Гуминовые удобрения – удобрения, регулирующие усвоение трудно доступных фосфатов кальция и железа; структурообразующие удобрения, благоприятно влияющие на водный и тепловой режим почв (Драгунов, 1957). Основным критерием выбора сырья для получения гуминовых удобрений, является содержание в них гуминовых кислот, способных переходить в растворимое состояние в водных растворах щелочей.

Торфа и бурые угли (окисленные) являются основным сырьем для производства гуминовых кислот (Христева, 1957а, 1968; Кухаренко 1957).

По данным Н.И. Назаровой, М.С. Курбатова (1962), по содержанию гуминовых кислот виды твердого топлива неравноценны между собой. В торфах их содержится до 50%, в землистых бурых углях – 70-80%, в выветрившихся каменных углях – 80% на органическую массу. Окисленные угли Хакассии содержат 55-70% гуминовых кислот, 50-79% углерода и 32-45% кислорода (Антонов и др., 2001).

Гуминовые кислоты содержатся в почве (до 1-5% в верхнем 30-см слое), навозе (до 5-15%), компостах, осадках сточных вод, сапропеле (10-20%), торфе (10-40%), лигнине (50-80%) (цит. по Г.К. Панкратовой, В.И. Щелокову, Ю.Г. Сазонову, 2005).

Из органических ископаемых по химическим признакам ближе всех к перегною стоит торф, затем окисленные бурые и каменные угли. Применение торфа и окисленных углей в их естественном состоянии зачастую не дает желаемого результата. Объясняется это тем, что хотя торф и угли содержат довольно высокий процент питательных веществ, но растения усваивают их недостаточно, так как они очень прочно связаны с органической частью этих веществ. Поэтому для биологического эффекта приходится вносить их в больших дозах (20-30 т/га  и более) (Назарова, Курбатов, 1962).

Е.А. Шипитин, В.Л. Булганин, Ю.И. Гержберг (1994) отмечают, что во всем мире резко возрос интерес к удобрениям гуматного типа. Это объясняется тем, что все больше накапливается данных о положительном влиянии гуминовых веществ на рост и развитие растений, а также на качество сельскохозяйственной продукции и плодородие почв.

Гуминовые соединения органики, являясь физиологически активными веществами, регулируют и интенсифицируют обменные процессы в растениях и почве. Установлено, что гуминовые вещества не только увеличивают урожайность, массу плода и ускоряют сроки созревания, но и улучшают качество продукции, повышая содержание в ней сахаров, витаминов и уменьшая в 6-10 раз количество нитратов.

Еще в 1951 году Л.А. Христева (1957б) провела ранжирование сельскохозяйственных культур на группы по их отзывчивости на гуминовые удобрения (табл. 1.1.).

Таблица 1.1

Группы сельскохозяйственных растений по реакции на гуминовые кислоты

 

Группы реакции	Сельскохозяйственные растения
Очень сильно реагирующие	Помидоры, картофель, сахарная и столовая свекла
Хорошо реагирующие	Озимая пшеница, яровая пшеница, ячмень, овес, просо, кукуруза, рис, житняк, люцерна, кок-сагыз
Слабо реагирующие	Горох, фасоль, коровий горох, чечевица, арахис, кунжут, хлопчатник (сорт ОД-1), маш
Почти не реагирующие	Подсолнечник, клещевина, тыква, хлопчатник (большинство сортов), кенаф

Гуматы калия, натрия и аммония, применяемые в жидком или твердом виде (часто угли, обработанные водными растворами щелочей в определенных соотношениях до получения сыпучего состояния), представляют собой стимуляторы роста и развития растений (Назарова, Курбатов, 1962; Кухаренко, 1976).

Л.А. Христева (1968) опытами в 1957 г. на проростках ячменя и кукурузы доказала, что гуминовые кислоты как бурых, так и выветрившихся каменных углей являются биологически активными, причем действие первых оказалось сильнее. Это связано с содержанием органического вещества, так как зольная часть в природе стимулирующего характера играет незначительную роль. Она же (1968) в опытах 1959 г. с проростками и растениями зерновых культур установила, что их способность переносить высокие температуры, воздушную и почвенную засухи, сопротивляться токсическому действию высоких доз удобрений, связана с обеспеченностью кислородом. Гуминовые кислоты используются растениями для активизации дыхательного газообмена и понижения транспирации.

По заключению Н.И. Назаровой, М.С. Курбатова (1962), стимулирующее действие гуминовых кислот проявляется в том, что они усиливают развитие корневой системы и надземной массы. Корневая система становится длиннее и более мочковатой. В листьях увеличивается содержание хлорофилла, и листовая пластинка становится больше. Растения раньше зацветают, и на них быстрее созревают плоды (рис. 1).

 

 

Рис. 1. Томаты: слева – без внесения удобрений; справа – с внесением угледефеката (Н.И. Назарова, М.С. Курбатов, 1962)

Под влиянием гуминовой кислоты в растительном организме резко активизируется обмен веществ, усиливается дыхание и синтетические процессы.

Исследования выше названных ученых показали, что различные растения неодинаково реагируют на внесение гуминовых удобрений на разных этапах своего развития. Однолетние растения больше всего реагируют в начале своего развития и в момент образования органов репродукции, древесные – после пересадки сеянцев и саженцев, когда травмируется корневая система. То же можно сказать и об овощных рассадных культурах.

Они установили, что на разных почвах действие гуминовых удобрений различно. Самый большой эффект от их применения наблюдается на бедных песчаных и малогумусированных почвах. Действие гуминовых удобрений зависит также от условий внешней среды: оно увеличивается при засухе, повышенных температурах и других отклонениях внешних условий от нормы. Потребность растений в гуминовых кислотах связана со стадийным состоянием организма. Различные сельскохозяйственные культуры неодинаково реагируют на гуминовые кислоты: лучше всех — картофель, капуста, помидоры, сахарная свекла; хорошо – озимая и яровая пшеницы, ячмень, овес, просо, кукуруза, рис, житняк, люцерна.

Исследователями были опробованы в опытах в 1960-1961 гг. гуминовые удобрения в виде жидких (гуматы аммония, гуматы калия и гуматы натрия) и твердых комбинированных удобрений (гумофос и смесь окисленного угля с дефекационной грязью). Ими были сделаны выводы, что действие гуминовых удобрений на сельскохозяйственные культуры эффективно. Установлено, что внесение этих удобрений в почву значительно повышает урожайность культур. Кроме того, отмечено созревание помидоров и ранней капусты раньше контроля на 10-15 дней.

Гуминовые кислоты и их соли (гуматы), по данным Л.А. Христевой (1972) и Т.А. Кухаренко (1957), положительное воздействие на высшие растения оказывают в концентрациях тысячных долей процента. В концентрациях (0,0001-0,05%) они действуют на растения как стимуляторы, а более высокие концентрации тормозят развитие растений.

В.Н. Богословский, Б.В. Левинский (2005) провели системное исследование применения гуматов в России за 50 лет. Одной из основных причин, по их мнению, наблюдаемой в некоторых опытах аномально низкой эффективности гуматов, вполне может быть явное занижение или завышение концентраций и доз. Этими исследователями созданы гуминовые препараты нового поколения с максимально возможным качеством и стабильностью свойств, названные энергенами. Они надеются, что, имея такие препараты, можно начинать новые широкомасштабные полевые испытания с целью получения более достоверных рекомендаций по применению гуматов в сельском хозяйстве.

По данным И.Д. Шевченко (1997), внесение бурого угля и его препаратов в высоких дозах (4-8 т/га) способствовало повышению уровня гумусного состояния и элементов питания. При внесении бурого угля минерализация органического вещества замедляется, а активированного биологически активными веществами — усиливается, баланс гумуса за 3 года проведения опытов положительный. Влияние на структурное состояние почвы характеризовалось тесной корреляционной связью в неблагоприятные по гидротермическим показателям годы.

Гуматы не являются источником углеродного питания растений, а действуют как стимуляторы роста, ускоряя процесс фотосинтеза на клеточном уровне, и способствуют лучшему усвоению растениями питательных веществ из почвы. Это, в конечном счете, сказывается на повышении урожайности растений.

Исходя из оптимальной влажности почвы и рекомендуемых концентраций, дозы чистого гумата должны быть в пределах 5-50 кг/га посева, а балластного гумата 25 — 250 кг/га при внесении в почвы.

Большое народнохозяйственное значение имеет последействие гуминовых удобрений и стимуляторов на второй и третий год после внесения их в почву. Работы В.А. Лариной (1968) в Иркутской области в пятидесятые годы показали, что повышение урожайности, обусловленное последействием гуминовых удобрений, достигает в Восточной Сибири (в ц/га): пшеницы 1,5-2,5, ячменя – 6,6, овса – 3,5-6,6.

Проведенные Т.А. Кухаренко (1972) совместные работы с сотрудниками Днепровского сельскохозяйственного института показали, что в вегетационных опытах по проращиванию томатов и ячменя биологически более активны выветрившиеся образцы углей Назаровского и Бородинского месторождений и выделенные из них гуматы, чем не выветрившиеся. По мнению этого исследователя, биологическая активность углей определяется:

          — способностью образовывать со щелочами растворимые гуматы (т.е. содержанием карбоксильных групп и фенольных гидроксилов);

          — способностью участвовать в окислительно-восстановительных реакциях в растительной клетке (т.е. содержанием хиноидных групп и фенольных гидроксилов);

          — содержанием  свободных радикалов и другими факторами. Последействие гуминовых стимуляторов и удобрений может быть объяснено окислительно-гидролитическим распадом остаточных углей в почве.

О.И. Антонова (1997) отмечает, что наибольший эффект некорневые подкормки смесью из гумата натрия и цинка дают по столовой свекле на фоне N₁₂₀P₆₀K₆₀ , а по поздней капусте – на фоне P₆₀K₆₀. Урожайность, по сравнению с контролем, возрастает в 1,11 и 1,15 раз. Увеличение урожайности сопровождается значительным повышением количества сухого вещества (на 3-15%), сахара (на 7-30%), витамина «С» (на 17%) и снижением нитратов (на 15-36%).

          И.В. Грехова, И.Д. Комиссаров (2005) в результате производственных и полевых испытаний в 2000-2005 гг. препарата «Росток» (гуминовый стимулятор-адаптоген) установили стабильное положительное его действие на посевах зерновых, кормовых культур и на овощах. Урожайность при применении препарата увеличивалась на 20-47%, улучшилось качество продукции. По характеру действия он относится и к регуляторам роста и развития растений, и к веществам, снижающим накопление загрязнителей в растительной продукции и воздействие стрессовых ситуаций. Малые дозы применения, невысокая цена, совмещение обработок определяют высокую экономическую эффективность препарата.

А.В. Зимина, Я.М. Амосова, И.Н. Скворцова (1997) в своей работе отмечают, что многолетними полевыми и лабораторными исследованиями в различных почвенно-климатических условиях доказана высокая эффективность применения углегуматов в качестве ценных органических и комплексных органоминеральных удобрений, а также стимуляторов роста растений. Сырьем для их производства служат высокозольные малокалорийные окисленные каменные и бурые угли. Удобрения на их основе, вносимые в почву в небольшом количестве, способствуют накоплению органического вещества и улучшению поступления элементов минерального питания в растения.

Входящие в состав удобрений гуматы стимулируют всхожесть и энергию прорастания семян, образование вегетативной массы, рост и жизнедеятельность почвенных микроорганизмов, ускоряют сроки созревания урожая. Углегуматы позволяют уменьшить дозы внесения традиционных видов удобрений, снижают токсическое действие ядохимикатов и тяжелых металлов и выступают как естественные мелиоранты почв.

Л.К. Садовникова, Т.Н. Болышева, В.И. Кузнецов (1997) изучали возможность использования гумата натрия ГУМИ-БАШИНКОМ в качестве нетрадиционного удобрения и детоксиканта почв полиметаллического загрязнения. Исследования проведены на среднеокультуренной среднесуглинистой дерново-подзолистой почве (пахотный горизонт). Испытания препарата показали его высокую эффективность. Возрастающие дозы гумата дают большие прибавки урожая, чем известь, что наиболее ярко проявляется для такой чувствительной к условиям внешней среды культуры как вика.

Препарат положительно влияет на урожайность овса и вики, при этом установлено повышение такого важного показателя качества однолетних трав как содержание белкового азота. Растения, выращенные в вариантах с внесением гумата натрия, содержат больше калия и фосфора, что, вероятно, обусловлено улучшением поглотительной способности корневой системы.

Известь влияла на кислотность и насыщенность почвы основаниями, а гумат натрия еще и повышал содержание органического углерода.

Внесение препарата в дозах 8-12 кг/га снижало содержание подвижных соединений: в 1,65 никеля и в 9 раз свинца. Увеличение дозы гумата до 16 кг/га способствовало возрастанию подвижности этих элементов. Это происходит в результате диспергирования органического вещества за счет свободной щелочи и перехода в вытяжку связанных с органическим веществом тяжелых металлов.