Просмотры:0 Автор:Pедактор сайта Время публикации: 2024-12-31 Происхождение:Работает
Вспомогательные удобрения играют решающую роль в современном сельском хозяйстве. Вспомогательные удобрения — это вещества, которые добавляются в удобрения для повышения их эффективности, улучшения усвоения питательных веществ растениями и решения различных проблем, с которыми сталкиваются в процессе внесения удобрений. По мере роста спроса на более высокую урожайность и более устойчивые методы ведения сельского хозяйства понимание природы и потенциала этих вспомогательных веществ становится все более важным.
За последние годы в аграрном секторе произошли существенные изменения. В условиях роста численности населения мира существует постоянно растущая необходимость производить больше продуктов питания на ограниченных пахотных землях. Это привело к большей зависимости от удобрений для стимулирования роста и продуктивности растений. Однако простое внесение большего количества удобрений не всегда является наиболее эффективным и устойчивым решением. Здесь в игру вступают вспомогательные средства для удобрений, предлагающие средства оптимизации использования удобрений и достижения лучших результатов при выращивании сельскохозяйственных культур.
Использование веществ для повышения эффективности удобрений не является новой концепцией. Исторически фермеры экспериментировали с различными добавками, чтобы улучшить эффективность навоза и других натуральных удобрений, которые они использовали. Например, в древние времена некоторые культуры добавляли в почву определенные виды золы или измельченных костей. Эти ранние методы были основаны на эмпирических наблюдениях за тем, что, по-видимому, способствовало улучшению роста растений.
По мере того как понимание питания растений и почвоведения развивалось на протяжении веков, начали появляться более целевые и усовершенствованные вспомогательные удобрения. В 19 и 20 веках, с развитием химических удобрений, потребность во вспомогательных веществах для решения таких проблем, как фиксация питательных веществ, растворимость и совместимость, стала более явной. Ученые и исследователи начали разрабатывать и тестировать различные соединения, которые можно добавлять в удобрения для решения этих проблем.
Одним из первых примеров значительного развития вспомогательных веществ для удобрений было открытие веществ, которые могли улучшить растворимость фосфора в удобрениях. Фосфор является важным питательным веществом для растений, но он часто имеет ограниченную растворимость в почве, что может ограничивать его доступность для растений. Идентификация определенных химических веществ, которые могли бы повысить растворимость фосфора, стала важным шагом вперед в повышении эффективности удобрений.
Существует несколько типов вспомогательных средств для удобрений, каждый из которых служит определенной цели по повышению эффективности удобрений.
Поверхностно-активные вещества: Это соединения, снижающие поверхностное натяжение жидкостей. В контексте удобрений поверхностно-активные вещества часто используются для улучшения смачивания и распределения жидких удобрений по листьям растений и поверхности почвы. Это гарантирует, что раствор удобрения сможет равномерно покрыть большую площадь, способствуя лучшему усвоению питательных веществ растениями. Например, при внекорневой подкормке, когда удобрения распыляются непосредственно на листья, поверхностно-активные вещества помогают каплям прилипать к поверхности листьев и проникать через кутикулу, позволяя питательным веществам более эффективно усваиваться клетками растения. Некоторые распространенные поверхностно-активные вещества, используемые в составах удобрений, включают алкилполиглюкозиды и этоксилированные спирты.
Усилители питательных веществ: Эти вспомогательные вещества предназначены для улучшения доступности и усвоения растениями определенных питательных веществ. Например, существуют вещества, которые могут хелатировать такие микроэлементы, как железо, цинк и марганец. Хелатирование включает образование комплекса между питательным веществом и молекулой усилителя, который защищает питательное вещество от иммобилизации или осаждения в почве. Это позволяет растениям легче получать доступ к этим важным микроэлементам. Другой пример — использование ингибиторов нитрификации, которые добавляют в азотные удобрения для замедления превращения аммония в нитрат. Это помогает снизить потери азота из-за выщелачивания и улетучивания, гарантируя, что больше внесенного азота будет доступно для поглощения растениями в течение более длительного периода.
Антислеживающие агенты: Многие твердые удобрения со временем имеют тенденцию слеживаться или образовывать комки, особенно во влажных условиях. Для предотвращения этого явления слеживания добавляются противослеживающие агенты. Эти агенты действуют, покрывая частицы удобрений и уменьшая притяжение между ними. Например, некоторые средства против слеживания основаны на стеаратах или силикатах. Предотвращая слеживание, удобрения остаются в сыпучем состоянии, что важно для точного внесения и равномерного распределения по полю.
Вспомогательные вещества вносят значительный вклад в повышение эффективности удобрений несколькими способами.
Во-первых, они улучшают доступность питательных веществ. Как упоминалось ранее, усилители питательных веществ, такие как хелатирующие агенты, могут сделать микроэлементы более доступными для растений. Образуя комплексы с питательными веществами, они предотвращают их осаждение или иммобилизацию в почве. Это означает, что растения могут легче усваивать эти питательные вещества, что приводит к более здоровому росту и более высокой урожайности. Например, в почвах с высоким уровнем pH железо может стать менее доступным для растений, поскольку оно образует нерастворимые соединения. Однако когда в удобрение добавляется хелатирующий агент, он может сохранять железо в растворимой форме, которую растения могут усваивать даже в щелочных почвах.
Во-вторых, вспомогательные вещества могут улучшить физические свойства удобрений. Например, средства, препятствующие слеживанию, гарантируют, что твердые удобрения остаются сыпучими и простыми в обращении и применении. Это имеет решающее значение для точного дозирования и равномерного распределения на поле. Если удобрения слипаются, это может привести к неравномерному внесению: на одни участки будет поступать слишком много удобрений, а на другие – слишком мало. Это может привести к нестабильному росту растений и снижению общей урожайности. Поддерживая правильное физическое состояние удобрений, вспомогательные вещества помогают оптимизировать их применение и эффективность.
В-третьих, поверхностно-активные вещества играют жизненно важную роль в улучшении контакта удобрений с растениями. При внекорневой подкормке способность раствора удобрения смачивать и равномерно распределяться по поверхности листьев имеет важное значение для поглощения питательных веществ. ПАВ снижают поверхностное натяжение раствора, позволяя ему образовывать на листьях тонкую равномерную пленку. Это обеспечивает лучшее проникновение питательных веществ через кутикулу листа в клетки растения. Без поверхностно-активных веществ капли удобрений могут просто скатываться с листьев или образовывать большие капли, которые не покрывают поверхность равномерно, снижая эффективность усвоения питательных веществ.
Использование вспомогательных удобрений оказывает прямое влияние на усвоение питательных веществ растениями. Когда питательные вещества более доступны в растворимой и доступной форме, растения могут усваивать их более эффективно. Например, в случае с азотными удобрениями ингибиторы нитрификации могут замедлить превращение аммония в нитрат. Это выгодно, поскольку аммоний — это форма азота, которую растения могут усваивать напрямую, в то время как нитраты более склонны к выщелачиванию и потерям в результате улетучивания. Поддерживая более высокую долю аммония в почве в течение более длительного периода, у растений появляется больше времени для поглощения необходимого им азота, что приводит к улучшению роста и продуктивности.
Аналогичным образом, в отношении таких микроэлементов, как железо, цинк и марганец, хелатирующие агенты гарантируют, что эти питательные вещества остаются в форме, которую растения могут легко усваивать. Во многих почвах эти микроэлементы могут присутствовать, но в недоступном состоянии из-за таких факторов, как pH почвы и присутствие других минералов. Хелатирующие агенты связываются с микроэлементами, защищая их от связывания в почве и делая доступными для поглощения корнями растений. Это приводит к появлению более здоровых растений с лучше развитой корневой системой и более энергичным ростом над землей.
Кроме того, поверхностно-активные вещества, используемые при внекорневой подкормке, улучшают контакт раствора удобрения с поверхностью листьев. Кутикула листа является естественным барьером, который может препятствовать поступлению питательных веществ. Однако поверхностно-активные вещества помогают раствору равномерно распределиться и проникнуть в кутикулу, позволяя питательным веществам легче достигать клеток растения. Это особенно важно для быстрого снабжения растений питательными веществами на критических стадиях роста, например, во время цветения или плодоношения, когда потребность в питательных веществах высока.
Вспомогательные средства для удобрений также предлагают значительные преимущества с точки зрения снижения воздействия удобрений на окружающую среду. Одной из основных проблем, связанных с традиционным использованием удобрений, является потенциальная потеря питательных веществ в окружающую среду. Например, азотные удобрения могут быть потеряны в результате выщелачивания, при котором избыток азота вымывается из почвы в грунтовые воды или поверхностные водоемы. Это может привести к загрязнению воды, вызывая такие проблемы, как эвтрофикация озер и рек.
Ингибиторы нитрификации, как вспомогательные удобрения, могут помочь смягчить эту проблему. Замедляя превращение аммония в нитраты, они уменьшают количество нитратов, которые могут быть выщелочены из почвы. Это означает, что большая часть внесенного азота остается в почве и доступна для поглощения растениями, что снижает экологический риск, связанный с выщелачиванием азота.
Аналогичным образом, антислеживающие агенты могут способствовать экологической устойчивости. Когда удобрения слипаются, это может привести к неправильному применению и потерям. Если большое количество слежавшихся удобрений не распределено равномерно по полю, они могут не эффективно использоваться растениями, и часть их может в конечном итоге быть смыта или оставлена разлагаться в почве, потенциально высвобождая питательные вещества неконтролируемым образом. . Предотвращая слеживание, антислеживающие агенты обеспечивают точное и эффективное внесение удобрений, снижая вероятность утечки питательных веществ и загрязнения окружающей среды.
Область вспомогательных удобрений постоянно развивается, проводятся постоянные исследования и разработки, направленные на повышение их эффективности и решение возникающих проблем в сельском хозяйстве.
Одной из современных тенденций в исследованиях является разработка более устойчивых и экологически чистых вспомогательных средств. По мере роста осведомленности об экологических проблемах в сельском хозяйстве наблюдается стремление найти альтернативы традиционным вспомогательным средствам, которые могут иметь потенциальные экологические недостатки. Например, исследователи изучают возможность использования поверхностно-активных веществ биологического происхождения, полученных из возобновляемых источников, таких как растительные масла или продукты микробной ферментации. Эти поверхностно-активные вещества на биологической основе позволяют снизить зависимость от поверхностно-активных веществ на основе нефти, которые имеют более высокий углеродный след.
Еще одним направлением внимания является улучшение систем доставки питательных веществ. Ученые работают над разработкой новых типов усилителей питательных веществ, которые смогут обеспечить более целенаправленную и эффективную доставку питательных веществ к растениям. Это включает в себя разработку интеллектуальных систем доставки, которые могут реагировать на конкретные условия окружающей среды или потребности растений. Например, некоторые исследователи изучают возможность создания вспомогательных веществ, которые могут высвобождать питательные вещества контролируемым образом в зависимости от таких факторов, как уровень влажности почвы или стадии роста растений. Это обеспечит получение растениями необходимого количества питательных веществ в нужное время, оптимизируя их рост и сокращая потери питательных веществ.
Кроме того, продолжаются исследования по улучшению совместимости различных вспомогательных веществ между собой и с различными типами удобрений. В некоторых случаях сочетание нескольких вспомогательных веществ может привести к синергетическому эффекту, повышая общую эффективность удобрения. Однако обеспечение их совместимости имеет решающее значение, чтобы избежать любых негативных взаимодействий, которые могут снизить их эффективность. Исследователи изучают химические и физические свойства различных вспомогательных веществ, чтобы лучше понять, как они взаимодействуют, и разработать составы, которые максимизируют их совокупную пользу.
Некоторые новые технологии могут существенно повлиять на разработку и применение вспомогательных удобрений.
Одной из таких технологий является нанотехнология. Наночастицы обладают уникальными физическими и химическими свойствами, которые можно использовать для создания более эффективных вспомогательных удобрений. Например, наночастицы можно использовать для капсулирования питательных веществ, защиты их от разложения и обеспечения их медленного и контролируемого высвобождения. Это может повысить эффективность доставки питательных веществ растениям, поскольку инкапсулированные питательные вещества с меньшей вероятностью будут потеряны в результате выщелачивания или других процессов. Вспомогательные вещества на основе наночастиц также могут иметь улучшенные свойства поверхности, что позволяет лучше взаимодействовать с поверхностью растений и улучшать усвоение питательных веществ.
Еще одна новая технология — редактирование генов. Благодаря достижениям в методах редактирования генов, таких как CRISPR-Cas9, можно модифицировать растения, чтобы они были более восприимчивы к определенным вспомогательным удобрениям. Например, гены, связанные с путями поглощения питательных веществ, можно отредактировать, чтобы улучшить способность растения усваивать питательные вещества в присутствии определенных вспомогательных веществ. Это может привести к более эффективному использованию удобрений и вспомогательных веществ, снижению количества необходимых затрат при сохранении высоких урожаев.
Технология блокчейн также может сыграть свою роль в контексте вспомогательных удобрений. Его можно использовать для отслеживания происхождения и качества вспомогательных средств и удобрений по всей цепочке поставок. Это обеспечивает прозрачность и отслеживаемость, гарантируя, что фермеры и другие заинтересованные стороны могут быть уверены в продуктах, которые они используют. Имея возможность проверить подлинность и качество вспомогательных удобрений, становится легче принимать обоснованные решения об их применении и гарантировать, что они используются эффективно для повышения производительности сельского хозяйства.
Несмотря на многообещающие тенденции и новые технологии в области вспомогательных удобрений, исследователи также сталкиваются с рядом проблем и ограничений.
Одной из основных проблем является стоимость исследований и разработок. Разработка новых и улучшенных вспомогательных средств требует значительных инвестиций в лабораторное оборудование, персонал и испытания. Высокая стоимость этой деятельности может ограничить темпы инноваций, поскольку у небольших компаний или исследовательских институтов может не быть финансовых ресурсов для реализации масштабных проектов НИОКР. Например, разработка вспомогательных средств на основе нанотехнологий часто включает в себя дорогостоящие методы синтеза и определения характеристик, которые могут быть непомерно дорогими для многих организаций.
Еще одной проблемой является соблюдение нормативных требований. На вспомогательные удобрения распространяются различные правила, касающиеся их безопасности, эффективности и воздействия на окружающую среду. Обеспечение соответствия новых вспомогательных устройств этим нормативным требованиям может оказаться сложным и трудоемким процессом. Например, если разрабатывается новый тип поверхностно-активного вещества, его необходимо проверить на предмет его потенциальной токсичности для растений, животных и окружающей среды, прежде чем его можно будет одобрить для коммерческого использования. Это нормативное препятствие может замедлить вывод на рынок новых и потенциально полезных вспомогательных средств.
Кроме того, отсутствует полное понимание того, как различные вспомогательные вещества взаимодействуют друг с другом, а также с различными почвенными и растительными системами. Несмотря на то, что были проведены некоторые фундаментальные исследования индивидуального воздействия вспомогательных веществ, сложные взаимодействия, которые происходят при совместном использовании нескольких вспомогательных веществ или в различных условиях почвы и растений, до конца не изучены. Этот недостаток знаний может затруднить оптимизацию рецептуры и применения вспомогательных веществ для достижения наилучших результатов с точки зрения повышения эффективности удобрений и роста растений.
Чтобы лучше понять практические последствия использования вспомогательных удобрений, полезно изучить некоторые тематические исследования из различных сельскохозяйственных регионов и систем выращивания сельскохозяйственных культур.
Пример 1: Производство кукурузы на Среднем Западе США
На Среднем Западе США кукуруза является основной сельскохозяйственной культурой, и фермеры постоянно ищут способы повысить урожайность, минимизируя воздействие на окружающую среду. Группа фермеров в определенном регионе решила протестировать использование комбинации вспомогательных удобрений на своих кукурузных полях. Они добавили в свои азотные удобрения ингибитор нитрификации, чтобы уменьшить потери азота из-за выщелачивания. Кроме того, они использовали поверхностно-активное вещество в своей программе внекорневого удобрения, чтобы улучшить поглощение питательных веществ через листья.
В течение вегетационного периода фермеры наблюдали значительные улучшения. Использование ингибитора нитрификации привело к уменьшению количества азота, теряемого из почвы, в результате чего растениям кукурузы стало доступно больше азота для поглощения. Это привело к появлению более здоровых растений с более сильными стеблями и более крупными початками кукурузы. Поверхностно-активное вещество, используемое при внекорневой подкормке, также улучшало усвоение питательных веществ, особенно на критических стадиях роста кукурузы. В результате общая урожайность кукурузы на этих полях увеличилась примерно на 10% по сравнению с предыдущим годом, когда вспомогательные средства не применялись.
Пример 2: Овощеводство в Средиземноморском регионе
В Средиземноморском регионе выращивание овощей является важным сельскохозяйственным видом деятельности. Однако почвы в некоторых районах часто бывают щелочными, что может создавать проблемы с доступностью питательных веществ, особенно таких микроэлементов, как железо. Овощной фермер в этом регионе решил использовать хелатирующий агент в качестве вспомогательного удобрения для решения этой проблемы.
Хелатирующий агент добавляли в обычную смесь удобрений, и было обнаружено, что он очень эффективен в повышении доступности железа для овощных растений. Несмотря на щелочные условия почвы, растения смогли усвоить достаточное количество железа, что привело к более здоровому росту, более зеленым листьям, более энергичному цветению и плодоношению. Использование хелатирующего агента не только улучшило качество овощей, но и увеличило общую урожайность примерно на 15% по сравнению с предыдущим сезоном, когда такая вспомогательная добавка не использовалась.
Пример 3: Выращивание риса в Юго-Восточной Азии
В Юго-Восточной Азии рис является основной культурой, и эффективное внесение удобрений имеет решающее значение для получения высоких урожаев. В одном районе выращивания риса фермеры столкнулись с проблемами слеживания твердых удобрений, что приводило к неравномерному внесению и снижению эффективности. Они решили ввести в состав своих удобрений противослеживающий агент.
После добавления антислеживателя удобрения оставались в сыпучем состоянии, что позволяет более точно и равномерно вносить их на рисовые поля. Это привело к лучшему распределению питательных веществ, и растения риса отреагировали положительно. Растения росли более равномерно, с более сильными корнями и более высокими стеблями. Общая урожайность риса на этом участке увеличилась примерно на 8% после применения противослеживающей добавки, что свидетельствует о важности сохранения надлежащих физических свойств удобрений за счет использования вспомогательных веществ.
Тематические исследования, представленные выше, позволяют извлечь несколько ценных уроков относительно использования вспомогательных удобрений.
Во-первых, очевидно, что правильный выбор и сочетание вспомогательных средств могут оказать существенное влияние на урожайность и качество сельскохозяйственных культур. В каждом из тематических исследований использование конкретных вспомогательных средств, адаптированных к конкретным проблемам, с которыми сталкиваются соответствующие сельскохозяйственные системы, привело к улучшению результатов. Например, в примере с производством кукурузы сочетание ингибитора нитрификации и поверхностно-активного вещества решило проблемы как потери азота, так и поглощения питательных веществ, что привело к повышению урожайности.
Во-вторых, понимание конкретных условий почвы и растений имеет решающее значение при принятии решения об использовании вспомогательных веществ. Исследование выращивания овощей в Средиземноморском регионе показало, что знание щелочности почвы и связанных с этим проблем с доступностью питательных веществ имеет важное значение для выбора правильного хелатирующего агента для улучшения усвоения железа. Это подчеркивает необходимость тестирования почвы и анализа растений перед использованием вспомогательных веществ, чтобы гарантировать, что они направлены на фактические потребности сельскохозяйственных культур и почвенной среды.
В-третьих, тематические исследования также подчеркивают важность постоянного мониторинга и оценки. В
