Надсучасні концепції живлення, світові гранди добрив - що доступно й ефективно в Україні
Журнал «TERRA ЗЕМЛЯ» № 1(1) 2021
Сьогодні агровиробники стикаються з величезними проблемами на різних етапах вирощування культур. Дедалі гостріше ці загрози посилюються кліматичними змінами. Інтенсифікація агровиробництва призводить до втрати родючості ґрунту та дисбалансу поживних речовин (якості ґрунту). Концепція живлення поєднує у собі ряд рішень з вирощування різних культур, адаптованих до різних ґрунтово-кліматичних умов. Це, зокрема, включає використання новітніх видів добрив чи спеціальних добавок, а також біостимуляторів різного спектру дії.
Добрива з повільним вивільненням поживних елементів живлення. Вони забезпечують поступове та стабільне засвоєння поживних речовин протягом 10 тижнів і більше. До них належать наступні удосконалені формуляції добрив чи добавки, що покращують ефективність традиційних видів добрив.
1. Використання спеціального тонкошарового полімерного покриття гранул сечовини. Полімерне покриття захищає гранули від руйнування (стирання) під час транспортування. За рахунок осмосу вода дифундує через полімерний шар та повільно розчиняє гранулу сечовини. Протягом багатьох тижнів або кількох місяців сечовина повільно розчиняється, забезпечуючи рівномірний, контрольований розподіл азоту протягом вегетаційного періоду. Після повного розчинення сечовини, ця полімерна оболонка розкладається ґрунтовими мікробами, що характеризує дану технологію як високоефективною та екологічно чистою.
2. Інгібітори нітрифікації (диціандиамід, нітрапірин, пронітридин та ін.). Механізм дії цих хімічних сполук полягає в пригніченні активності бактерій роду Nitrosomonаs, з допомогою яких відбувається процес нітрифікації – перетворення амонійної форми азоту NH4+ в нітратну NO3-.
Пригнічуючи процеси нітрифікації, інгібітори знижують втрати азоту до 50 % внаслідок зменшення вимивання нітратів та виділення газоподібних сполук в атмосферу. Азот при цьому залишається у верхніх шарах ґрунту, що збільшує його доступність для рослин. Тривалість дії інгібіторів нітрифікації залежить від різних чинників і в середньому складає від 6 до 10 тижнів. Підвищення ефективності використання азоту призводить до збільшення врожайності кукурудзи на 10 % та озимої пшениці на 5 %.
3. Інгібітор активності ферменту уреази N (n-бутил) триаміду тіофосфорної кислоти, який додається до добрива на основі сечовини, значно знижує активність ферменту уреази в точці контакту добрива з ґрунтом або рослиною, а не з усім ґрунтовим профілем. Це заважає розкладанню сечовини до появи перших значних опадів не пригнічуючи ґрунтову мікрофлору. Дослідження показують, що використання сечовини, обробленої інгібіторами уреази, може зменшити втрати аміаку на 50–90 %.
4. Використання спеціальних гранульованих добрив, які практично не розчиняються у воді та вивільняють поживні елементи лише у відповідь на органічні кислоти (цитрати), які виділяються корінням. Тобто живлення відбувається на вимогу самих рослин. Дана технологія забезпечує безперервне вивільнення поживних речовин, доступних для рослин, протягом усього сезону, мінімізуючи їхнє зв’язування, вимивання чи промивання.
Стартові рідкі добрива чи мікрогранули (POP-UP). Ці добривавносять у тісному контакті з насінням зернових культур. Крім своєї безпечності, вони мають високий коефіцієнт доступності для рослин. Рідкі добрива характеризуються меншою залежністю від вологості ґрунту на момент внесення. Для їх розчинення необхідно значно менше вологи, оскільки солі вже знаходяться в розчиненому стані. Мікрогранульовані стартові добрива швидше розчиняються за оптимальної вологості ґрунту ніж традиційні гранульовані.
Висока ефективність стартових добрив обумовлена поєднанням готових формуляцій NPK з мікроелементами, комплексом біологічно активних добавок чи мікрооргізмів. Відомо що, внесений фосфор швидко фіксується в ґрунті катіонами металів, в результаті чого значна його кількість стає недоступною для рослин. Для фосфорних добрив розроблені спеціальні добавки які зменшують зв’язування фосфатів у ґрунті. До них належать водорозчинні продукти різних кислот – гумінової, фульвової, поліаспарагінової та сополімери малеїнової і ітаконової кислот. Ці речовини збільшують катіонообмінну здатність ґрунту та обмежують реакції зв’язування фосфору в зоні смуги внесення добрив, що встановлено вченими з факультету ґрунтознавства Університету Північної Кароліни (США)
Останнім часом в України відчутно збільшився попит на рідкі комплексні добрива, зросла кількість виробників. Однією із популярних торгових марок РКД є ЯРИЛО. Компанія займається виробництвом сучасних формуляцій рідких стартових добрив, які, у своєму складі, крім азоту, фосфору і калію містять сірку, цинк та бор. Заслуговують на увагу РКД виготовлені за технологією Full Access P, що запобігає зв’язуванню фосфатів катіонами металів та підвищує коефіцієнт використання цих добрив.
Застосування біостимуляторів потенційно новий підхід до регулювання та модифікації фізіологічних процесів у рослинах для стимулювання їхнього росту, пом'якшення стресового навантаження, і, у кінцевому результаті, збільшення врожаю. Розробка таких продуктів є досить популярним та прогресуючим напрямком у всьому світі. Біостимулятори відрізняються від традиційних добрив тим, що крім мінеральних елементів живлення, містять у своєму складі різноманітні органічні сполуки. Збалансований вміст цих сполук, з урахуванням оптимального терміну їх застосування на рослинах, визначає ефективність продукту.
До основних біологічно активних сполук відносяться фітогормони, екстракти морських водоростей, амінокислоти та інші органічні сполуки і кислоти. Гормон рослини ауксин є ключовим регулятором багатьох аспектів росту та розвитку рослин, включаючи поділ та розтягування клітин, диференціацію, тропізм, верхівкове домінування, старіння, абсцисію та цвітіння. Цитокініни головним чином відповідають за поділ клітин, крім того, що впливають на багато інших процесів, таких як розвиток судин, верхівкове домінування та мобілізація поживних речовин, особливо при взаємодії з ауксинами.
Серед вітчизняних біостимуляторів слід відзначити ЯРИЛО Активний старт PRO і Продуктивний ріст. Ці продукти вирізняються високою ефективністю та містять у своєму складі витримане співвідношення ауксину і цитокініну.
Гіберелова кислота впливає на процес проростання насіння, активуючи гідролітичні ферменти, такі як α-амілаза та протеаза, які активно діють на використання запасних речовин насіниною та полегшують мобілізацію ендосперму. Крім того, вони сприяють виходу зі стану спокою насіння, подовженню та росту стебла, поділу клітин та збільшенню площі листків.
Біостимулятори, що застосовуються при обробці насіння, містять цитокінін, ауксин та гіберелову кислоту. Таке поєднання фітогормонів збільшує відсоток проростання насіння, висоту рослин та площу листкової поверхні.
Брасиностероїди – гормони , що викликають широкий спектр позитивних фізіологічних та морфологічних змін у рослинах – стимуляція процесу цвітіння, швидке дозрівання плодів, синтез нуклеїнових кислот і білків, асиміляції вуглеводів та активація фотосинтезу. Брасиностероїди підтримують нормальне функціонування імунної системи рослини, особливо за несприятливих умов (низькі температури, морози, перезволоження, посуха, хвороби, негативна дія гербіцидів, засолення ґрунту).
Тріоконтанол - універсал серед фітогормонів. Його можна додавати в будь-яке добриво, незалежно від стадії розвитку рослини. Його застосування значно підвищує вміст хлорофілу у листках, посилює розвиток кореневої системи, прискорює основні метаболічні процеси, такі як фотосинтез, активність ферментів, засвоєння поживних речовин, засвоєння СО2 та інше. Тріоконтанол належить до групи ауксинів і є одним з небагатьох гормонів, які транспортуються по стеблу рослини.
Екстракти водоростей підвищують урожайність, позитивно впливаючи на ріст рослин та їхню адаптацію до стресів. Саргасум (Sargassum) - джерело альгінової кислоти, необхідної для утримання вологи рослиною, і цитокінінів. Ламінарія (Laminaria) - джерело полісахариду ламінарину. Його основною функцією є потовщення клітинних стінок та підвищення стійкості рослин до хвороб. Фукус пухирчастий (Ascophyllum Nodosum) – джерело манітолу, альгінової кислоти і фітогормонів. Вона містить великий набір макро- і мікроелементів в органічній формі. Mанітол це потужний природний хелатуючий агент. Він сприяє швидкому проникненню катіонів в рослину і їхньому ефективному засвоєнню.
Збільшення кількості та якості врожаю відмічається за позакореневого внесення амінокислот рослинного походження, отриманих шляхом ферментативного гідролізу. L-глутамінова кислота є досить важливою амінокислотою, яка впливає на синтез хлорофілу, а також відповідає за регулюючу функції вуглецю та азотний обмін. З глутамату синтезуються аргінін та орнітин, які в свою чергу забезпечують синтез поліамінів, що мінімізують стресове навантаження на рослини. L-гліцин є хелатуючим агентом для мікроелементів та з нього синтезується пірол – складова частина хлорофілу. L-пролін – підвищує вміст хлорофілу, покращує процес запилення і регулює водообмін. L-аргінін - це амінокислотний будівельний матеріал для поліамінів, виробництво яких збільшується під час екологічних стресів (посухи, спеки та засолення ґрунту).
Найбільш концентрованим продуктом, що виробляється в Україні є ЯРИЛО Аміно Мікс. Він містить у своєму складі збалансовану кількість вільних L-амінокислот, органічні кислоти та цитокінін що забезпечує потужний захист рослин від стресів.
Піроглутамінова кислота сприяє зниженню стресу в умовах посухи або низьких температур. Вона є сигнальною сполукою в метаболізмі азоту, збільшуючи його асиміляцію, синтез амінокислот і білків, що підвищує толерантність до стресів.
5-амінолевулінова кислота (5-ALA) – сполука, яка синтезується самою рослиною, але обмежена швидкістю метаболізму. Вона необхідна для виробництва хлорофілу. За її участі рослини синтезують більше цукрів, збільшується поглинання добрив та підвищується стійкість до стресів.
Мікроорганізми – живі бактерії чи гриби (Bradyrhizobium sp., Bacillus megaterium, Trichoderma atroviride та ін.) або інактивовані мікроорганізми і їх метаболіти (Lactobaccillus spp.). Їхнє застосування сприяє підвищення доступності поживних елементів за рахунок виділення органічних кислот кореневою системою і розчинення важко доступних речовин у ґрунті, стимулює фіксацію азоту, посилює стресостійкість та знижує ураженість рослин хворобами. Мікробні препарати, виготовлені на основі мікроорганізмів, використовуються у поєднанні з рідкими (КАС, РКД) чи сухими добривами підсилюючи дію останніх. Ефективність таких сумішей можлива за умов використання технологій, що забезпечують високу та тривалу життєздатність бактерій.
Хітозан – природній біоактивний полісахарид, який володіє цілим рядом стимулюючих властивостей. Він стимулює ріст рослин та сприяє стійкості рослин до ураження хворобами. Крім цього, хітозан підвищує фотосинтетичну активність, толерантність до посухи і спеки та посилює активність антиоксидантних ферментів.
Хелати та поверхнево-активні речовини використовуються для покращення утримання та проникності активних компонентів добрива в рослини. Широкої популярності набули ПАР на органічній основі рослинних олій чи модифікацій молекул цукрів. Певно перевагою серед усіх комплексонів відзначається гідроксиетилідендифосфонова кислота (HEDP), яка під дією світла розкладається до фосфатів, що забезпечують живлення рослин. Даний хелат стабільний за широкого діапазону рН робочого розчину від 4,5 до 11. Імінодибурштинової кислота (IDHA) – хелат, що вирізняється високим ступенем біодеградації, на відміну від EDTA яка хоча і має високу стабільність, але здатна накопичуватися у екосистемах та негативно впливати на розвиток рослин за стресових умов.
Головним трендом в живленні рослин є максимальне розкриття генетичного потенціалу через активацію фізіологічних процесів, підвищення стресостійкості, імунітету, активація захисних механізмів та покращення поглинання поживних речовин. Постійно розробляються та впроваджуються нові покоління добрив та біостимуляторів, які включають в себе новітні сировинні компоненти, що забезпечують надвисоку ефективність за наднизьких дозах.
Обсяг використання біостимуляторів продовжує збільшуватися, набуваючи все вагомішого значення у вирощуванні сільськогосподарських культур, сприяючи збільшенню врожайності в умовах глобальних кліматичних змін та зростаючого світового попиту населення на продукти харчування. Використання сучасних формуляцій добрив та їхніх компонентів в агрономічних програмах продовжує зростати у всьому світі. З 2019 року на світовому ринку відмічається щорічний ріст виробництва та використання біостимуляторів на рівні 13,4 % і до 2025 року може досягнути 4,47 мільярда доларів США.
В останні роки також швидко зросла кількість компаній, що виробляють біостимулятори основними споживачами яких є країни ЄС та США. Ключовими компаніями-виробниками на світовому ринку є – Valagro (Італія), COMPOEXPERT, BASF (Німеччина), Stoller (США), Biolchim (Італія), Haifa (Ізраїль), Isagro (Італія),Novozymes (Данія), Italpollin (Італія), SapecGroup (Іспанія), Koppert(Нідерланди), MicromixPlantHealthLtd. (Великобританія), BioAg Alliance (США) та STK (Ізраїль).