Главная О компании Инновации Контакты

Микрогуматы и возможность получения экологически безопасной продукции растениеводства

 

     Деградация агробиоценозов и экосистем различного уровня обусловлена нерациональным применением удобрений, средств защиты растений, биологически активных и генетически модернизированных (ГМ) продуктов, разрушением почв под влиянием механических обработок, поступлением в почву отходов сельскохозяйственного производства и сельских поселений, нефтепродуктов и отходов переработки сельскохозяйственной продукции. Бесконтрольная интенсификация сельскохозяйственного производства приводит к нарушению почв, вод, приземного слоя воздуха, растительного покрова, биоты, ландшафта. Отмечена тенденция к накоплению в экосистемах таких загрязнителей, как тяжелые металлы, радионуклиды, микотоксины (яды грибов), фитотоксины (яды растительного происхождения), пестициды, нитраты, нитриты и т.д. Происходит изменение свойств, процессов и режимов, трофических (пищевых) цепей, саморазвития и саморегулирования экосистем и подсистем, связанных с изменением аккумуляции, трансформации и миграции вещества, энергии и биоинформации.

     Нарушение экологических законов при использовании земель приводит к падению плодородия почв, к загрязнению водной среды, к снижению качества сельскохозяйственной продукции. Качество сельскохозяйственной продукции предопределяется отсутствием каких-либо загрязнителей, способных вызвать острые или хронические изменения в состоянии здоровья человека.

     Из большинства веществ, поступающих в окружающую среду из антропогенных источников, особое место занимают тяжелые металлы. Проблема тяжелых металлов в современных условиях производства глобальная, т.к. они являются генетическими ядами, поскольку аккумулируются в организме с отдаленным эффектом действия, проявляющимся в наследственных заболеваниях, умственных расстройствах, вызывая сердечнососудистые заболевания, тяжелые формы аллергии, канцерогенный и эмбриотропный эффект у организма, поэтому необходимы соответствующие меры по предотвращению загрязнения окружающей среды. Все тяжелые металлы обладают высокой токсичностью, миграционной способностью, а также канцерогенными и мутагенными свойствами. Особую тревогу вызывает загрязнение почвы и воды редкими и рассеянными элементами, обладающими биоцидными свойствами, такими как Pb, Hg, Cd, As, Cr.

     Стремление получать высокие урожаи, нарушения в технологии ведения хозяйства и увеличение норм внесения азотных удобрений приводит к повышению уровня нитратного азота в почве и растениях. Все это снижает биологическую ценность продуктов питания и кормов и оказывает негативные последствия на человека и животных. Еще в 1940-х годах была выявлена связь содержания нитратов в продуктах питания со своеобразным болезненным состоянием людей, выражавшимся в синюшности кожи и слизистых оболочек, что, в конечном счете, приводило к нарушению кислородного обмена. Нерациональное использование минеральных удобрений и увеличение концентрации нитратов в почве и воде становятся опасным экологическим фактором.

     Гумус или гуминовое вещество является основой плодородия почв. Гумус аккумулирует в почве азот, кислород и микроэлементы, формирует структуру почвы, регулирует реакции ионного обмена и условия питания живых организмов путем изменения растворимости минеральных компонентов. К сожалению, под воздействием антропогенных факторов интенсивных агротехнологий количество гумуса в почве сокращается, падает природная способность почв к самовосстановлению, падает естественная буферность почв. Согласно подсчетам, в мире были потеряны около двух миллиардов гектаров плодородных сельскохозяйственных почв. Потери земель вследствие засоления за последние триста лет составили около ста миллионов гектар, и примерно такая же площадь сейчас занята почвами с пониженной продуктивностью. Утрата гумуса, от которого зависят практически все важнейшие свойства почв, особенно быстро протекает в последние десятилетия.

     Пестициды, широкий класс химических веществ без которых немыслимы современные интенсивные агротехнологии, представляют страшную опасность для людей и животных, так как, накапливаясь в организме, меняют естественные обменные процессы на клеточном уровне, что в итоге приводит к снижению иммунитета и, как правило, летальному исходу объекта накопления. По данным ученых США, в период 84-95 годов в тканях человека в 15 раз увеличилось содержание остатков гербицидов и пестицидов. Постоянное применение пестицидов приводит к мутагенным изменениям в грибах, они становятся устойчивыми к самым сильным химическим ядам. Результатом такой практики является увеличение количества применяемых пестицидов.

     Антропогенное воздействие, связанное с попаданием в почву радионуклидов, также представляет скрытую экологическую опасность, так как ионизирующие излучения обладают высокой биологической активностью. Они способны вызвать ионизацию любых химических соединений биосубстратов, образование активных радикалов и этим индуцировать длительно протекающие реакции в живых тканях. Поэтому результатом биологического действия радиации является нарушение нормальных биохимических процессов с последующими функциональными и морфологическими изменениями в клетках и тканях.

     Но все эти опасности представляются ничтожными по сравнению с опасностью искусственного внедрения ГМ растений в агробиоценозы и трофические цепочки людей, животных и растений.

     Масштабное выращивание ГМ – растений приводит к драматическим изменениям агробиоценоза посевных площадей и прилегающих территорий. Вместо ожидаемого уменьшения применения минеральных удобрений и пестицидов при выращивании ГМ – растений на практике происходит значительное увеличение применения минеральных удобрений и химических средств защиты растений. При этом, как правило, трансгенные организмы вытесняют природные, препятствуя сохранению и восстановлению естественного биологического разнообразия и баланса. Это представляет доказанную угрозу экологической безопасности государства. 75% трансгенов, направляемых на сертификационные испытания, не получают разрешения на использование в качестве продуктов питания. Доказано, что некоторые виды трансгенов токсичны, являются причиной аллергических реакций и вызывают подавление активности иммунной системы. В США в 4-5 раз увеличились аллергические заболевания, а в Скандинавских странах, где категорически запрещены трансгенные организмы, аллергические заболевания постоянно снижаются. Использование генно модифицированных организмов (ГМО) в качестве продуктов питания с течением времени приводит к росту онкологических, сердечно-сосудистых, нейро-дегенеративных, аутоиммунных заболеваний, вплоть до изменения психики и поведения человека. Таким образом, ГМО представляет реальную угрозу биологической и продовольственной безопасности, как отдельных стран, так и всего мирового сообщества.

     Столь пессимистичная картина развития сельского хозяйства вынуждает поставить вопрос, неужели человечество обречено и нет никакого выхода?

     Изучение сложившейся агроэкологической обстановки и анализ сегодняшнего состояния аграрного производства говорит, что выход из создавшейся ситуации существует и находится в области биологизации сельского хозяйства.

     Получения экологически безопасной продукции невозможно без проведения эко мониторинга. Токсиканты различной природы мигрируют, поглощаются растениями и поступают в пищевые цепи. Простейший эко мониторинг должен оценить уровень загрязнения окружающей среды. Без его проведения невозможно рекомендовать какие-либо мероприятия по восстановлению экосистемы.

     Агротехнические приемы получения экологически безопасной продукции являются самыми дешевыми и доступными. Применяя такие агротехнические приемы, как известкование, тщательно сбалансированное внесение минеральных и органических удобрений, использование биологически активных веществ можно на разных стадиях производства свести к минимуму вероятность накопления основных токсикантов в почве, а, следовательно, и в растениеводческой продукции.

     Использование агротехнических методов борьбы основано на взаимоотношениях, которые существуют между растениями, вредителями и внешней средой. Под влиянием агротехнических мероприятий создаются неблагоприятные условия для развития и размножения вредителей, болезней и сорняков и благоприятные условия для роста и развития культурных растений. Агротехнический метод при своем осуществлении не требует специальных затрат. В связи с этим агротехнические мероприятия являются наиболее экономически выгодными. Наибольшее значение из агротехнических мероприятий, с точки зрения защиты растений, имеет севооборот, обработка почвы, система удобрений, борьба с сорняками, сроки и способы посева, уборка урожая.

     Важную роль в биологизации сельскохозяйственного производства играет полноценное микроэлементное питание и благоприятная для растений микробиологическая ситуация. Как быстро и эффективно доставить питательные вещества и микроэлементы в клетки листа? Как снизить применение минеральных удобрений при увеличении урожайности? Ответ на эти вопросы лежит в области молекулярного воздействия на клеточную мембрану гуматов.

 

Что такое микрогуматы

 

     Впервые гуминовые вещества были выделены в конце 18 века Ф.Ахардом, который действием раствора щелочи на почву и на торф получил темно-бурый раствор. Много внимания гуминовым веществам уделили Л.Вокелен (L. Vauquelin), Т.Томсон (T. Thomson) и великий шведский химик Я. Берцелиус (Yens-Yakob Berzelius). В 1981 году было принято решение о создании Международного общества по изучению гуминовых веществ (International Humic Substances Society - IHSS). Этот шаг говорит о той значимости, которую придает международная научная общественность проблеме гуматов.

     Многими исследователями было установлено, что различные гуминовые вещества, особенно гуминовые кислоты и их соли, могут стимулировать прорастание семян, активизировать дыхание растений. Гуминовые вещества активизируют почвенную биоту, нормализуют структуру микробного ценоза, блокируют, таким образом, появление микотоксинов и загрязнение ими продуктов питания.

     Точных молекулярных формул для гуминовых веществ не существует, все предложенные варианты имеют характер схем, они гипотетичны, поскольку учитывают только состав соединений и некоторые их свойства, тогда как расположение атомов и атомных групп остается при этом неизвестным. Получить мономолекулярные фракции гуминовых веществ пока не удалось. Поэтому к ним оказались неприменимыми те методы и приемы, которые обычно используют для создания формул природных и высокомолекулярных органических соединений.

     Все гуминовые вещества высокомолекулярные соединения, хотя дискуссии о величине молекулярных масс (ММ) продолжаются. В 1920-е годы ММ гуминовых веществ считали равной порядка 1400 единиц атомного веса (е.а.в.). После развития химии высокомолекулярных соединений и появления новой аналитической техники стали считать, что ММ фульвокислот близки к 10-15 тыс. е.а.в., а гуминовых кислот - от 20-30 тыс. до 100-150 тыс. е.а.в.

     В целях увеличения биологической активности гуминового вещества, используя нано технологические методы молекулярного дробления, в 1990-х годах удалось раздробить молекулы гуминового вещества на более мелкие фракции – назовем их микрогуматы.

     Синтез и реструктуризация - оборотная сторона разрушения в микромире. Части молекул, микрогуматы, оставшиеся после разрушения под действием не химических, а физических воздействий, становятся весьма активными, так как на границе разрушения образуются свободные молекулярные связи. К этим свободным связям присоединяются микроэлементы, и даже мелкие белковые молекулы из той среды, в которой происходит процесс дробления.

     Таким образом, полученные микрогуматы являются маленькой частью естественной молекулы гуминового вещества. При этом микрогуматы несут на себе биологически активные вещества. Микрогуматы, как в прочем и гуминовые вещества в целом, не являются питательными элементами, а выполняют только функции проводника питательных элементов, присоединенных к ним. На сегодняшний день не существует единого мнения по поводу взаимодействия гуматов с клеточной мембраной, но однозначно можно констатировать следующее:

     - чем мельче молекулярное объединение, несущее на себе питательные и биологически активные вещества в клетку, тем меньше энергии тратит клетка на такое перемещение;

     - микрогуматы, являющиеся частью природных молекул гуминового вещества, воспринимаются клеткой как естественные, природные образования, не накапливаясь при этом в организме, как это происходит с искусственными нано трубками.

     Основываясь на вышеизложенных принципах, используя микробиологические технологии и нано технологические методы дробления, в конце прошлого века в Литве начато опытное производство органического удобрения Терра Органик с микрогуматами.

 

Что собой представляет Терра Органик

     Жидкое органическое антистрессовое удобрение Терра Органик производится в JSC “Aljara” (Lithuania) из натурального, экологически безопасного сырья, которое проходит обработку, предписанную правилами ЕС 1774/2002. На протяжении 7 лет Терра Органик проверялся в сертифицированных лабораториях Литвы, Турции, Египта и России. Испытания показали, что содержание потенциально токсических элементов, биологических и химических токсикантов не превышало норм регламентов ЕС 2092/91 и ЕС 834/2007.

     Терра Органик – это натуральный комплекс органических и минеральных соединений, обладающих высокой биологической активностью. Биологическая активность этих комплексов зависит от соотношения в них ионов металлов, гуминовых кислот в форме микрогуматов, природных ферментов и ростовых веществ. Полезные почвенные микроорганизмы и их метаболиты повышают эффективность действия Терра Органик на растения.

     При производстве Терра Органик используются технологии деструкции и реструктуризации стохастических молекул гуминового вещества, основанные не на химическом, а исключительно на физическом воздействии. В результате в составе Терра Органик присутствуют микрогуматы с присоединенными микроэлементами и биологически активными веществами природного происхождения.

     Кроме этого Терра Органик содержит споры агрономически ценной микрофлоры с присущими ей метаболитами, что усиливает действие Терра Органик на растение микробиологической составляющей.

     Результаты лабораторных исследований и крупномасштабных полевых опытов, проводимых в последние 10 лет, показали, что Терра Органик является отличным антистрессовым препаратом природного происхождения.

     В результате воздействия Терра Органик на листовую пластину происходит интенсификация процесса ферментативной адаптации растения к стрессовым условиям. При этом споры агрономически ценной микрофлоры, попадая на листовую пластину и развиваясь на ее поверхности, предохраняют клетку от проникновения фитопатогенов различной этиологии. Возникает двойной эффект; с одной стороны применение Терра Органик восполняет недостаток питательных и биологически активных веществ, а с другой стороны, микрофлора препятствует проникновению возбудителей инфекционных заболеваний в клетку растения.

     При засухе подвижность микроэлементов в ризосфере снижается, поэтому опрыскивание раствором Терра Органик листьев позволяет растениям получить на клеточном уровне необходимые микроэлементы для поддержания ферментативной активности в листовой пластине. Растение не тратит энергию на получение из почвы и перемещение по стеблю к листьям питательных и биологически активных веществ. При опрыскивании Терра Органик попадает непосредственно на листовую пластину и взаимодействует напрямую с клеткой листа.

     В результате воздействия Терра Органик на растение повышается содержание пролина аминокислоты, которая может образовывать агрегаты, ведущие себя как гидрофильные коллоиды и способствующие удержанию воды в клетке.

     Из-за неблагоприятных воздействий растения испытывают стресс, в результате которого возникают конкурентные отношения за физиологически активные и питательные вещества. По этой причине растения в экстремальных условиях формируют лишь такой минимум генеративных органов, которые они в состоянии обеспечить необходимыми веществами для созревания. Именно по этой причине так нежелателен стресс для молодых, еще не окрепших растений в период формирования репродуктивных органов на клеточном уровне. В состоянии стресса молодое растение не способно заложить полноценный урожай, даже при хорошем генетическом потенциале.

     Терра Органик в большой степени избавляет молодое растение от стрессовой нагрузки и поэтому прекрасно вписывается в современные интенсивные агротехнологии, в том числе и экологические, в качестве антистрессового препарата.

     За счет интенсификации ферментативной активности и симбиотического воздействия на лист растений агрономически полезной микрофлоры происходит явление синергизма. Листовая пластина начинает увеличиваться в размерах и поглощает большее количество солнечной энергии, что позволяет плодам полноценно вызревать даже в условиях засухи и высокотемпературного стресса.

     Наибольший эффект от применения Терра Органик виден в первой и второй фазах стресса: во время первичной стрессовой реакции и во время адаптации. В этих фазах применение Терра Органик позволяет полностью локализовать негативные явления, вызванные стрессом. Растения полностью восстанавливаются и продолжают нормальное вегетативное развитие. Применение Терра Органик позволит спасти от гибели растения находящиеся в фазе истощения и значительно локализовать негативные явления, вызванные например засухой.

     Терра Органик зарекомендовал себя как надежный антистрессовый биопрепарат, работающий в любых климатических условиях.

     Продукт соответствует рекомендациям ЕС 2092/91 и 834/2007, требованиям экологического земледелия и рекомендован для использования в экологическом земледелии (сертификат «Экоагрос», Литва № К-84 от 04.06.2010).

 

Результаты испытаний

     Полевые испытания проводились в период 2002 – 2009 годов в Литве, России, Египте, Турции, Румынии, Тунисе, Кении. Особенно хорошую отзывчивость растений показало применение Терра Органик при значительной освещенности естественным солнечным светом и высоких температурах. В указанный период растения подвергались как воздействию засухи и высоких температур, так и низкотемпературному воздействию в зимний период и воздействию ночных заморозков в весеннее время.

     В различных климатических зонах при различной агротехнике:

     - прибавка урожая по зерновым составляла от 25% (Россия, Кубань) до 40% (Россия, Тверь) и даже до 80% (Турция, Бурса). В 2009 г урожайность возросла вдвое по сравнению со средней этом регионе Турции и составила 6 т/га. Содержание протеина увеличилось на 12% - 18%;

     - прибавка урожая по огурцам и томатам в Литве составила до 100%;

     - прибавка урожая по огурцам в Египте составила 30%, в Турции до 150%;

     - прибавка урожая по томатам, перцу, баклажанам в Египте составила 50%;

     - прибавка урожая по томатам в Турции составила 80%, при этом периода вегетации до технической зрелости сократился на 16 дней;

     - прибавка урожая по подсолнечнику в Турции составила 32%-60%, при этом масленичность семян возросла на 11%.

     - прибавка урожая по баклажанам в Турции составила 90%-128%, при этом периода вегетации до технической зрелости сократился на 18 дней;

     - прибавка урожая по винограду в Египте составила 45%;

     - прибавка урожая по винограду в Турции составила в среднем от 94,5 до 102,9%, в отдельных хозяйствах – до 250%. При этом сахаристость ягод возросла на 15,8 – 18,6%;

     - прибавка урожая по рису в Турции составила 50-60%;

     - прибавка урожая по арбузам в Турции составила до 150%;

     - прибавка урожая по косточковым (персик, нектарин) в Турции составила 35% - 50% и в Ираке составила 80% - 95%, при этом сахаристость плодов возросла на 15 - 35%;

     - прибавка урожая по моркови в России составила 20% - 35%, при сокращении применения азотных удобрений до 40-45 кг/га;

     - прибавка урожая по картофелю в России составила 20% - 45%, при сокращении применения азотных удобрений на 70% (до 50-60кг/га) и сокращении периода вегетации до технической зрелости на 20% (до 50 дней);

     Во всех хозяйствах, где применялся Терра Органик, применение пестицидов снизилось от 50 до 90%.

     Вся сельскохозяйственная продукция, выращенная с применением Терра Органик, соответствовала требованиям, предъявляемым к экологически безопасным продуктам питания. При этом снижается в 3-8 раз содержание нитратов и увеличивается лежкость плодов.

 

Выводы и заключения

1. Принципиальное увеличение урожайности сельскохозяйственных культур под воздействием Терра Органик позволяет отказаться от высокопродуктивных генно модифицированных растений.

2. Применение Терра Органик приводит к сокращению сроков вызревания сельскохозяйственных культур.

3. Применение Терра Органик приводит к сокращению использования ядохимикатов, поскольку препарат создает своего рода защитный биологический щит. Здоровое же растение еще лучше борется с болезнями и вредителями.

4. В сельскохозяйственной продукции, выращенной с применением Терра Органик, количество остаточных пестицидов не превышает аналогичные нормы для экологически безопасной продукции.

5. Применение Терра Органик приводит к сокращению применения минеральных удобрений при увеличении урожайности.

6. В сельскохозяйственной продукции, выращенной с применением Терра Органик, количество накопленных нитратов и нитритов соответствуют аналогичным нормам для экологически безопасной продукции.

7. Применение Терра Органик позволяет постепенно снизить антропогенное и техногенное воздействие на почву.

 

Промышленное производство биоудобрения Терра Органик запланировано на третий квартал 2015 года. Планируется производство до 5000 тонн в год.