Научная статья на тему 'Модифицирование азотнокислотной вытяжки микроэлементами'

Модифицирование азотнокислотной вытяжки микроэлементами Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
58
13
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Артёменко Вера Григорьевна, Акаев Олег Павлович, Озерова Таисия Ивановна, Романова Ирина Александровна, Семёнова Юлия Владимировна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Модифицирование азотнокислотной вытяжки микроэлементами»

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.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

-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.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.