Кобальт — важный микроэлемент кормопроизводства: опыт в Беларуси

В регионах с недостаточным содержанием кобальта в почвах и растениях часто отмечаются эндемические заболевания сельскохозяйственных животных, снижается урожайность и качество кормовых и овощных культур. Наблюдается это, главным образом, в регионах с распространением дерново-подзолистых почв легкого гранулометрического состава и торфяных почв. Корма, заготовленные на песчаных, известкованных или почвах с высоким содержанием органического вещества, значительно беднее кобальтом. Раньше кобальт считался микроэлементом, необходимым только для животных, но в последнее время доказана его необходимость для культурных растений с целью повышения урожайности, качества и обогащения им растениеводческой продукции.

Кобальт (Со) является жизненно необходимым микроэлементом для растений, животных и человека, активизирует в организме ферменты белкового обмена, а также специфически влияет на формирование витамина B₁₂ (коболамина). Исключение кобальта из питательной среды растений приводит к ослаблению интенсивности физиолого-биохимических процессов, задержке их роста и снижению урожайности.

Особенно нуждаются в кобальте растения с белковым типом обмена веществ — многолетние и однолетние бобовые культуры. Кобальт участвует в ферментных системах клубеньковых бактерий, которые осуществляют фиксацию атмосферного азота, поэтому способность к накоплению этого элемента у бобовых культур выше, чем у злаковых. При недостаточном снабжении бобовых культур кобальтом на корнях образуется мало клубеньков, они мелкие и бледные, а их численность и масса составляет лишь 50-65% от возможного. Участие кобальта в жизни высших растений, не способных к фиксации азота, косвенное — он стимулирует клеточную репродукцию листьев (Игнатьев Н.Н., Садовская Э.Н.).

Одной из причин дефицита кобальта является недостаток витамина B₁₂, синтез которого под влиянием микроэлемента происходит через 96 часов. У человека при недостатке кобальта нарушается образование витамина B₁₂, необходимого для кроветворения, как средства борьбы со злокачественным малокровием. Кобальт также входит в состав инсулина — гормона поджелудочной железы.

Гипокобальтоз — заболевание животных всех видов и возрастов, которое характеризуется нарушением углеводного и белкового обменов, развитием гипопластической анемии, расстройством тканевого дыхания, снижением устойчивости и продуктивности вследствие недостаточности витамина В , содержащего кобальт.

При дефиците микроэлемента у животных отмечается потеря аппетита (акобальтоз). Недостаток кобальта в кормах (менее 0,07 мг/кг сухого вещества) приводит к снижению содержания гемоглобина в крови животных, заболеванию туберкулезом, наблюдается эндемический зоб.

Установлено благотворное влияние Со и на организм насекомых (повышает содержание общего белка в гемолимфе). При добавлении весной в микродозах солей кобальта к сахарным подкормкам (2 мг сернокислого кобальта на 1 л сиропа) у пчел увеличивается количество выращиваемого расплода в семьях, повышается их продуктивность (Григорян Г.А.).

Дефицит кобальта как эндемическое заболевание распространено в зонах с низким содержанием подвижного кобальта в почвах (ниже 2 мг/кг) и растениях. Низкое содержание кобальта в почвах определяет его недостаток в составе растений данной местности, с которыми кобальт поступает в организм травоядных животных. Районы бедных кобальтом почв (менее 1,5 мг/кг) совпадают с районами наибольшего распространения заболеваний животных сухоткой (Ягодин Б.А.).

Избыточные количества кобальта включаются растениями в транспирационный поток, что приводит к обогащению им кончиков листьев, участки которых в результате белеют и отмирают. Наибольшая чувствительность к избытку данного элемента установлена у хлебных злаков. Токсичность кобальта может проявляться путем угнетения витамина B₁₂. В результате у растений появляются недоразвитые цветы, ухудшается или вообще отсутствует плодоношение, семена не дают всходов.

Однако в природных условиях избыток Со не встречается, а только в результате загрязняющей среду деятельности человека. Основной источник загрязнения почв кобальтом — выплавка цветных металлов. Сжигание угля и другого топлива в меньшей степени загрязняет окружающую среду. При этом почвы придорожных полос и уличная пыль содержат повышенное количество кобальта. В Беларуси в атмосферу ежегодно выбрасывается более 170 т кобальта. С целью контроля над загрязнением тяжелым металлом установлены ПДК кобальта и его оксида в воздухе — 0,5 мг/м³. Повышенные концентрации соединений кобальта являются токсичными, вызывают одышку и острые дерматиты кожи, действуют на желудочно-кишечный тракт.

Большое количество кобальта в загрязненных им почвах является токсичным для овса, фасоли, суданской травы и ячменя. Серьезного внимания заслуживают сточные воды, компосты из твердых бытовых отходов, отличающиеся повышенным содержанием тяжелого металла. Так, в осадках сточных вод г. Могилева содержалось 80-114 мг/кг сухого вещества кобальта. Концентрация кобальта в компостах на основе твердых бытовых отходов г. Минска в процессе компостирования увеличивалась с 4,8 до 7,6 мг/кг (Головатый С.Е., 2002).

В растениях среднее содержание элемента находится на уровне 0,01-0,6 мг/кг сухого вещества. При этом бобовые культуры богаче кобальтом, чем злаковые.

Дефицит элемента в кормах достигает 70-80% (Шпаков А.П., 1991). По нормам оптимальная концентрация кобальта в кормах для КРС должна составлять 0,3-0,9 мг/кг (Ковальский А.П.), а необходимый для оптимального развития животных критический уровень содержания кобальта — 0,08-0,1 мг/кг сухой массы растений.

Норма среднесуточного потребления кобальта коровами составляет 15,4 мг/кг сухого корма рациона (Саханчук А.И., 2013). К примеру, в нормах кормления телок поступление кобальта с кормом возрастает по мере их роста от 1 до 18 месяцев с 0,7 до 7,5 мг/сутки.

Следует учитывать, что процесс кроветворения у животных и человека осуществляется при нормальном взаимодействии трех биоэлементов — кобальта, железа и меди. Повышенное содержание в рационе белка и железа замедляет усвоение Со в ЖКТ, а медь и цинк, напротив, усиливают этот процесс.

Оптимальное поступление кобальта в организм человека с пищей — 20-50 мкг/сутки. При поступлении менее 10 мкг/ сутки отмечается дефицит, а порог токсичности для человека составляет 500 мг/сутки. Физиологическая потребность человека в содержащем Со витамине B₁₂ соответствует 3 мкг/сутки (Скальный А.В., 2004).

Нормальным считается содержание валовой формы кобальта в почвах от 7 до 30 мг/кг (Ковальский В.В.). Региональный Кларк содержания валового кобальта для дерново-подзолистых почв Беларуси составляет 6,0 мг/кг, а предельно допустимая концентрация (ПДК) — 12 мг/кг, поскольку элемент относится к тяжелым металлам (Петухова Н.Н., 1999).

Запасы кобальта в разных типах почв колеблются от 3 до 45 кг/га. Меньше всего их в супесчаных и торфяных почвах, а суглинистые почвы богаче растворимыми соединениями кобальта.

В почвах Со среднеподвижен и количество его подвижной формы может изменяться в пределах 4-22% от валового содержания. Отмечается сравнительно высокая подвижность кобальта в торфяных почвах, что связано со способностью элемента образовывать легкоподвижные органо-минеральные комплексы (Панасин В.И, 1988). Содержание доступных растениям подвижных форм элемента в почвах колеблется от 0,1 до 7 мг/кг.

С увеличением степени окультуренности почвы содержание подвижного кобальта повышается, и в дерново-подзолистых почвах доступные растениям формы Со занимают 10-20% от его валового количества.

Известкование кислых почв снижает поглощение растениями кобальта, а при кислотности почвенной среды рН 6,8 его соединения начинают выпадать в осадок. Усвояемость элемента также снижается при избытке в почве марганца и железа, а фосфор — наоборот — усиливает поступление кобальта в растения. Кормовые культуры, возделываемые на песчаных почвах, беднее кобальтом, чем произрастающие на более тяжелых по гранулометрическому составу почвах.

Оценку обеспеченности сельскохозяйственных земель Беларуси проводят по градации содержания подвижного кобальта в минеральных и торфяных почвах (табл. 1).

Таблица 1. Градация почв Беларуси по содержанию подвижного кобальта (Богдевич И.М., 1992 г.)

В настоящее время за динамикой содержания кобальта в сельскохозяйственных землях республики регулярных наблюдений (крупномасштабного агрохимического обследования почв) не проводится. Однако из различных научных источников известно, что в сельскохозяйственных землях Беларуси среднее содержание подвижной формы элемента в основном низкое (0,48-0,65 мг/кг) и изменяется в широких пределах — 0,34-2,1 мг/кг (Дубиковский Г.П., Рак М.В., Вильдфлуш И.Р., Ходько Е.М.). Поэтому рекомендуется применять кобальтовые микроудобрения для получения стабильной урожайности бобовых, кормовых и овощных культур, для повышения качества и обеспеченности кормов кобальтом.

В качестве кобальтсодержащих удобрений можно использовать простые растворимые кристаллические соли кобальта: сернокислый кобальт (CoSO₄•7H₂О содержит 20-25% Со), азотнокислый кобальт и хлорид кобальта (CoCl₂, содержит 47% Со), а также промышленные отходы, содержащие этот элемент — продукты переработки шлаков никелевого производства и колчеданных огарков.

В незначительных количествах совместно с другими микроэлементами Со содержится в составе большинства комплексных жидких удобрений и в минеральных фосфорных удобрениях. Однако следует заметить, что полностью удовлетворить потребность растений в кобальте за счет применения сложных комплексных удобрений невозможно, поскольку их необходимо вносить строго в соответствии с инструкцией. Отсутствует кобальт в калийных и азотных удобрениях.

В Беларуси потребность сельскохозяйственных культур в кобальте удовлетворяется за счет как солей кобальта, так и разработанной новой формы жидкого кобальтового микроудобрения в хелатной форме. В РУП «Институт почвоведения и агрохимии» разработаны 2 марки жидкого микроудобрения «МикроСтим», который содержит кобальт в хелатной форме совместно с биостимулятором. Так, в «МикроСтим-Кобальт» в 1 л содержится 127-140 г кобальта и 53-73 г азота. Бобовые культуры хорошо отзываются на совместное внесение с кобальтом и бора. В жидком микроудобрении «МикроСтим-Кобальт, Бор» в 1 л содержится 45-55 г кобальта, 45-55 г бора, 90-115 г азота и 0,6-9,0 г гуминовых веществ (Рак М.В, Николаева Т.Г.).

Помимо химических веществ в различном количестве, Со содержится в составе следующих субстратов:

• в навозе на соломенной подстилке — 1,1-1,6 мг/кг СВ;
• в низинном торфе — 2,0-4,1 мг/кг СВ;
• в золе — 5,4-11,0 мг/кг СВ;
• в марганцевом шламе — 27,0-38,0 мг/кг СВ;
• в никелевых рудах — 0,15-0,2%.

Для эффективного обеспечения растений Со и расширения ассортимента кобальтовых микроудобрений в России разработан Ацетилацетонат кобальта (патент РФ № 5150449, 2000).

Наиболее безопасным с экологической точки зрения и экономически эффективным является некорневое опрыскивание растений в наиболее важные фазы их роста и развития водными растворами микроудобрения малых концентраций — 0,01-0,1% (табл. 2).

Таблица 2. Сроки и дозы некорневой подкормки культур кобальтом

При этом способе внесения необходимо соблюдать дозировку и равномерность внесения. Расход рабочего раствора удобрения составляет 200-300 л/га, или 2 л/сотку, или 10 л на 5 соток. Увеличение доз кобальта в некорневую подкормку растений свыше 50 г/га нецелесообразно, поскольку снижается окупаемость микроудобрения урожайностью.

Внесение кобальта в почву предусмотрено, если она низко обеспечена подвижной формой кобальта (менее 1,0 мг/кг) и решается задача комплексного восстановления и сохранения ее естественного плодородия. Микроэлемент можно вносить в почву при выращивании овощных культур, что достаточно хорошо окупается получаемой продукцией. В почву до посева рекомендуется вносить 100-300 г/га кобальта, а под высоко отзывчивые полевые культуры дозу по возможности увеличивают до 1 кг/га. Последействие кобальта при данном способе внесения может продолжаться до 3-5 лет.

Установлено положительное влияние кобальта при замачивании семян в 0,05-0,5%-х растворах микроудобрения. В литературе приводится положительный результат при смачивании семян ячменя в дозе 10 г кобальта на 1 ц семян и опудривании семян клевера из расчета 25 г кобальта на 20 кг семян.

Предпосевная обработка семян люпина узколистного жидким удобрением «МикроСтим-Кобальт» из расчета 0,19 л/т (25 г/т Со) или «МикроСтим-Кобальт, Бор» в дозе 0,5 л/т способствовала росту урожайности зеленой массы соответственно на 39 и 30 ц/га, зерна — на 2,2 и 2,4 ц/га.

Предпосевное замачивание семян огурца в течение 30 минут в растворе кобальта и лимонной кислоты (в концентрации каждого компонента по 0,002%) рекомендуется для повышения урожайности при выращивании рассады на грунтах с торфяной основой.

Кобальтовые микроудобрения следует применять, если содержание подвижных соединений кобальта в почве — менее 1,5 мг/кг. Внесение микроэлемента обеспечивает не только получение полноценных продуктов питания для людей и кормов для животных, но также повышает урожайность и качество растениеводческой продукции. В первую очередь Со следует использовать на известкованных почвах, особенно на торфяных и песчаных, под многолетние и однолетние бобовые культуры, которые высоко отзывчивы на элемент (табл. 3). Рекомендуется также применять Со для кормовых культур (многолетние злаковые травы, пастбища, кукуруза), овощных, плодовых и ягодных культур для повышения урожайности и улучшения качества продукции.

Установлено, что низкое содержание кобальта в растениях может быть обусловлено не только его низким содержанием в почве, но и наличием барьерных механизмов по отношению к этому элементу, антагонистическим влиянием на его поступление в растения со стороны меди, марганца и цинка (Протопопова Л.Г., 2002). Поэтому с целью повышения эффективности кобальта в качестве удобрения его следует применять раздельно, а не в смесях с указанными микроэлементами.

Таблица 3. Потребность сельскохозяйственных культур в кобальте

Установлено, что применение кобальтового удобрения способствует ускорению созревания ячменя, повышает урожайность семян красного клевера, увеличивает содержание жира в семенах льна, улучшает состояние овощных культур и содержание в них витамина В₁₂.

Известно, что дефицит кобальта отрицательно сказывается в первую очередь на углеводном обмене культур, а между обеспеченностью растений кобальтом, снабжением корневой системы углеводами, развитием и ростом клубеньков четко выражена прямая зависимость (Егрина Г.Н.). Под его влиянием повышается урожайность сахарной свеклы и винограда, увеличивается их сахаристость, а в томатах и капусте растет содержание сахара и витамина С. Внесение кобальтсодержащих удобрений на дерново-подзолистых почвах повышает урожайность озимой пшеницы на 2-3 ц/га, капусты — на 40-50, картофеля — на 5-20 ц/га (Анисимов, Носова, Тынянова).

В условиях Беларуси при возделывании клевера лугового на низко обеспеченной подвижным кобальтом дерново-подзолистой супесчаной почве некорневая подкормка растений в фазу бутонизации жидким микроудобрением «МикроСтим-Кобальт» в дозе 25 и 50 г/га д.в. обеспечила прирост урожайности зеленой массы соответственно на 7,6 и 6,3 ц/га, повысила содержание кобальта в сухой массе до нижних границ оптимальных значений в корме — 0,35-0,44 и 0,38-0,62 мг/кг (в 3 и более раз). Эффективность сульфата кобальта на клевере в аналогичных дозах повышала урожайность соответственно на 4,2 и 6,7 ц/га и увеличивала содержание микроэлемента в сухой массе.

От некорневой подкормки люпина «МикроСтим-Кобальт» в фазу бутонизации в дозах кобальта 25 и 50 г/га содержание Со в зеленой массе увеличивалось соответственно в 5 и 9 раз, а в зерне повышалось в 4 и 8 раз, достигая оптимальных значений в кормах (Рак М.В., Николаева Т.Г., 2014).

При наличии значительного количества зарубежных и отечественных разработок по обогащению кормовых культур микроэлементами агрохимическим путем, в том числе и кобальтом, к сожалению, этой проблеме в производстве практически не уделяется внимания. Следует заметить, что правильное использование микроудобрений на практике всегда высоко окупается приростом урожайности, одновременно повышая качество продукции.

Подготовлено по материалам, опубликованным в журнале «Наше сельское хозяйство» (2017 г., № 19).