Управляя качеством воды, повышаем урожайность

Часто причиной отсутствия или недостаточной эффективности средств защиты растений может быть плохое качество используемого растворителя — воды. Как правило, отсутствие ожидаемых результатов после обработок аграрии объясняют различными факторами: неблагоприятные погодные условия, несоблюдение срока обработки, слабая эффективность препарата. Но при этом не учитывают возможности влияния качества местной воды. Во всем мире существует проблема применения жесткой воды в сельском хозяйстве. Этот вопрос в ведущих аграрных странах обязательно учитывают и принимают соответствующие меры. Недооценка жесткости и рН воды имеет негативные экологические и экономические последствия, поскольку сельхозпроизводитель получает более низкие урожаи плохого качества за счет частичной или полной потери действующего вещества препарата.

С точки зрения распространения в природе и физико-химических свойств вода  является хорошим растворителем многих химических веществ, с которыми контактирует. Поступая из разных источников, она обладает различными биологическими характеристиками и физико-химическими свойствами, определяющими в итоге её качество.

Вода применяется во многих отраслях сельского хозяйства. Используется водопроводная вода (питьевая и промышленная), поверхностные и глубинные воды. В интенсивных технологиях возделывания культур она выступает в качестве носителя и растворителя средств защиты растений и удобрений.

В растениеводстве часто сталкиваются с проблемой некачественной воды, но не могут определить, каким образом ее эффективно решить. Обычно просто увеличивают дозу действующего вещества, но это решение не является экономически эффективным и экологически безопасным и только отчасти влияет на результат обработки.

Каждому агроному следует понимать, что вода в разных районах страны и источниках ее забора различается по составу. Исследования показывают, что питьевая вода из водоснабжения в основном характеризуется высокой жесткостью (щелочностью). В большинстве случаев рН воды является нейтральной (рН 7,0) или слегка щелочной. Наличие в воде определенных солей кальция или натрия повышает ее щелочность. Поэтому, выбирая источник воды для обработок посевов, следует знать (определять) ее качество.

Что влияет на качество воды? 

На качество воды влияет множество независимых факторов: биологический состав, или наличие постоянных частиц органического вещества (водорослей и грибов), но прежде всего химический состав, связанный с содержанием двухвалентных катионов кальция и магния, ионов железа, бария, марганца и стронция, которые и определяют жесткость воды и кислотность (рН).

С агрономической точки зрения выделяют 3 важных параметра качества воды: жесткость (известковость), чистота и рН.

Виды жесткости воды. 

Различают 2 вида жесткости воды.

Общая жесткость определяется суммарной концентрацией ионов кальция и магния в воде и представляет собой сумму карбонатной (временной) и некарбонатной (постоянной) жесткости.

Временная (карбонатная) жесткость (при рН>8,3) обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов (Ca(HCO3)2 и Mg(HCO3)2) и карбонатов (CaCO3) кальция и магния. Данный тип жесткости почти полностью устраняется при кипячении воды и поэтому называется временным. При нагреве воды гидрокарбонаты распадаются с образованием угольной кислоты и выпадением осадка карбоната кальция и гидроксида магния. Временную (карбонатную) жесткость можно устранить и добавлением гашеной извести. При добавлении известковой воды гидрокарбонаты переходят в карбонаты и вода становится более мягкой.

Соли кальция и магния в значительной степени влияют на жизненные процессы микроорганизмов, в том числе на проницаемость клеточных оболочек. Чем выше временная (карбонатная) жесткость, тем вода характеризуется большей стабильностью реакции, но тем сложнее снизить ее рН.

Постоянная (некарбонатная) жесткость определяется присутствием кальциевых и магниевых солей сильных кислот (серной, азотной, соляной) и при кипячении не устраняется.

С постоянной жесткостью бороться труднее. Для ее устранения кальций и магний осаждают содой, применяются методы вымораживания льда, перегонки (испарение воды с последующей ее конденсацией). В последние годы для устранения жесткости воды широко используют ионообменники.

Естественно, что самая лучшая вода для растений — это дождевая с большим количеством растворенного кислорода. Постоянная жесткость воды хорошо влияет на обменные процессы в растении, а вот временная жесткость, с которой нужно бороться, нарушает кислотно-щелочной баланс в растениях.

Анализ воды проводят в специальных лабораториях, где определяется содержание аммиака, нитратов, фосфора, магния, железа и др. В бытовых условиях также можно определить кислотность, купив тест-полоски или цветные индикаторы. С целью исключения ошибки с помощью тест-полоски проводят несколько тестов. Достоверность акватестов довольно высока (с точностью до 0,1-0,2 степени рН) и достаточна для определения качества воды для химической обработки.

Если водородный показатель воды рН меньше 7,0, то она считается кислой, если выше 7,0 — то щелочной.

В разных странах воду оценивают по своим понятиям жесткости (известковости). При этом все средства по смягчению воды — это средства борьбы с временной жесткостью.

Единицы измерения и нормирование жесткости воды. 

Жесткой считается любая вода, которая в своем составе имеет растворенные соли кальция и магния, а по нормам их концентрации подразделяется на мягкую, среднюю и жесткую.

В мировой практике используется несколько единиц измерения жесткости, которые определенным образом соотносятся друг с другом. В зарубежных странах широко используются такие единицы жесткости, как немецкий градус (do, dH), французский градус (fo), американский градус (ppm).

В Республике Беларусь, согласно СТБ, жесткость воды выражают суммой миллимолей ионов кальция и магния, содержащихся в 1 литре воды (ммоль/л). Так, 1 ммоль/л соответствует количеству любого вещества в мг/л, равному его молекулярной массе, разделенной на валентность. Простой расчет показывает, что 1 ммоль/л отвечает содержанию в 1 л воды 20,04 мг/л Са2+, или 12,16 мг/л Мg2+.

При покупке препаратов для воды за границей следует знать соотношение различных единиц измерения жесткости воды в отдельных странах:

1 моль/м3 = 1 ммоль/л = 1 мг-экв/л = 2,804 do (Германия) = 5,005 fo (Франция) = 50,05 ppm (США).

В действующих санитарных правилах и нормах гигиенических нормативов общая жесткость воды, используемой для питьевых и хозяйственно-бытовых нужд, нормируется. Так, в мягкой воде жесткость не должна превышать 4 ммоль/л, в средней — 4-8, в жесткой — 8-12, в очень жесткой — более 12 ммоль/л.

В Беларуси в водопроводах норма составляет 1,5-7,0 ммоль/л. Допустимое максимальное содержание солей жёсткости в воде по суммарному количеству ионов кальция и магния — 7 ммоль/л. Для конкретной системы водоснабжения по постановлению главного санитарного врача она может составлять и 10 ммоль/л. Общая же жесткость воды должна быть не ниже 1,5 ммоль/л. Установлено, что в колодцах, расположенных в сельской местности республики, жесткость воды превышает допустимые нормы, достигая 9,8 ммоль/л.

Гигиенистами Российской АМН доказано, что содержание кальция в питьевой воде должно быть не менее 30 мг/л (ПДК — 140 мг/л), магния — минимум 10 мг/л (ПДК — 85 мг/л.)

Жесткая вода при разбрызгивании повышает силу удара и поэтому не задерживается на растении. Мягкая вода способствует приклеиванию препарата к растению. При каких же значениях рН воды существует риск снижения эффективности CЗР?

Стратегия использования воды в зависимости от рН:

• рН 4,0-6,0 — вода хорошо подходит для химической обработки посевов и 12-24-часового хранения рабочего раствора в емкости;
• рН 6,1-7,0 — вода подходит для химической обработки большинством пестицидов, но не рекомендуется нахождение раствора в опрыскивателе более 2-х часов;
• рН выше 7,0 — вода требует использования кондиционера с целью сохранения эффективности обработки.

Сопутствующее повышение рН рабочего раствора стимулирует побочные реакции антагонистического химического обмена и дополнительно ограничивает проникновение высокодиссоциированных средств защиты растений в растительные клетки. В первую очередь это относится к гербицидам и прежде всего — к препаратам листового действия, содержащих действующие вещества в форме солей. Большинство солей реагируют с катионами кальция воды уже в баке для опрыскивания или в высыхающей на поверхности листа капле рабочей жидкости, образуя плохо растворимые соли кальция в виде прозрачного твердого осадка.

Восприимчивы к негативному воздействию рН целый ряд минеральных солей, присутствующих в воде, а также многие гербициды в виде слабых кислот, которые с кальцием и магнием воды также образуют умеренно растворимые соли.

Наиболее чувствительны к параметрам воды следующие химические препараты:

• глифосаты;
• гербициды из группы регуляторов роста: дикамба, 2-4 Д;
• сульфонилмочевины;
• граминициды;
• ретарданты (хлормекватхлорид);
• фосфорорганические инсектициды;
• фенмедифам, десмедифам, хлороталонил и каптан.

Для некоторых средств, например для глифосатсодержащих гербицидов или хлормекватхлорида (ЦеЦеЦе) лучше вода с низким рН (кислая), например с добавлением подкислителя. Для других препаратов, особенно порошков, больше подходит вода с рН 7,0 (нейтральной реакцией).

Высокое значение рН рабочего раствора может значительно ускорить химическое разложение действующих веществ пестицидов. Период их полураспада может быть сокращен в зависимости от рН, в крайних случаях, даже от нескольких до сотен раз, что нашло подтверждение в многочисленных исследованиях за рубежом. На практике это означает, что период полураспада действующего вещества пестицида можно сократить с 10-30 дней до 2-10 часов, что эквивалентно частичному или полному отсутствию его эффективности.

Экономические последствия связаны с частичной, а в крайних случаях даже с полной потерей действующего вещества пестицида и эффективности обработки. Использование жесткой воды при обработке также негативно влияет на окружающую среду, повышая загрязнение поверхностных и грунтовых вод через накопление химических веществ в почве. Эффект от этого явления отрицательно сказывается на имидже производителей пестицидов из-за нареканий сельхозпроизводителей на плохое качество препаратов.

Решение проблем с водой в сельском хозяйстве.

Снизить содержание в воде солей жесткости до требуемых нормативных значений, осуществляется одним из нескольких способов: термическим, реагентным, катионитовым и комбинацией перечисленных способов. Смягчение воды при фильтровании через Na-катионит повышает щелочность воды (увеличивает рН), а при Н-катионировании кислотность растет (рН снижается).

Для смягчения воды созданы специальные добавки — кондиционеры, регулирующие жесткость воды и рН. Они обладают комплексным действием по отношению к ионам тяжелых металлов и предназначены для улучшения качества воды. Добавки способны эффективно дезактивировать антагонистическое действие кальция, магния и железа в жесткой воде, в результате чего они уже не способны связывать действующие вещества и образовывать с ними осадок. Кроме того, кондиционеры снижают рН воды.

Такие средства дают сельхозпроизводителю гарантию правильного разведения пестицида и шанс эффективной обработки. Кроме того, так мы защищаем окружающую среду от негативных последствий неправильного использования средств защиты растений.

Использование адъювантов в качестве добавки призвано увеличивать количество действующего вещества препарата на поверхности листа, улучшая его проникновение в ткани. Они также обладают противопенящим эффектом, частично предотвращая снос и снижая рН рабочей жидкости.

Широко известно применение минерального азотного удобрения — сульфата аммония в качестве спрея и адъюванта для водорастворимых инсектицидов, гербицидов и фунгицидов. Его функция сводится к связыванию присутствующих в воде катионов железа и кальция. Сульфат аммония особенно эффективен в качестве адъюванта для глифосат- и глифосинатсодержащих гербицидов.

Учитывая высокую стоимость химической обработки посевов, не пренебрегайте анализом качества воды и при необходимости добавляйте специальные добавки, пользуйтесь фильтрами-умягчителями и обезжелезивателями воды.

Подготовлено по материалам, опубликованным в журнале «Наше сельское хозяйство» (2015 г., №9).