ПРОДУКТЫ С СОДЕРЖАНИЕМ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ (АМИНОКИСЛОТЫ, ЭКСТРАКТЫ ВОДОРОСЛЕЙ И ДР.)
ПРОДУКТЫ С СОДЕРЖАНИЕМ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
(АМИНОКИСЛОТЫ, ЭКСТРАКТЫ ВОДОРОСЛЕЙ И ДР.)
Удобрения с экстрактами водорослей - особый тип продуктов для питания растений, который в последние годы становится все более популярным, хотя коммерческое использование экстрактов водорослей в растениеводстве было начато более 60 лет назад. Используется несколько видов морских водорослей: красные - Corralina mediterranea, Jania rubens, Pterocladia pinnata; зеленые - Cladophora dalmatica, Enteromorpha intestinalis, Ulva lactuca и бурые - Аscophyllum nodosum, Ecklonia maxima, Saragassum spp. Многие годы добавки из водорослей успешно используют в питании животных и человека.
Экстракты водорослей оказывают биостимулирующее действие на растения за счет содержания в них растительных гормонов - ауксинов, цитокининов, гиббереллинов, абсцизовой кислоты и этилена. Ауксины отвечают за растяжение, деление, дифференциацию клеток, затрагивают самые разнообразные системы метаболизма - синтез нуклеиновых кислот, белка, дыхание, углеводный и липидный обмен, синтез фотосинтетических пигментов, фотосинтез
и синтез вторичных веществ. Цитокинины стимулируют деление клеток, при этом влияют на рост клеток не только за счет их деления, но и за счет растяжения, воздействуют на процесс дифференциации и транспорт веществ, определяют продолжительность периода покоя, повышают устойчивость клеток к различным неблагоприятным воздействиям. Одной из основных функций гиббереллинов является инициация прорастания семян, регуляция цветения и образования плодов, фотосинтеза, дыхания, водного обмена. Абсцизовая кислота (АБК) и этилен ответственны за реакцию растении на стресс и их старение. АБК не только ин-гибирует процессы, вызываемые другими гормонами, но и способствует индукции ряда физиологических программ, например, синтезу запасных белков семян, формированию клубней, а также играет крайне важную роль в реакции растений на стрессовое воздействие - обезвоживание,засоление, действие низких температур.
и синтез вторичных веществ. Цитокинины стимулируют деление клеток, при этом влияют на рост клеток не только за счет их деления, но и за счет растяжения, воздействуют на процесс дифференциации и транспорт веществ, определяют продолжительность периода покоя, повышают устойчивость клеток к различным неблагоприятным воздействиям. Одной из основных функций гиббереллинов является инициация прорастания семян, регуляция цветения и образования плодов, фотосинтеза, дыхания, водного обмена. Абсцизовая кислота (АБК) и этилен ответственны за реакцию растении на стресс и их старение. АБК не только ин-гибирует процессы, вызываемые другими гормонами, но и способствует индукции ряда физиологических программ, например, синтезу запасных белков семян, формированию клубней, а также играет крайне важную роль в реакции растений на стрессовое воздействие - обезвоживание,засоление, действие низких температур.
В производстве используют различные методы получения экстрактов водорослей - водная экстракция под высоким давлением, спиртовая, щелочная, селективная экстракция в надкритическом состоянии, с помощью микроволн и др. Выбор метода зависит от преобладания в сырье тех или иных гормонов, которые необходимо получить.
Многочисленными исследованиями доказано положительное воздействие экстрактов водорослей на растения. Они повышают устойчивость растений к морозу, засухе и увеличивают урожайность. Обработанные растения также обладают более высокой устойчивостью к повреждению вредителями и эффективней используют элементы питания из почвы. При использовании водорослей происходит обогащение почвы микроэлементами, которые необходимы для роста и развития растений и повышают урожайность.
Классический метод использования экстрактов водорослей в растениеводстве - внесение в почву, что широко практикуется в Китае. Удобрение из водорослей, в отличие от навоза и компоста, не содержит семян сорняков, спор патогенных грибов и яиц гельминтов. Полисахариды бурых морских водорослей, вступая в контакте почвенной влагой, улучшают структурно-механические свойства поверхностного слоя почвы, а витамины и аминокислоты улучшают питание корневой системы, благоприятно влияют на рост и развитие растений. Морские водоросли характеризуются также высоким содержанием микро- и макроэлементов, особенно калия, азота, фосфора, йода, молибдена и бора.
Также замачивают семена в растворах экстрактов водорослей для ускорения их прорастания. Последние тенденции -создание специальных препаратов для -екорневой обработки растений. Современные удобрения этой группы представляют собой смеси из экстрактов морских водорослей в виде порошка или микрогранул, хорошо растворимые в воде. Они содержат азот, фосфор, калий, кальций, магний, серу, микроэлементы, аминокислоты, регуляторы роста. Содержание органических компонентов может составлять 40-55%. Пример - препарат Альга 600 (производства Leili). Нормы расхода: 300-450 г/га при выращивании рассады; 5-8 кг при фертигации в период цветения; 3-8 кг/га при фертигации в период плодообразования. Некорневые обработки выполняют дозой 1,2-1,5 кг/га 2-4 раза в течение вегетационного периода.
Треонин участвует в сокращении устьин клеток во время засухи.
Из жидких форм удобрений для обработки семян, замачивания рассады, некорневых подкормок и систем фертигации можно применять Басфолиар Келп СЛ с содержанием экстракта бурых водорослей Ecklonia maxima. Соотношение в этом продукте ауксинов и цитокининов - 350:1 - обеспечивает развитие мощной корневой системы на первом этапе и вегетативной массы на втором, на что влияет увеличение синтеза цитокининов в корневой системе.
Механизм благоприятного действия экстрактов водорослей на растения при некорневой подкормке все еще остается неизвестным, однако исследованиями установлено, что такие обработки увеличивают содержание в растениях органического вещества, микроэлементов, витаминов и жирных кислот, а также регуляторов роста - ауксинов, цитокининов и гиббереллинов. Предполагается, что имеет место синергетическое действие многих компонентов раствора. Как уже отмечалось, препараты водорослей содержат макро- и микроэлементы, а также рострегулирующие вещества - ауксины, цитокинины и бетаины, что способствует увеличению содержания хлорофилла а и b и повышению урожайности культур. Таким образом, эффект воздействия экстрактов водорослей может быть объяснен положительным влиянием на фотосинтетические процессы и стимуляцию роста и развития растений.
Удобрения с аминокислотами появились на рынке сравнительно недавно, однако интерес к ним возрастает ежегодно. По качеству (растворимость аминокислот в воде, содержание активных веществ) они весьма отличаются. Это напрямую влияет на цену, поэтому есть дорогие и дешевые продукты.
Аминокислоты - это класс органических соединений, которые являются структурными компонентами белков. Белки, или протеины - это главная составная часть любого организма и незаменимая основа живого вещества. Все процессы роста и развития связаны с белковыми веществами. Причем это самые сложные из соединений, имеющихся в природе, и изучение имеет определенные трудности.
Белки представляют собой цепочки остатков аминокислот, соединенных между собой пептидными связями, и содержат от 100 до 300 тыс. аминокислотных остатков. В то время как растения и микроорганизмы могут синтезировать все аминокислоты, млекопитающие (в том числе и человек) в ходе эволюции утратили способность к синтезу половины из 20 протеиногенных (участвующих в создании белковых молекул) аминокислот. Такие аминокислоты считаются незаменимыми, поэтому и человек, и животные должны получать их с пищей и кормом.
Животные белки богаты аминокислотами, они полноценны. Низкая питательная ценность белков растительного происхождения, например, хлебных злаков, объясняется отсутствием или недостатком в них важных незаменимых аминокислот. Так, пшеница и рис бедны лизином и треонином, кукуруза - лизином и триптофаном, бобы и горох - метионином. В пище населения некоторых стран преобладают белки растительного происхождения (до 90%). Недостаток в полноценных белках приводит к тяжелым заболеваниям (особенно у детей).
Многие аминокислоты не входят в состав белков, а содержатся в растении в свободном состоянии, однако они также тесно связаны с общими процессами белкового обмена в растениях. В растительных белках наиболее часто встречаются следующие аминокислоты:
• аланин (Alanine);
• глутамин (Glutamine);
• аргинин (Аrginine);
• пролин (Proline);
• аспарагиновая кислота (Aspartic acid);
• серин (Serine);
• валин (Valine);
• тирозин (Тyrosine);
• гистидин (Histidine);
• треонин (Тhreonine);
• глицин (Glycine;)
• триптофан (Tryptophan);
• глутаминовая кислота (Glutamic acid);
• фенилаланин (Рhenylalanine);
• изолейцин (Isoleucine) ;
• цистеин (Cysteine);
• лейцин (Leucine);
• лизин (Lysine);
• аспарагин (Аsparagine);
• метионин (Methionine).
Глицин - одна из самых распространенных аминокислот, он содержится в растительных белках и почти всегда в значительном количестве присутствует в растениях в свободном состоянии. Производным глицина является очень распространенный в природе бетаин, впервые выделенный из сока сахарной свеклы (Beta vulgaris), откуда и получил свое название.
Отдельные белки существенно различаются по составу аминокислот. Например, зеин семян кукурузы не содержит лизина и триптофана, в то же время в нем много глутаминовой кислоты, лейцина, пролина и аланина.
В белках семян растения отдельные аминокислоты находятся в количестве 3-6% от общего содержания. Однако некоторые аминокислоты в белках могут и не быть представлены, а вот метионин, цистин, триптофан и гистидин почти всегда присутствуют в количестве менее 3% от общего содержания аминокислот. С другой стороны, аспарагиновая и глутаминовая кислоты, лейцин, изолейцин и пролин содержатся в белках семян растений в количестве более 5-8% и часто общее содержание этих пяти аминокислот составляет 60-70% количества содержания аминокислот в белках растений.
В природе встречаются два оптических изомера аминокислот: L- и D-ряда, причем подавляющее большинство природных аминокислот принадлежит к L-ряду, а D-аминокислоты встречаются крайне редко и лишь в составе некоторых микроорганизмов.
Растения по-разному реагируют наD-и L-формы аминокислот, и если L-формы хорошо усваиваются и легко включаются в различные процессы обмена веществ, то D-формы не ассимилируются, а иногда даже ингибируют процессыобмена. Это объясняется специфической приспособленностью ферментативных систем организмов именно к L-формам. Синтетические аминокислоты являются смесями D- и L форм, хотя последние разработки в этой области уже позволяют избежать оптического разделения смесей аминокислот.
Основными способами получения аминокислот являются: экстракция из белковых гидролизов растительного сырья, химический синтез, микробиологический синтез растущими клетками при использовании иммобилизованных микробных клеток или ферментов, выделенных из микроорганизмов. Белковый гидролиз может быть проведен с помощью ферментов или кислотно-щелочным методом. Способ получения непосредственно влияет на содержание активных компонентов. Например, L-триптофан при экстракции кислотами или щелочами разрушается в растворе для его получения в стабильном состоянии необходима экстракция путем ферментативного гидролиза белка.
Аминокислоты можно получать из растительного (соевый, рапсовый шроты) или животного (мех, рыбная мука) сырья. По внешнему виду они представляют собой белые кристаллические порошки, большинство из которых хорошо растворимы в воде обычной температуры, а их водные растворы достаточно стабильны. Концентрация различных аминокислот в удобрениях часто колеблется в пределах 0,5—10%, есть более концентрированные продукты (до 50%).
различных аминокислот в удобрениях часто колеблется в пределах 0,5—10%, есть более концентрированные продукты (до 50%).
Предполагается, что растения способны синтезировать все необходимые для них аминокислоты в стрессовых условиях. Свободные аминокислоты, поступающие извне, создают резерв для построения белков и ферментных систем, экономя время и энергию для этих процессов. Некоторые аминокислоты обладают специфическими функциями в преодолении стрессов. Так, треонин участвует в регуляции движения устьиц под воздействием засухи; изолейцин, лейцин повышают устойчивость к засолению; глутаминовая кислота регулирует прорастание семян и выработку хлорофилла. Кроме того, аминокислоты предотвращают распад ферментов и способствуют их стабильности в неблагоприятных условиях. Ряд аминокислот или их производных обладают пестицидным действием.
Удобрения с аминокислотами можно вносить непосредственно в почву, путем фертигации или некорневых обработок. В случае заделки в почву они положительно влияют на почвенную микрофлору, в результате более активной минерализации органического вещества облегчая и усиливая поступление элементов питания в растения. Кроме того, метионин, например, непосредственно является предшественником ростовых гормонов у бактерий, которые стабилизируют клеточные стенки в процессе их роста.
При некорневом внесении растения поглощают аминокислоты через устьица. Этот процесс зависит от температуры - чем она выше, тем быстрее происходит поглощение. Затем аминокислоты включаются в метаболизм растения.
Регуляторный эффект обработок аминокислотами на рост растений может объясняться за счет того, что некоторые аминокислоты, например, фенилаланин, орнитин влияют на синтез гиббереллинов, а также принимают участие в ассимиляции белков при образовании клеток, таким образом увеличивая сырую и сухую массу растений. Аминокислоты обладают также хелатирующим эффектом, а в случае совместного применения с микроэлементами они облегчают попадание последних внутрь клетки. Этот эффект особенно свойственен глицину и глутаминовой кислоте.
В настоящее время удобрения с аминокислотами чаще применяются в овоще - и плодоводстве, но могут использоваться и на полевых культурах. Исследования, проведенные на луке и салате, показали снижение концентрации нитратов в опыте; на редисе некорневая обработка аминокислотами снизила содержание нитратов на 24-38%; на картофеле обработка раствором аминокислот в концентрации 0,25 мл/л способствовала увеличению сухой массы растений. В опытах с земляникой садовой (некорневые обработки раствором аминокислот в концентрации 0,5 и 1 г/л) отмечено достоверное увеличение содержания в растениях общего азота, фосфора и калия, а также повышение урожайности, содержания аскорбиновой кислоты и общего сахара.
Одним из продуктов, который содержит аминокислоты растительного происхождения, является Басфолиар Авант Натур СЛ. Для производства используется метод ферментативного гидролиза, что позволяет получить аминокислоты в L-форме. Удобрение применяется путем некорневых подкормок полевых и овощных культур, а также в системах фертигации с нормой применения 1,5-2,5 л/га и 15-20 л/га соответственно.
Стоит учесть, что нежелательно смешивать удобрения, содержащие аминокислоты, с селективными гербицидами, поскольку они усиливают поглощение компонентов раствора, что может привести к фитотоксическому эффекту для культурных растений. Также нельзя смешивать эти удобрения с химикатами, содержащими тяжелые металлы, по аналогичным причинам.