Просмотры:0 Автор:Pедактор сайта Время публикации: 2024-12-31 Происхождение:Работает
Вспомогательные удобрения играют решающую роль в современном сельском хозяйстве. Это вещества, которые добавляются в удобрения для повышения их эффективности, улучшения усвоения питательных веществ растениями и повышения общей урожайности сельскохозяйственных культур. Понимание Вспомогательные удобрения имеет важное значение для фермеров, исследователей сельского хозяйства и тех, кто занимается промышленностью удобрений.
Одной из основных причин использования вспомогательных удобрений является преодоление определенных ограничений традиционных удобрений. Например, некоторые удобрения могут иметь плохую растворимость в воде, что может привести к неэффективному высвобождению и усвоению питательных веществ растениями. Вспомогательные удобрения могут улучшить характеристики растворимости, гарантируя, что питательные вещества будут более доступны растениям. Кроме того, они могут помочь снизить потери питательных веществ из-за выщелачивания или испарения, тем самым максимизируя использование вносимых удобрений.
Существуют различные типы вспомогательных удобрений, каждый из которых имеет свои специфические функции и механизмы действия. Некоторые распространенные типы включают поверхностно-активные вещества, которые могут снизить поверхностное натяжение воды и улучшить смачивание и распространение удобрений по поверхности почвы. Это обеспечивает лучший контакт между удобрением и корнями растений, облегчая усвоение питательных веществ. Другой тип — хелатирующие агенты, которые могут связывать ионы металлов в почве и предотвращать их доступность для растений из-за осадков или других химических реакций. Сохраняя ионы металлов в растворимой и доступной для растений форме, хелатирующие агенты обеспечивают доступность необходимых микроэлементов растениям.
Использование веществ для повышения эффективности удобрений имеет давнюю историю. На заре сельского хозяйства фермеры неосознанно использовали природные материалы, свойства которых были аналогичны современным вспомогательным удобрениям. Например, добавление органических веществ, таких как компост или навоз, не только обеспечивало питательные вещества, но также улучшало структуру почвы и ее водоудерживающую способность, что, в свою очередь, влияло на наличие питательных веществ. Однако систематическое изучение и разработка конкретных вспомогательных средств для удобрений, какими мы их знаем сегодня, начались в 20 веке.
С ростом химической промышленности исследователи начали изучать способы синтеза соединений, которые могли бы целенаправленно улучшать эффективность удобрений. Разработка поверхностно-активных веществ для использования в удобрениях стала важной вехой. Эти вещества первоначально использовались в других отраслях промышленности, например, в качестве моющих средств, но их свойства снижения поверхностного натяжения и улучшения смачивания были признаны ценными в контексте применения удобрений. В результате поверхностно-активные вещества были адаптированы и разработаны для использования в сельскохозяйственных удобрениях, что привело к улучшению распределения и проникновения удобрений в почву.
В этот период хелатирующие агенты также стали важным классом вспомогательных веществ для удобрений. Понимание питания растений и роли микроэлементов стало более глубоким, и стало понятно, что многие почвы содержат микроэлементы в формах, которые недоступны растениям. Хелатирующие агенты были разработаны для решения этой проблемы путем образования стабильных комплексов с ионами металлов, что делает их более доступными для усвоения растениями. Во многих случаях это привело к более сбалансированному питанию растений и улучшению роста сельскохозяйственных культур.
В современном сельском хозяйстве важность Вспомогательные удобрения невозможно переоценить. В условиях растущего спроса на продовольствие для питания растущего населения мира, максимизация урожайности при минимизации воздействия на окружающую среду является главным приоритетом. Вспомогательные удобрения способствуют достижению этой цели несколькими способами.
Во-первых, они повышают эффективность использования удобрений. За счет увеличения поглощения питательных веществ растениями необходимо вносить меньше удобрений для достижения того же уровня роста сельскохозяйственных культур. Это не только снижает стоимость удобрений для фермеров, но также помогает снизить вероятность попадания питательных веществ в водоемы, что может вызвать загрязнение воды и эвтрофикацию. Например, исследование, проведенное в крупном сельскохозяйственном регионе, показало, что использование специального вспомогательного удобрения на основе поверхностно-активных веществ привело к сокращению на 20% количества азотных удобрений, необходимых для достижения оптимальных урожаев кукурузы, а также значительно снизило уровень азота. на близлежащих водных путях.
Во-вторых, вспомогательные удобрения могут помочь адаптироваться к различным почвенно-климатическим условиям. В почвах с плохой структурой или низкой водоудерживающей способностью некоторые вспомогательные вещества могут улучшить агрегацию почвы и удержание влаги, создавая более благоприятную среду для роста растений. В засушливых регионах, где воды не хватает, использование вспомогательных средств, повышающих эффективность водопользования, может иметь решающее значение. Например, некоторые полимеры, используемые в качестве вспомогательных удобрений, могут удерживать воду в корневой зоне, позволяя растениям получать к ней доступ в засушливые периоды, тем самым повышая устойчивость сельскохозяйственных культур к засухе.
Наконец, они играют роль в устойчивом сельском хозяйстве. Поскольку акцент смещается в сторону более экологически чистых и устойчивых методов ведения сельского хозяйства, разрабатываются и используются вспомогательные удобрения, которые являются биоразлагаемыми и имеют низкую токсичность. Эти вспомогательные вещества могут помочь в поддержании здоровья почвы и биоразнообразия, одновременно обеспечивая необходимые улучшения питательных веществ для производства сельскохозяйственных культур.
ПАВ являются одним из наиболее часто используемых видов вспомогательных веществ для удобрений. Это вещества, обладающие как гидрофильными (любящими воду), так и гидрофобными (ненавистными к воде) свойствами. Эта уникальная характеристика позволяет им снижать поверхностное натяжение воды, что имеет ряд положительных эффектов при внесении удобрений.
Когда в раствор удобрений добавляются поверхностно-активные вещества, они способствуют более легкому распространению воды по поверхности почвы. Такое улучшенное распределение обеспечивает более равномерное распределение удобрений, покрывая большую площадь почвы вокруг корней растений. Например, в ходе полевых испытаний, сравнивающих внесение стандартного удобрения с добавкой поверхностно-активных веществ и без них, было замечено, что удобрение, обработанное поверхностно-активными веществами, покрыло примерно на 30% больше площади почвы вокруг растений, что привело к более равномерному доступу питательных веществ.
Поверхностно-активные вещества также улучшают смачивание листьев и стеблей растений. Это особенно важно, когда удобрения вносятся путем опрыскивания листьев. Поверхностно-активное вещество помогает раствору удобрения лучше прилипать к поверхности листьев, обеспечивая более эффективное поглощение питательных веществ через устьица и кутикулу листьев. В тепличном эксперименте было обнаружено, что добавление определенного поверхностно-активного вещества к внекорневому удобрению увеличивает поглощение питательных веществ растениями до 40% по сравнению с тем же удобрением без поверхностно-активного вещества.
В удобрениях используются различные типы поверхностно-активных веществ, включая анионные, катионные и неионогенные поверхностно-активные вещества. Анионные поверхностно-активные вещества имеют отрицательный заряд и часто используются в условиях от кислого до нейтрального pH. Катионные ПАВ заряжены положительно и больше подходят для использования в щелочных почвах. С другой стороны, неионогенные поверхностно-активные вещества не имеют суммарного заряда и, как правило, более универсальны, будучи эффективными в широком диапазоне значений pH.
Хелатирующие агенты — еще один важный класс вспомогательных веществ для удобрений. Их основная функция — связывать ионы металлов в почве и удерживать их в растворимой и доступной для растений форме. Многие незаменимые для растений микроэлементы, такие как железо, цинк и медь, присутствуют в почве в виде ионов металлов, но часто могут стать недоступными для растений из-за различных химических реакций.
Например, в щелочных почвах ионы металлов, таких как железо, могут выпадать в осадок из раствора в виде нерастворимых гидроксидов, что делает их недоступными для растений. Хелатирующие агенты образуют стабильные комплексы с этими ионами металлов, предотвращая их осаждение и обеспечивая их сохранение в форме, легко усваиваемой корнями растений. Исследование, проведенное на территории с щелочными почвами, показало, что добавление хелатирующего агента в удобрение значительно увеличивает доступность железа для растений, что приводит к более здоровому и продуктивному урожаю.
В удобрениях используются различные типы хелатирующих агентов, одним из наиболее часто используемых которых является этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА). ЭДТА обладает высоким сродством ко многим ионам металлов и может образовывать с ними прочные комплексы. Однако были высказаны опасения по поводу стойкости ЭДТА в окружающей среде, поскольку она не поддается легкому биоразложению. В результате были разработаны альтернативные хелатирующие агенты, такие как диауксусная кислота глутаминовой кислоты (GLDA) и метилглициндиуксусная кислота (MGDA). Эти новые хелатирующие агенты обладают аналогичными хелатирующими свойствами, но более биоразлагаемы, что делает их более экологически чистыми.
Хелатирующие агенты особенно важны для культур, которые имеют высокую потребность в микроэлементах, таких как фруктовые деревья, овощи и декоративные растения. Обеспечивая доступность микроэлементов, хелатирующие агенты способствуют правильному росту, цветению и плодоношению растений.
Полимеры все чаще используются в качестве вспомогательных удобрений в современном сельском хозяйстве. Они могут выполнять различные функции, в том числе улучшать структуру почвы, улучшать удержание воды и контролировать высвобождение питательных веществ.
Одним из основных применений полимеров в качестве вспомогательных удобрений является улучшение структуры почвы. Некоторые полимеры могут связывать частицы почвы вместе, образуя более крупные агрегаты. Это улучшает пористость почвы, обеспечивая лучшее движение воздуха и воды в почве. Например, в песчаной почве, которая обычно имеет плохую структуру и низкую водоудерживающую способность, добавление вспомогательного удобрения на полимерной основе может значительно увеличить водоудерживающую способность почвы (до 50%), как показано в полевом эксперименте.
Полимеры также играют роль в улучшении удержания воды в почве. Они могут поглощать и удерживать воду, медленно высвобождая ее с течением времени для удовлетворения потребностей растений в воде. Это особенно полезно в засушливых и полузасушливых регионах, где воды не хватает. Исследование, проведенное в засушливой зоне, показало, что использование вспомогательного удобрения на основе полимера повышает выживаемость сельскохозяйственных культур во время засушливых периодов до 30% по сравнению с культурами без вспомогательного удобрения.
Другая функция полимеров — контроль высвобождения питательных веществ из удобрений. Инкапсулируя удобрение в полимерную матрицу, можно регулировать высвобождение питательных веществ, обеспечивая медленную и стабильную подачу питательных веществ растениям в течение длительного периода. Это может снизить частоту внесения удобрений, а также свести к минимуму риск вымывания питательных веществ. Например, было обнаружено, что удобрение медленного действия с полимерным покрытием высвобождает питательные вещества со скоростью, соответствующей потребностям роста конкретной культуры, что приводит к более эффективному использованию питательных веществ и повышению урожайности сельскохозяйственных культур.
Вспомогательные удобрения улучшают усвоение питательных веществ растениями за счет нескольких механизмов. Одним из ключевых способов является улучшение контакта между удобрением и корнями растений. Например, ПАВ снижают поверхностное натяжение воды, позволяя раствору удобрений более равномерно растекаться и глубже проникать в почву. Это приближает питательные вещества к поверхности корня, где они легче усваиваются.
Другой механизм заключается в изменении почвенной среды вокруг корней. Например, хелатирующие агенты связывают ионы металлов в почве и удерживают их в растворимой форме. Это гарантирует, что необходимые микроэлементы будут доступны для усвоения корнями. Кроме того, некоторые полимеры могут улучшить структуру почвы, создавая более благоприятную среду для роста корней и усвоения питательных веществ. Хорошо структурированная почва с хорошей пористостью позволяет корням расти более свободно и более эффективно получать питательные вещества.
Кроме того, некоторые вспомогательные вещества могут напрямую влиять на физиологические процессы растений, участвующие в поглощении питательных веществ. Например, определенные вещества могут стимулировать активность корневых волосков, которые являются основными местами поглощения питательных веществ. Увеличивая активность и плотность корневых волосков, растения могут быстрее и эффективнее усваивать питательные вещества. Исследование определенного типа вспомогательного удобрения показало, что оно увеличивает длину и плотность корневых волосков на 20%, что приводит к значительному улучшению усвоения питательных веществ.
Вспомогательные удобрения также играют важную роль в улучшении свойств почвы. Как упоминалось ранее, полимеры могут связывать частицы почвы, улучшая ее структуру. Это приводит к повышенной пористости почвы, что благоприятно для движения воздуха и воды в почве. Адекватная циркуляция воздуха в почве необходима для дыхания почвенных организмов и корней растений, в то время как правильное движение воды обеспечивает транспортировку питательных веществ к корням и сток лишней воды во избежание заболачивания.
Некоторые вспомогательные вещества, например ПАВ, также могут влиять на смачиваемость почвы. Уменьшая поверхностное натяжение воды, поверхностно-активные вещества облегчают проникновение воды в почву. Это особенно важно для почв с высоким содержанием глины, которые часто трудно увлажнить. В ходе полевых испытаний на глинистой почве добавление вспомогательного удобрения на основе поверхностно-активных веществ увеличило скорость инфильтрации воды до 40%, улучшив общую доступность воды в почве.
Более того, некоторые вспомогательные удобрения могут влиять на pH почвы. Например, некоторые хелатирующие агенты могут буферизировать pH почвы, не давая ей стать слишком кислой или щелочной. Поддержание соответствующего pH почвы имеет решающее значение для доступности питательных веществ, поскольку различные питательные вещества наиболее доступны в определенных диапазонах pH. Регулируя pH почвы, эти вспомогательные вещества помогают гарантировать, что питательные вещества в удобрении находятся в форме, которая может легко усваиваться растениями.
Контроль высвобождения питательных веществ из удобрений – еще одна важная функция вспомогательных средств удобрений. Для этой цели часто используют полимеры. Инкапсулируя удобрение в полимерную матрицу, высвобождение питательных веществ можно замедлить и регулировать в соответствии с потребностями растений.
Механизм этого основан на проницаемости полимера для воды и питательных веществ. Полимерное покрытие действует как барьер, позволяя воде медленно проникать и растворять удобрения внутри. Попадая в полимерную матрицу, вода постепенно и контролируемым образом высвобождает питательные вещества. Например, было обнаружено, что удобрение медленного высвобождения, покрытое определенным полимером, выделяет азот со скоростью, соответствующей циклу роста конкретной культуры, обеспечивая стабильное снабжение этим важным питательным веществом в течение всего вегетационного периода.
Некоторые другие вспомогательные вещества также могут по-разному влиять на высвобождение питательных веществ. Например, некоторые вещества могут взаимодействовать с компонентами удобрений и изменять их растворимые характеристики. Это может либо задержать, либо ускорить высвобождение питательных веществ в зависимости от конкретного взаимодействия. В ходе лабораторного исследования было обнаружено, что новый тип вспомогательного удобрения увеличивает растворимость фосфатных удобрений в кислых почвах, что приводит к более быстрому высвобождению фосфора, что полезно для ранних стадий роста сельскохозяйственных культур.
Вспомогательные удобрения можно вносить по-разному в зависимости от типа вспомогательных удобрений и конкретных требований культуры и почвы. Один из распространенных методов — смешивание с удобрением перед применением. Например, при использовании вспомогательного средства на основе поверхностно-активных веществ его можно добавлять в раствор жидкого удобрения или смешивать с гранулами сухого удобрения. Это гарантирует равномерное распределение вспомогательного средства по всему удобрению, что обеспечивает стабильную производительность во время внесения.
Другой метод – опрыскивание листьев. Это особенно подходит для вспомогательных веществ, предназначенных для улучшения усвоения питательных веществ через листья, таких как некоторые поверхностно-активные вещества и некоторые составы микроэлементов с хелатирующими агентами. Опрыскивание листьев позволяет более напрямую доставлять вспомогательные вещества и питательные вещества к листьям растений, минуя почву, и потенциально быстрее усваивать их растениями. Однако важно следить за тем, чтобы опрыскивание проводилось в подходящее время, обычно ранним утром или ближе к вечеру, когда устьица листьев более открыты, чтобы максимизировать поглощение.
Некоторые вспомогательные средства на полимерной основе также можно вносить непосредственно в почву. Их можно вносить в верхний слой почвы во время обработки почвы или орошения. Этот метод полезен для улучшения структуры почвы и водоудерживающих свойств. Например, полимер, предназначенный для увеличения водоудерживающей способности почвы, можно равномерно распределить по поверхности почвы, а затем внести в почву при легкой обработке почвы.
Определение оптимальной дозировки вспомогательных удобрений имеет решающее значение для достижения желаемых результатов, избегая при этом любых потенциальных негативных последствий. Дозировка зависит от нескольких факторов, включая тип вспомогательного средства, тип используемого удобрения, вид культуры и состояние почвы.
Для поверхностно-активных веществ дозировка обычно составляет от 0,1% до 1% от общего объема или веса удобрения. Использование слишком малого количества поверхностно-активного вещества может не обеспечить достаточного улучшения свойств растекания и смачивания, тогда как использование слишком большого количества может привести к чрезмерному пенообразованию или другим неблагоприятным последствиям. Например, в полевых испытаниях с жидким удобрением увеличение дозировки ПАВ с 0,2% до 0,5% улучшило распределение удобрения по поверхности почвы, но дальнейшее увеличение до 1% вызвало чрезмерное пенообразование, что повлияло на процесс внесения.
Дозировка хелатирующих агентов обычно зависит от количества микроэлементов, присутствующих в удобрении, и конкретных потребностей сельскохозяйственных культур в этих микроэлементах. Оно может варьироваться от нескольких граммов до нескольких килограммов на гектар в зависимости от культуры и состояния почвы. Исследование одной культуры показало, что оптимальная дозировка хелатирующего агента для обеспечения достаточного наличия железа составляет 5 граммов на гектар, а для другой культуры с более высокой потребностью в железе — 10 граммов на гектар.
Для полимеров дозировка часто связана с желаемым улучшением свойств почвы. Например, для достижения значительного увеличения водоудерживающей способности почвы может потребоваться дозировка полимера от 10 до 20 килограммов на гектар. Однако важно отметить, что более высокие дозировки не всегда могут привести к пропорционально лучшим результатам и в некоторых случаях могут даже оказать негативное воздействие на структуру почвы или рост растений.
Использование вспомогательных удобрений может иметь как положительное, так и отрицательное влияние на здоровье почвы. Положительным моментом является то, что, как уже говорилось ранее, многие вспомогательные средства позволяют улучшить структуру почвы. Например, полимеры, которые связывают частицы почвы вместе, могут увеличить пористость почвы, обеспечивая лучшее движение воздуха и воды. Это способствует росту и активности почвенных организмов, таких как дождевые черви и полезные бактерии, которые необходимы для поддержания плодородия почвы.
Однако некоторые вспомогательные средства могут также оказывать потенциальное негативное воздействие. Например, некоторые поверхностно-активные вещества могут нарушить естественную структуру почвы, если их использовать в чрезмерных количествах. Они могут привести к рассеиванию частиц почвы, что приводит к уменьшению агрегации почвы и потенциально снижает ее плодородие с течением времени. Кроме того, некоторые хелатирующие агенты, особенно те, которые не являются биоразлагаемыми, например ЭДТА, могут накапливаться.
