяжки из вермипродуктов, это полная неопределенность их химического состава. Там очень много переменных ( чей навоз, что использовано в качестве подстилки, степень ферментации  и т.д. и т.п.).  Высока вероятность  загрязнения  исходного продукта, как  химическими элементами , так и  биологическими веществами. Говорить о стабильности состава и свойств  очень даже  опрометчиво. 

Изменено 7 августа, 2020 пользователем Виктор 37

16 часов назад, Виктор 37 сказал:

Вместе с тем, при выращивании рассады  огурцов жидкие гуминовые удобрения сработали вполне успешно. Только они, без внесения дополнительных минеральных удобрений, на абсолютно инертном субстрате  позволили рассаде  развиваться  вполне прилично, что видно на прилагаемой фотографии. 

Сколько надо Вермикс (в мл, литрах, кг) чтобы вырастить рассаду в количестве 350шт. вот такого вида?

 

17 часов назад, Виктор 37 сказал:

Различные вытяжки из вермипродуктов, это полная неопределенность их химического состава. Там очень много переменных ( чей навоз, что использовано в качестве подстилки, степень ферментации  и т.д. и т.п.).  Высока вероятность  загрязнения  исходного продукта, как  химическими элементами , так и  биологическими веществами. Говорить о стабильности состава и свойств  очень даже  опрометчиво. 

Лить г***но в минеральную вату  смысл тогда в стерильном субстрате?

45 минут назад, BKB сказал:

более доступной растениям хелатной форме.

Можно обоснование данного утверждения?

Диссертация Соркиной Т.А. "Получение и применение биологически доступных соединений железа, стабилизированных гуминовыми веществами":

Dissertation_Sorkina_TA.pdf

Также мне попадалось вот это: 

Изменено 8 августа, 2020 пользователем BKB
Соединение сообщений.

Печально и сомнительно. Уместилось на одной странице (с.22)...

http://www.chem.msu.su/rus/journals/chemlife/fito.html

Ни гуматы, ни хелаты не способствуют.

https://agromage.com/book.php?id=18

Изменено 7 августа, 2020 пользователем M23

Олег, чему не способствуют?

Вы читали по своим ссылкам?) Глава 5.1 по второй ссылке как раз о том, о чем "своими словами" и "коротко" Кирилл Борисович написал.)

6 часов назад, Юлианна сказал:

Вы читали по своим ссылкам?) Глава 5.1 по второй ссылке как раз о том, о чем "своими словами" и "коротко" Кирилл Борисович написал.)

Цитата из главы 5.1

Цитата

Следует отметить, что процессы физико-химической адсорбции играют важную роль в поглощении растением микроэлементов. Приоритет в аккумуляции катионов из почвенных растворов с низким содержанием ионов принадлежит клеточным оболочкам, участвующим в создании запасного фонда микроэлементов в клетке. Прочному удерживанию поверхностью корня катионов металлов способствует отрицательный заряд клеточных стенок, обусловленный депротонированными карбоксильными группами полисахаридов. Клеточные стенки способны накапливать катионы металлов. Наибольшее накопление на поверхности клеточных стенок катионов происходит при их относительно невысоких равновесных концентрациях в растворах (табл. 5.2). Незначительное содержание в клеточной оболочке карбоксильных групп создает предпосылки для высокой потребности культуры в микроэлементах. Накопление микроэлементов на поверхности корней может происходить в виде малодоступных для транслокации в надземные органы растений соединений, что весьма характерно для минеральных, солей железа, образующего нерастворимые в воде гидроксиды в широком диапазоне «физиологических» значений pH растворов.

В составе хелатов катионные свойства металлов маскируются, что способствует снижению уровня их накопления на поверхности корня. Однако при малой концентрации металла в растворе электростатический фактор может лимитировать контакт корневых систем с обычно отрицательно заряженными молекулами хелата и нарушать процесс их метаболизации. На примере бора, ванадия, молибдена и других элементов установлено, что отрицательно заряженные поверхности клеточных стенок замедляют поглощение анионов микроэлементов из растворов с их пониженным содержанием. Возможно, различия в эффективности действия Fe-xeлатов в кислой среде обусловлены разными величинами их зарядов и, следовательно, их разной способностью адсорбироваться поверхностью корня.

Поэтому при «физиологических» значениях pH с увеличением числа карбоксильных групп в молекуле хелатирующего агента будет возрастать не только устойчивость образуемых хелатов, но и их отрицательный заряд. В группе аминокарбоновых хелатов (рис. 5.2), широко используемых в практике растениеводства, максимальные величины отрицательного заряда отмечены для комплексов Fe-ДТПА и Fe-ЭДТА, содержащих в своем составе наибольшее число карбоксильных групп. Относительно высокий отрицательный заряд этих комплексов — основная причина их слабой абсорбции корнями (рис. 5.4), а следовательно, и слабого антихлорозного действия. 

...

Основной путь адаптации к недостатку железа растений стратегии II связан с продуцированием корнями фитосидерофоров. (Более подробная информация по этому вопросу содержится в гл. 6.) Для ячменя (стратегия II) рост растений и содержание хлорофилла в листьях были выше на растворах (щелочная среда) со среднеустойчивыми хелатами, а для огурца (стратегия I) с высокоустойчивыми (рис. 5.4). При этом для огурца обнаружена сильная прямая корреляция содержания хлорофилла в листьях, а также биомассы с концентрацией в растворах водорастворимых форм железа.

Эти видовые особенности усвоения корнями Fe-хелатов в щелочных средах объясняются спецификой механизмов адаптации различных групп растений к Fe-дефициту. У растений стратегии I функционирование Fe-редуктаз и продуцирование протонов оптимально при pH 5 и подавляется в щелочной среде, а также в случае, если в корневой зоне нет подвижных форм железа. Фитосидерофорный механизм адаптации (стратегия II) в меньшей степени подвержен негативному воздействию высоких значений pH среды, что позволяет злакам эффективно усваивать железо, даже если в растворе практически нет его подвижных форм. Кроме того, из приведенных выше данных следует, что синтетические лиганды, формирующие высокостабильные комплексы, могут конкурировать с фитосидерофорами за катионы железа.

Водорастворимые формы железа вне конкуренции. Но хелаты гуминовые кислоты выступают конкурентом растениям в связывании таких форм, для извлечения которых растениям требуется дополнительный синтез ферментов. Про повышенную биодоступность хелатной формы явно речи не идет. Хелатную форму применяют т.к. водорастворимые могут быть фитотоксичны из за повышенной биодоступности.

Изменено 8 августа, 2020 пользователем M23

1 час назад, M23 сказал:

Цитата из главы 5.1

Ну-ну... вторая ссылка...))) Полностью глава 5.1, это как раз про то, о чем Кирилл Борисович говорил...

"

5.1. Свойства комплексов

5.1.1. Общие сведения. Химические свойства

Большей части микроэлементов в силу их физико-химических свойств присуща очень высокая реакционная способность к образованию комплексов (комплексонатов) с органическими веществами. Не случайно поэтому в растениях основное количество микроэлементов представлено в виде комплексных соединений. В почве комплексообразование также играет важную роль, определяя в значительной степени мобильность и доступность соединений микроэлементов растениям. Рассмотрение свойств комплексов необходимо для понимания многих процессов, происходящих с участием микроэлементов в системе растение-почва.

Первоначально термином комплекcоны, предложенным немецким ученым Г. Шварценбахом (1945), называли органические лиганды группы полиаминполиуксусных кислот, в составе которых находятся иминодиацетатные фрагменты, связанные с алифатическими и ароматическими радикалами. Позже к комплексонам стали относить аналогичные по строению и свойствам соединения с более широким спектром функциональных групп: алкилфосфоновые, алкиларсоновые, алкилсульфоновые, и атомов: фосфор (III), сера (II), селен (II), теллур (II). В настоящее время термином комппексоны обозначают обширную группу органических веществ с кислыми и основными донорными центрами, образующих с катионами металлов не менее двух замкнутых циклов. В зарубежной литературе большее распространение получили термины «хелаторы», «хелатирующие агенти». Термином хелат (от греческого chele — клешня), предложенным Г. Морганом (1920), или комплексонатобозначают циклические структуры, которые образуются в результате присоединения катиона к двум или более донорным атомам, принадлежащим одной молекуле хелатирующего агента.

Способность при взаимодействии с микроэлементами образовывать устойчивые циклические структуры физиологи растений рассматривают как наиболее важное свойство комплексонов. В реакциях комплексообразования участвуют такие структурные компоненты комплексонов как донорные атомы и их попарные связки — «клешни». Образование хелатного комплекса, например с микроэлементом, происходит только тогда, когда катион одновременно касается того и другого донорного атома. При этом хорда, соединяющая два соседних атома «клешни», не должна пересекать никаких других химических связей, а ее длина не должна превышать 0,4 нм. К центральному атому лиганды присоединяются двуцентровыми σ-, π-, δ-связями и многоцентровыми связями. Химическая связь между центральным ионом и лигандом образуется только при условии соответствия симметрии орбиталей металла (М) и лиганда (L), например, донорные орбитали (а или я) взаимодействуют с аналогичными акцепторными. При этом центральный ион может выступать в роли как акцептора, так и донора электронов.

Число атомов или их групп в молекуле лиганда, координируемое центральной частицей в данном соединении, называется координационным числом (КЧ). Если связи между ядром и лигандом двуцентровые, то КЧ равно числу образуемых центральной частицей связей, т. е. числу непосредственно связанных с ней донорных атомов лиганда. В обобщенном виде реакция образования хелата с участием металла (M) и лиганда (L) может быть представлена в следующем виде:

[M(H₂O)_x]ⁿ⁺+L^m- ↔ [M(H₂O_yL]^n-m+(x-y) H₂O

Количественной характеристикой этого равновесия служит термодинамическая константа устойчивости (β°)

где α — активность иона, γ — коэффициент активности иона. Термодинамическая константа равновесия — мера изменения стандартной свободной энергии Гиббса ΔG°, энтальпии ΔН° и энтропии ΔS° комплексообразования:

-RT In β° = ∆G°=∆H° - T∆S°

Определение коэффициентов активности ионов технически затруднено. Поэтому для количественной оценки реакции комплексообразования вместо термодинамических констант используют стехиометрические (концентрационные) константы устойчивости (К), выражающие отношение не активностей, а концентраций реагентов:

Сравнение концентрационных констант устойчивости между собой допустимо при одинаковой величине ионной силы раствора (р), создаваемой одним и тем же электролитом.

При расчете условных констант устойчивости вводят поправку на побочные реакции, например образование протонированных форм лиганда (НL, Н₂L ... Н_хL), гидроксокомплексов (М(ОН)L), гидролиз ионов металла (M(ОН)_х), протонированных комплексов (MHL):

где а_L(H), a_M(OH), a_ML— коэффициенты активности побочных реакций протонирования лиганда, образования гидроксокомплексов и гидроксокомплексонатов. Условная константа устойчивости является функцией pH и позволяет определять оптимальный интервал pH, при котором происходит комплексообразование с определенным катионом.

Важнейшее свойство хелатов — устойчивость к диссоциации на металл и лиганд, зависит от многих сопряженных между собой факторов, идентификация которых в чистом виде весьма затруднена. Наибольшее значение имеют природа хелатора и катиона. Существенное влияние на прочность хелатов оказывают гибкость молекулы лиганда, величина ее заряда, состав и число донорных центров, а также способы их сочленения в молекуле лиганда. К наиболее существенным характеристикам центрального иона относят степень его окисления и размер, строение электронных оболочек. Широкий диапазон изменения значений перечисленных параметров затрудняет выявление общих закономерностей устойчивости комплексных соединений, весьма разнообразных по составу. Вместе с тем для отдельных групп комплексонатов все же установлен ряд параметров, определяющих устойчивость хелатных комплексов: дентатностъ лиганда, размер хелатного цикла, электростатический фактор.

Дентатностъ лиганда. Под дентатностью, или координационной емкостью подразумевают число донорных атомов комплексона, образующих в данном соединении координационные связи. Иными словами, речь идет о количестве мест, которые занимает лиганд в координационной сфере конкретного хелатного комплекса. Истинная дентатностъ, проявляемая комплексоном в водном растворе по отношению к катиону, известна для ограниченного числа соединений. Обычно выражают зависимость Ig К_ML от потенциальной дентатности лиганда, рассматривая каждую донорную группу или атом как монодентатные. При сравнении констант устойчивости в ряду однотипных лигандов установлено, что с увеличением дентатности комплексонов устойчивость их хелатов, как правило, повышается до насыщения координационной емкости.

Размер хелатного цикла. Реакция комплексообразования между металлом и лигандом сопровождается замыканием циклов, одним из звеньев которых выступает ион металла (М). Устойчивость индивидуального хелатного цикла зависит от его размера и напряженности. Наибольшей устойчивостью характеризуются пяти- и шестичленные циклы.

Четырехчленные хелатные циклы наименее устойчивы. Низкая устойчивость последних обусловлена в основном стерическими эффектами, в частности увеличенной напряженностью валентных углов, измененной длиной связи и конформацией. Циклы с числом звеньев выше шести, как правило, малоустойчивы.

Электростатический фактор. В реакциях комплексообразования практически всегда действуют силы, которые рассматривают как чисто ионные. С возрастанием напряженности поля центрального катиона, увеличением его заряда и уменьшением радиуса устойчивость хелатных комплексов повышается. Донорные атомы с большими значениями отрицательного заряда характеризуются большим сродством к катионам. Поэтому протонированные комплексы, как правило, менее устойчивы к диссоциации по сравнению с их нормальными формами. Следует, однако, отметить, что соответствие параметров (донорно-акцепторных, стереохимических и др.) центрального иона и лиганда приводит к эффективному конкурированию ионов металлов с протонами за донорные атомы, которые в отсутствие ионов металлов в водных растворах не депротонируются (атом азота в пептидах) или депротонируются в сильно щелочной среде (пиррольный азот в имидазоле, гистидине, гетероатомы азота в пуриновых и пиримидиновых основаниях нуклеотидов). В результате рК депротонирования может снижаться на несколько порядков. Конкуренция металлов (Pb²⁺ > Pt²⁺ > Cu²⁺ > Ni²⁺ > Со²⁺ > Zn²⁺) с Н⁺ за азот пептидной группы снижает pH депротонизации с 13 до 3-6. Образование комплексов триптофана с Сu²⁺ может происходить даже в кислой среде (pH < 3), хотя в отсутствие этого иона его рК превышает 13. Понижение эффективного заряда катиона происходит и при появлении ионов гидроксила в составе комплексоната, что способствует его распаду.

Катионы переходных 3d-металлов, к которым относится значительное число микроэлементов, образуют в двухвалентном состоянии нормальные комплексы со многими комплексонами. Для большинства лигандов при обычных условиях сохраняется единый порядок изменения устойчивости комплексонатов (ряд Ирвинга-Вильямса):

Са²⁺ < Mg²⁺ < Mn²⁺ < Fe²⁺ < Со²⁺ < Zn²⁺ < Ni²⁺ < Cu²⁺.

Изменения констант устойчивости комплексов микроэлементов симбатны изменению энергии их 3d-атомных орбиталей.

В отличие от многих микроэлементов щелочноземельные и особенно щелочные элементы обладают значительно меньшей комплексообразующей способностью. Не случайно поэтому калий в растениях в основном содержится в виде свободных ионных форм. Изменение степени окисления 3d-элементов сопряжено с существенным уменьшением или увеличением устойчивости хелатов. Например, трехвалентные катионы марганца, железа, кобальта образуют с одними и теми же лигандами комплексы приблизительно на 10 порядков более устойчивые, чем двухвалентные катионы этих металлов.

Изменение состава донорных атомов и строения лигандного контура существенным образом влияет на общую устойчивость комплексонатов и на относительную селективность действия хелаторов на микроэлементы. Под селективностью подразумевается способность молекулы лиганда формировать комплексы с определенными ионами центральных атомов. Обычно аминокарбоновые комплексоны образуют более устойчивые комплексы, чем, например, лиганды с фосфоновыми группами. Однако селективность последних в раде случаев выше, чем селективность первых. Введение в контур лиганда серы вместо азота резко снижает значения K_ML и нивелирует различия между катионами переходных 3d-элементов.

Электростатический фактор не относится к определяющим при образовании комплексов с ковалентной связью, однако и в этом случае с увеличением степени окисления катионов устойчивость их комплексов, как правило, возрастает.

5.1.2. Комплексы микроэлементов в почвах и растениях

В почвах, особенно в их верхних корнеобитаемых горизонтах значительное количество микроэлементов находится в форме комплексных соединений с гуминовыми веществами. Химическая природа гуминовых веществ окончательно не установлена, что обусловлено их чрезвычайно сложной молекулярной структурой. По мнению большинства исследователей, гуминовые вещества представляют собой полимеры с широким интервалом молекулярно-массового распределения, их структурные фрагменты состоят из ядра ароматической природы и нерегулярных периферических открытых цепей. Длина соединительных цепей между структурными единицами в большинстве случаев соответствует сумме трех-пяти углерод-углеродных связей. В реакциях комплексообразования с металлами принимают участие карбоксильные и карбонильные функциональные группы, фенольные и спиртовые гидроксилы, азотсодержащие и другие структурные фрагменты гуминовых веществ. Высокая обменная емкость гумусовых веществ главным образом обусловлена карбоксильными и фенольными оксигруппами в их составе, выполняющими основную роль в образовании комплексов с ионами металлов.

Сведения об устойчивости соединений металлов с органическим веществом почвы весьма противоречивы. Приведем ориентировочные интервалы значений констант устойчивости (IgK) для гуминовых веществ [по: Орлов, 1990], где минимальные величины IgK измерены при pH 2-4, максимальные при pH 8-10.

Гуматы	lg К	Фулъваты	lg К	Фулъваты	lg К
ГК-Fe	2,4-9,8	ФК-Mg	1,2-2,1	ФК-Со	2,2-3,7
7,0-9,7	ФК-Аl	6,5	ФК-Ni	3,5-4,1
ГК-Zn	2,9-10,8	ФК-Са	2,0-2,9	ФК-Сu	3,2-8,7
ГК-Cd	6,9	ФК-Мn	1,5-3,8	ФК-Zn	1,7-9,3
ГК-Pb	8,7	ФК-Fe	5,1-6,1	ФК-Рb	3,1-6,1

Величины констант устойчивости варьируют в зависимости от почвенных условий, метода измерения и выбранных значений молекулярных масс. С повышением pH устойчивость органоминеральных комплексов, как правило, возрастает.

Определение строения соединений, образуемых в результате взаимодействия гуминовых веществ с металлами, входит в число наиболее трудных задач почвоведения. Органоминеральные комплексы почв весьма разнообразны по форме. Идентифицированы как внутри-, так и внешнесферные комплексы с металлами. В результате даже простые ряды сродства катионов к гуминовым кислотам могут существенно варьировать в зависимости от свойств почвы и методов исследования. Поэтому для прогнозирования взаимодействия металлов с гуминовыми веществами рекомендуется пользоваться частными рядами устойчивости органоминеральных комплексов, установленными для конкретных почв. Приведем примеры возможных взаимодействий металлов с гуминовыми и фульвокислотами (рис. 5.1).

Основной миграционной формой многих микроэлементов в почвах и природных водах являются относительно прочные растворимые фульватные комплексы анионного типа. Эти соединения играют важную роль в минеральном питании растений. В результате экспериментов с ⁵⁹Fe, например, было установлено, что при оптимальных концентрациях доступность растениям Fe-фульватных комплексов сопоставима с доступностью Fe-цитрата.

Во взаимодействии с металлом участвуют амино- и карбоксильные группы, а также группы, встречающиеся в боковых цепях, например в серине и тирозине ОН-, в цистеине SH-группа. Некоторые аминокислоты, имеющие в боковой цепи электрондонорную группу, способны играть роль тридентатных лигандов по отношению к металлу. Форма и размеры боковой цепи определяют пространственные эффекты в реакциях хелатирования.

Пептиды представляют собой производные аминокислот, образующиеся в результате конденсации двух и более аминокислот, сопровождающейся выделением воды. В пептидах донорами электронной пары для иона металла могут быть кроме аминной и карбоксильной групп азот пептидной связи и сера. Реакции комплексообразования с участием пептидов играют важную роль в механизмах устойчивости растений к действию высоких концентраций металлов.

Известны две основные группы пептидов, способных существенно снижать фитотоксичность металлов: металлотионеины и фитохелатины.

Металлотионеины представляют собой низкомолекулярные полипептиды, богатые цистеином, он и обладает высоким сродством к меди. Этот металл индуцирует образование металлотионеинов. Уровень экспрессии гена МТ 2, кодирующего синтез металлотионеинов, коррелирует с устойчивостью растений к меди.

Фитохелатины также относятся к группе низкомолекулярных пептидов, обогащенных цистеином. Они могут участвовать в детоксикации не только меди, но и кадмия.

В белках донорные атомы для ионов металлов такие же, как и в пептидах. Строение важнейших ферментных белковых комплексов рассмотрено выше (см. 3.2).

В последнее время интенсивно изучаются реакции комплексообразования с участием нуклеиновых кислот и нуклеотидов. В формировании хелатных структур могут принимать участие атомы азота азотистых оснований, кислород фосфатных групп и гидроксильных групп рибозы. При взаимодействии катионов металлов с фосфатными группами возможно формирование структур нескольких типов:

• Хелатный комплекс с двумя атомами кислорода одной фосфоновой группы, формирование которого сопровождается образованием четырехчленных циклов. Такие циклы довольно устойчивы только с катионами большого радиуса:

  

• Восьмичленные циклы, образующиеся в случае взаимодействия катиона металла с атомами кислорода двух фосфатных групп одновременно, которые могут упрочняться внутримолекулярными связями с участием молекул воды:

  

• Полимерные структуры, в которых лиганд служит мостиком между катионами. В этой реакции комплексообразования могут быть задействованы все три атома кислорода фосфатной группы.

Важная роль в регуляции поглощения и транспорта микроэлементов в системе растение—почва принадлежит комплексам микроэлементов с органическими кислотами. В реакциях комплексообразования участвуют карбоксильные, спиртовые и кетогруппы органических кислот. Информация о влиянии органических, а также аминокарбоновых кислот на питание растений микроэлементами приведена ниже (см. гл. 6)."

:

 

Прочесть не удосужились. Да, в основном растения в ОГ потребляют в хелатной форме, она ее биодоступность значительно ниже.

Марите, влияние гуматов при введении в растворы и "прибавка урожая" на мой взгляд столь незначительны, что ранее нас учили в этом случае говорить - "экономическая эффективность препарата/метода не достаточна для его активного и широкого применения в промышленном производстве". Даже прибавка урожая и полученная от этого прибыль не покрывают элементарные расходы на закупку гумата.

А отчет какой-то "странный", потому как размещен на сайте производителя в продвиженческих и рекламных целях.

Нет доверия к таким документам. Он составлен неправильно, полно ляпов. Не верю.

а главное - даже для органических удобрений есть показатели состава - виды гуминовых кислот, их процентное отношение и т.п. - в конкретном препарате со стабильным составом это вполне можно в лаборатории померить и указать в информации про препарат

по поводу смысла применения гуматов - в полевой агрономии последнее время нарастает тенденция применения некоторых видов гуматов для сокращения срока восстановления растений после агрохимической обработки от вредителей и при заболеваниях

исследований такого типа в теплицах в России вроде бы пока не проводили - возможно это будет интересным проектом для адекватного производителя гуминового препарата и тепличного хозяйства с сильной агрономической командой