CC BY
13
ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ
В.Г. Артеменко, О.П. Акаев, Т.И. Озерова, И.А. Романова, Ю.В. Семенова
МОДИФИЦИРОВАНИЕ АЗОТНОКИСЛОТНОЙ ВЫТЯЖКИ МИКРОЭЛЕМЕНТАМИ
В северных районах России гармонично сочетается выращивание овощных культур в открытом грунте и теплицах. Однако суровый климат не позволяет получать хорошие урожаи, и производство овощей является сезонным и высокозатратным.
Интенсификация тепличного овощеводства направлена на возможно более полное удовлетворение биологических требований культур в условиях произрастания к теплу, свету, влаге, воздуху, включая оптимизацию питания.
В последние годы используются малообъемные технологии выращивания овощных культур, основанные на системе капельного полива и питания, подаче их в зону корней. Успешному внедрению таких технологий взамен существующих грунтовых без существенной реконструкции теплиц способствуют: получение более высокой (на 30-50%) урожайности экологически чистой продукции хорошего качества при меньших затратах труца и средств, т.к. отпадает необходимость в проведении предпосадочной дезинфекции и применения гербицидов; экономия энергии и тепла за счет меньших объемов обогрева субстрата; резкое снижение расходов воды на промывку грунта; снижение затрат на оптимизацию микроклимата и др.
Для улучшения питательных свойств поливочных растворов в них вводят макро- и микроэлементы [1-5].
При недостаточном или избыточном количестве отдельных элементов в поливочном растворе возможно изменение товарного вида плодов, ухудшение качества, проявление физиологических нарушений, из-за чего вероятны неинфекционные заболевания.
Целью наших исследований было изучение влияния элементов 2п, Си, Мо, Fe и Mg на устойчивость системы азотнокислотной вытяжки (АКВ) с ПФА (полифосфатом аммония) и без него, установление концентрации этих ионов и времени, в течение которого не происходит выпадение осадков.
Цинк способствует поступлению через листья углекислоты, т.е. фотосинтезу, активизирует многие ферменты, сказывается на ростовых процессах, азотно-углеводном обмене. Недостаток его ведет к появлению желтой пятнистости и ро-зеточности листьев, опадению цветков и завязей, избыток - к общей задержке роста, некрозу кончиков листа, уродливости корней. Оптимум цинка в листьях - 30-80 мг/кг.
Медь важна для регуляции жизненно-важных функций, таких, как дыхание, нормальный водный режим, углеводный и азотный превращения, устойчивость к грибковым болезным, временным изменениям (против оптимума) температур. Недостаток меди приводит к падению тургора, побелению кончиков листьев, медленному образованию семян в плодах, избыток - к хлорозу и последующему опадению листьев. Хорошее медь-питание улучшает качество плодов. Содержание меди в листьях к началу плодоношения -8-12 мг/кг сухого вещества.
Магний необходим растениям в течение всей жизни, особенно в начале их развития и в период плодоношения. Магний всегда содержится в растениях, т.к. входит в состав молекул хлорофилла и пектинов, активирует многие ферменты, стимулирует поступление фосфора из почвы и его усвоение растительными организмами, обеспечивает (вместе с кальцием и марганцем) стабильность в клетках структуры хромосом и коллоидных систем, повышает защитные реакции, например, засухоустойчивость. Магний поглощается корнями растений главным образом как катион Mg2+, и в растении остается преимущественно в ионной форме. При недостатке магния в сельскохозяйственных культурах (менее 0,2% оксида магния на сухую массу) усиливается активность пероксидазы, снижается содержание аскорбиновой кислоты и глюкозы. Это вызывает так называемое магниевое голодание - хлороз и мраморность листьев.
Молибден - жизненно-важный элемент, активизирующий азотные превращения, а том числе
© В.Г. Артеменко, О.П. Акаев, Т.И. Озерова, И.А. Романова, Ю.В. Семенова, 2006
О О О О
| | | | | | | |
—О—Р—О—Р—О—Р—О—Р— | | | |
О О О О
Zn Zn
Рис. 1.
превращение солей аммония в нитроформу, участвует в синтезе нуклеиновых кислот, дыхании, фотосинтезе. Дефицит молибдена приводит к деформации, отмиранию стебля, изменению его окраски до красновато-буровато-зеленого, а листьев - до светло-зеленого цвета, избыток - к хлорозу и некрозу старых листьев, засыханию их кончиков. В листьях к плодоношению содержится около 1 мг/кг сухого вещества.
Железо сказывается на содержании хлорофилла в листьях, деятельности систем, определяющих интенсивность дыхания. Недостаток железа ведет к хлорозу молодых листьев (без отмирания тканей), устранение дефицита повышает продуктивность фотосинтеза.
Введение микроэлементов 2и, Си, Мо, Mg в раствор АКВ проводили в два этапа: с полифосфатом аммония (2%) и без него.
В результате предыдущих исследований установлено, что раствор АКВ с 2% ПФА устойчив в течение 9 дней. Медь, цинк, магний и молибден вводили в виде солей Си(0Н^03, 2и^03)2, Mg(NOз)2.6H2O, ^4)6Мо7024.4Н20.
В Таблице 1 приведены данные о времени выпадения осадков с различным содержанием ионов 2и2+ в АКВ с ПФА и без ПФА.
Как видно из экспериментальных данных (табл. 1), увеличение концентрации ионов 2и2+ приводит к стабилизации системы. Время, в течение которого выпадает осадок, увеличивается. Причем, в растворах с содержанием 2% ПФА время выпадения осадков в 2 раза больше по сравнению с аналогичным раствором без ПФА. Очевидно, это связано с образованием полифосфатов цинка, обладающих хорошей растворимостью (рис. 1).
Таким образом, увеличение концентрации ионов 2и2+ и добавление к раствору АКВ 2% ПФА приводит к стабилизации системы.
Экспериментальные данные по влиянию концентрации ионов Си2+ на содержание Р2О5 и СаО в растворе приведены в Таблице 2.
По данным таблицы 2 строим графики (рис. 2 и рис. 3).
Как видно из результатов эксперимента, концентрация меди до 4% практически не влияет на содержание Р2О5 и СаО в растворе. С увеличением концентрации меди от 4 до 6% содержание Р2О5 и СаО в растворе резко уменьшается (до 13,3 и 8,43% соответственно). Можно предположить, что в осадок выпадают фосфаты кальция, что и подтвердил химический анализ осадка: 41,3% фосфора (в пересчете на Р2О5), 17,4% кальция (СаО) и 3,3% меди.
Результаты эксперимента по влиянию различных концентраций молибдата аммония на устойчивость раствора АКВ свидетельствуют о том, что до 0,054% молибдена раствор устойчив, осадок не выпадает. После 0,07% молибдена содержание Р2О5 и СаО в растворе резко уменьшается (с 15,16 до 13,45% и с 9,0 до 6,2% соответственно), что свидетельствует о выпадении в осадок орто-фосфата кальция (рис. 6, 7). Это наблюдалось и ви-
Таблица1
Зависимость времени выпадения осадков из раствора АКВ от концентрации ионов Zn2+ с ПФА и без ПФА
№ Концентрация Время выпадения осадка, сутки
пробы ионов цинка, г/л без ПФА с ПФА
1 1,09 10 20
2 2,19 14 28
3 6,56 18 36
4 10,94 22 40
5 15,32 25 50
6 19,70 30 -
7 24,07 34 -
8 26,26 38 -
Таблица2
Содержание Р2О5 и СаО в растворах АКВ с различной концентрацией меди
ш(Си2+) с ПФА, % ш(Р205), % ш(СаО), %
0 15,14 8,974
0,96 15,14 8,974
1,35 15,11 8,973
2,70 15,10 8,972
4,04 14,90 8,960
6,22 13,30 8,436
8,33 13,28 8,435
W(Cu2+), %
Рис. 2. График зависимости содержания орто-фосфатов от концентрации Си2+ в растворе
01 23456789
W(Cu2+), %
Рис. 3. График зависимости содержания СаО от концентрации Си2+ в растворе
ю (Мо), % Объем осадка, % Состав осадка: ю,%
0,070 < 0,5 СаО 19,77
0,085 1,0 Р2О5 46,45
0,101 1,65 Мо 2,55
Рис. 4. Рис. 5.
0,02
0,04
0,06 w Мо, %
0,08
0,1
0,12
Рис. 6. Зависимость содержания орто-формы Р2О5 от массовой доли молибдена в растворах
зуально: объем осадка по отношению к общему объему раствора с каждой последующей вводимой навеской молибдата аммония увеличивался в 1,5-2 раза (рис. 4).
Химический анализ осадка показал, что он состоит, в основном, из фосфатов кальция и молибдена (рис. 5).
Выпадение соединений молибдена и кальция в осадок можно объяснить следующим образом. Молибдат аммония всегда содержит избыток свободного кислотного оксида молибдена МоО3, растворимость которого составляет 0,138 г/100 г воды. По мере его накопления в растворе обра-
зуются условия для конверсии Р2О5 с последующим выпадением в виде орто-фосфатов кальция. Вводимый полифосфат аммония ведет себя как комплексон, образуя растворимые полифосфаты кальция и увеличивая при этом растворимость молибдата аммония с 0,054 до 0,12% (рис. 8). Освободившиеся ионы аммония увеличивают растворимость МоО3, переводя его в молибдат аммония. Добавление ПФА значительно увеличивает время стабильности модифицированных растворов. Например, при концентрации вводимого молибдена выше 0,054% - с 9 до 30 дней, т.е. в 3,5 раза (табл. 3).
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
0
0,02
0,04
0,08
0,1
0,12
0,06 ш Мо, %
Рис. 7. Зависимость содержания СаО от массовой доли молибдена в растворах
0
0,14 0,12 0,1 0,08
о"
^ 0,06 0,04 0,02 0
20
40 t, мин.
60
80
- Без полифосфата аммония
-С полифосфатом аммония
Рис. 8. Кинетика растворения молибдата аммония (ЫН4)6Мо7О24-4И2О в азотнокислотной вытяжке
4,5
3,5
2,5
1,5
0,5
0 10 20 30 40 50 60 70
1, мин.
-Без полифосфата аммония
-С полифосфатом аммония
Рис. 9. Кинетика растворения нитрата магния Mg(NO3)2•6H2O в азотнокислотной вытяжке
0
4
3
2
0
ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ
Е.М. Желудова
Таблица3
Время стабильности растворов АКВ при модифицировании молибдатом аммония
m(Mo),% Время стабильности (сутки)
без ПФА с ПФА
0,006 30 30
0,022 30 30
0,038 30 30
0,054 9 30
0,069 6 26
0,085 1 26
0,101 1 26
0,12 0,5 24
Причем, чем выше концентрация молибдена, тем сильнее влияние ПФА на стабильность раствора.
Результаты эксперимента при введении нитрата магния в АКВ приведены на рисунке 9. Растворимость нитрата магния в АКВ без ПФА составляет 3,51%, с ПФА - 3,87%, т.е. отличается незначительно (Рис. 8).
В обоих случаях вышеуказанные концентрации нитрата магния соответствуют насыщению раствора АКВ этой солью. Введение ПФА практически не увеличивает время стабильности раствора АКВ при модифицировании его ионами магния. Оба раствора устойчивы в течение 30 дней.
Таким образом, увеличение концентрации ионов 2п2+ приводит к стабилизации системы, что, очевидно, связано с образованием полифосфатов цинка, обладающих хорошей растворимостью. Концентрация меди до 4% практически не влияет на стабильность системы. С увеличением концентрации меди от 4 до 6% содержание Р2О5 и СаО в растворе резко уменьшается, что связано с выпадением в осадок фосфатов кальция и меди.
Введение ПФА в раствор АКВ значительно увеличивает время стабильности растворов с содержанием ионов молибдена свыше 0,07%. Введение нитрата магния практически не влияет на стабильность растворов с ПФА и без ПФА.
Библиографический список
1. ШкольникМ.Я., Макарова Н.А. Микроэлементы в сельском хозяйстве. - М.; Л.: Издательство АН СССР, 1957 .
2. ЛадухинА.Г., СмирноваЮ.В. Применение внекорневых обработок минеральным комплексом серии «Акварин» в посевах клевера лугового // Материалы 55-ой Международной научно-практической конференции. Актуальные проблемы науки в агропромышленном комплексе. -Т. 11. - Кострома, 2004.
3. Уманский Р.И., Ладухин А.Г. Влияние минеральных водорастворимых комплексов серии «Акварин» на продуктивность яровой пшеницы // Материалы 55-ой Международной научно-практической конференции. Актуальные проблемы науки в агропромышленном комплексе. - Т. 11. -Кострома, 2004.
4. СмоленцевА.Ю., Орлова В.Т. Использование химических соединений в качестве стимуляторов роста растений // Материалы межвузовской научно-практической конференции. Актуальные проблемы науки в агропромышленном комплексе. - Т. 1. - Кострома, 2002.
5. Батяхина Н.В. Использование микроэлементов на зерновых культурах // Материалы научно-методической конференции. Актуальные проблемы и перспективы агропромышленного комплекса. - Иваново, 2005.
