«Гуматы»
Понятие «Гуматы» к настоящему времени прочно связано с разными направлениями в нашей жизнедеятельности – в сельском хозяйстве, медицине и промышленности. Гуматы представляют собой препараты, получаемые из гуминовых веществ (ГВ), широко встречающихся в природе. ГВ обнаруживаются в морской и речной воде, в донных отложениях, почве, торфе и буром угле.
Содержание ГВ в почвах находится на уровне 1-15%, в торфе – 25-30%, в буром угле – до 85%. Само понятие «гуминовые вещества», « гуматы» связано с почвой и произошло от слова «гумус» – комплекса органических темноокрашенных соединений, определяющей потенциальное плодородие почвы. Так, например, содержание ГВ в черноземах (самых плодородных почвах) достигает 12%.
Большинство находящихся в природе ГВ находится в водонерастворимой форме, не имеющей существенной хозяйственной ценности. Для практического использования ГВ их необходимо перевести в водорастворимую форму – гуматы.
В промышленных масштабах гуматы получают из торфа, сапропеля и особых видов бурых углей (леонардиты). Свойства гуматов, полученных из разных источников во многом схожи между собой, но по некоторым параметрам существенно различаются. Эти различия во многом определяют характер и результаты применения гуматов.
Основное значение гуматов связано с их высокой биологической активностью, что определило широкое применение этих препаратов в растениеводстве, животноводстве, медицине и рациональном природопользовании. Однако, несмотря на многолетнее успешное практическое использование гуматов, научное обоснование биологической активности этих соединений еще не получено. Главным препятствием создания теории действия гуматов на объекты живой природы является сложность строения самих гуминовых веществ и многокомпонентность выделяемых из природного сырья препаратов. Эта проблема усугубляется тем, что состав гуминовых препаратов непостоянен и зависит от источника сырья и применяемой технологии их выделения.
В то же время, несмотря на отмеченные проблемы, спрос на гуматы и ассортимент предлагаемых гуминовых препаратов постоянно расширяется. У потребителя возникает вопрос: какие гуматы лучше, как разобраться в этом разнообразии предложений? Понятно, что есть несколько хорошо себя зарекомендовавших на рынке производителей гуматов. Но они производят гуматы из разных источников – из бурого угля, из сапропеля, из торфа, из лигнина. Каждый из производителей, естественно, рекламирует свой товар в наилучшем качестве.
Попробуем в этом разобраться, не углубляясь чрезмерно в химические, физико-химические и биохимические тонкости. Отметим только, что улучшение функционирования живых организмов под влиянием гуминовых препаратов отмечается при низких концентрациях их водных растворов – от 0,005 до 0,05%; более высокие концентрации вызывают постепенное угнетение и гибель.
Сложный состав любого гуминового препарата можно условно разделить по молекулярной массе компонентов на 4 большие группы, индивидуальное значение которых в биологическом и хозяйственном плане различно, а результат их применения зависит от количественного соотношения между ними и сложного, порой разнонаправленного, характера их влияния на объекты воздействия.
1-я группа – неорганические водорастворимые соединения и нерастворимые минеральные примеси. Вещества, входящие в первую группу соединений практически не имеют существенного значения, поскольку являются практически балластом. Однако в эту группу могут входить некоторые биологически значимые микроэлементы, преднамеренно вводимые в препарат, например такие как Гумат+7.
2-я группа – водорастворимые низкомолекулярные (до 5 кД) органические соединения, среди которых определяются органические кислоты, аминокислоты, сахара, спирты, фенолы и другие органические соединения, которые образуются при разложении более сложных биоструктур. Среди второй группы соединений могут встречаться как стимуляторы, так и ингибиторы физиолого-биохимических процессов. Эти низкомолекулярные органические соединения могут служить также источником питания растений и микроорганизмов, но при действующей низкой концентрации гуминовых препаратов их значение невелико.
3-я группа – водорастворимые органические соединения со средним молекулярным весом (до 50 кД), среди которых преобладают фульваты – соли фульвиновых кислот (фульвокислот). Фульвокислота и большинство фульватов обладают высокой химической и биологической активностью. Получают из торфа, где присутствуют балластные вещества (более 60%).
Фульвокислота легко образует подвижные комплексы и соли с разнообразными молекулами и атомами, включая атомы тяжелых металлов. Эти комплексы могут проникать в живые клетки и ткани организмов и оказывать там определенное действие. Это действие может быть как положительным, так и негативным в зависимости от того, транспорт каких веществ облегчается в виде таких комплексов. Некоторые исследователи полагают, что фульвокислоты и фульваты, в целом, обладают более высокой биологической активностью, чем гуминовая кислота и ее соли (гуматы). Однако практическое использование препаратов, обогащенных фульватами экономически невыгодно из-за дороговизны процесса их выделения и очистки от примесей.
4-я группа – водорастворимые высокомолекулярные (> 50 кД) органические соединения среди которых преобладают соли гуминовых кислот (гуматы). Также как и фульвокислота, гуминовая кислота образует разнообразные комплексные соединения, но сама она, как и большинство из ее солей и комплексов, в воде практически нерастворима (за исключением гуматов щелочных металлов и аммония). Этим гуминовая кислота резко отличается от фульвокислоты.
Исследователи полагают, что биологическая активность гуминовой кислоты и ее комплексов определяется поверхностно-активными свойствами их молекул, стабилизирующих поверхности живых клеток. Внутрь клеток гуматы не проникают. В результате образования малоподвижных комплексов, гуматы задерживаются в покровных тканях растений, оказывая на них более продолжительное и мягкое действие. В почве водорастворимые гуматы быстро превращаются в малоподвижные комплексы, благодаря чему улучшается почвенная структура и выводятся из геохимического и биологического кругооборота вредные вещества (тяжелые металлы, пестициды и др.).
В ряду гуминовых препаратов, выделяемых из лигнина, сапропеля, торфа, бурого угля, соответственно возрастает доля компонентов с высокой молекулярной массой, сначала фульфатов, а затем и гуматов, то есть количество собственно гуминовых веществ[1]). В этом ряду возрастает также определенность и предсказуемость результата от применения гуминовых препаратов, поскольку уменьшается вариабельность химических свойств соединений, входящих в упомянутые выше группы.
Следует отметить также, что наиболее благоприятное сочетание биологической активности (повышение продуктивности в растениеводстве и животноводстве), агрогеохимических свойств (детоксикация и улучшение плодородных свойств почвы) а также экологичность производства, в наибольшей степени относятся к гуминовым препаратам, произведенным из месторождений бурого угля, находящихся в Иркутской области. Рентабельность применения этих препаратов намного выше, чем препаратов, производимых из сырья, изначально содержащего высокую долю балластных веществ (торф, лигнин, сапропель).
к.б.н.Швецов С.Г. (СИФИБР СО АН)
[1]) в бурых углях (леонардитах) содержание гуминовой кислоты и, следовательно, в выделяемых из них препаратах содержание гуматов достигает 85-90%.