Значение и применение меди в земледелии

Фактором, который в настоящее время определяет минеральный состав сельскохозяйственных культур, является агротехника их возделывания и используемые системы применения макро- и микроудобрений. Микроэлементы дополняют действие основных минеральных удобрений и способны оказывать уравновешивающее действие при нарушениях оптимального соотношения питательных веществ. В комплексе агротехнических мероприятий с высоким уровнем внесения удобрений медь в качестве микроудобрения используют в соответствии с биологическими особенностями растений  и  агрохимическими свойствами почвы. Применение медных удобрений в земледелии проводится с учетом оптимального содержания меди в растениях и почвах и на этой основе разрабатываются агротехнические мероприятия, устанавливаются дозы внесения, обеспечивающие полноценность растениеводческой продукции. 

Содержащаяся в растениеводческой продукции медь является мощным средством нормализации обменных процессов в живом организме, что послужило широкому её применению в растениеводстве и животноводстве. Производство меди в мире составляет 6 млн. тонн и она является биомикроэлементом, который используется в сельском хозяйстве и фармакологии. Среднее содержание меди в почвах составляет 20 мг/кг, в пресных водоемах — 0,001-0,2 мг/л, в морской воде — 0,02-0,045 мг/л. Перспективно применение меди в Беларуси в качестве микроудобрения, а также для обогащения растениеводческой продукции. 

Почти вся медь листьев сосредоточена в хлоропластах и тесно связана с процессами фотосинтеза, стабилизируя хлорофилл, предохраняя его от разрушения. Медь входит в состав медьпротеида, образуя окислительный фермент, способствует синтезу в растениях железосодержащих ферментов. Положительно влияет на синтез белков в растениях, которые обеспечивают водоудерживающую способность растительных тканей, вследствие этого медь в виде удобрения имеет значение для придания растениям засухо- и морозоустойчивости и защиты от бактериальных  заболеваний. Медь участвует в процессе фиксации азота растениями, повышает устойчивость к полеганию.

Недостаток меди вызывает у растений задержку роста и цветения, хлороз листьев, потерю упругости клеток (увядание растений). При остром дефиците меди у злаковых растений отмечается побеление кончиков листьев, недоразвитие колоса, излишняя кустистость (особенно у овса, ячменя, свеклы, лука и бобовых), суховершистость у плодовых (усыхание побегов). Крона деревьев приобретает кустовидную форму, плоды мелкие с бурыми пятнами и бородавками. «Болезнь обработки» травянистых растений проявляется в подсыхании кончиков листьев, задержке в формировании репродуктивных органов, пустозернистости колоса. При этом заболевании растения кустятся и, не переходя к стеблеванию, погибают. «Болезнь обработки» встречается преимущественно на болотистых, мелиорированных почвах и торфяниках. На некоторых торфяных почвах злаки в фазе молочной спелости полегают, образуя колена. 

Симптомы проявления острого недостатка меди встречаются редко, а голодание (скрытый недостаток) различных культур происходит уже при содержании меди 10-0,5 мг/кг сухой массы растения. Концентрации меди в сельскохозяйственных растениях менее 5 мг/кг сухой массы ухудшают развитие растений, а более 10-20 мг/кг являются пороговыми.

В случае недостатка отзывчивость растений на применение меди проявляется в улучшении роста и развития, плодоношении, отсутствии заболеваний. При хорошем обеспечении основными элементами питания, такими как азот,фосфор и калий растения особенно хорошо отзываются на внесение меди. От применения медьсодержащих удобрений и пестицидов концентрация меди в растениях увеличивается в 2-4 раза.

Участвует в процессах пигментации шерсти, поддерживает воспроизводительную функцию и кроветворение, стимулирует деятельность гормона гипофиза. Основное депо меди — белок крови (1-2 мг/л), поэтому при её недостатке развивается анемия. В регионах с недостатком меди в почве отмечается анемия сельскохозяйственных животных, происходит деструкции кровеносных сосудов, патологический рост костей, дефекты в соединительных тканях. Оптимальное содержание меди в корме для животных составляет 5-10 мг/кг сухого вещества. Избыток меди у животных вызывает поражение печени и развитие желтухи. 

Медь относится к тяжелым металлам, при этом малотоксична, и лишь при накоплении в избыточных концентрациях негативно влияет на здоровье. В организме взрослого человека находится около 100 мг меди. В малых дозах медь используют в медицине как вяжущее и задерживающее рост и размножение бактерий средство. Медь оказывает на организм многогранное действие, влияя на развитие, воспроизводство, гемоглобинообразование и на активность лейкоцитов. Однако избыток меди в организме приводит к нарушению психики и параличу некоторых органов (болезнь Вильсона). Избыток меди у человека вызывает острый панкреатит, язву двенадцатиперстной кишки, бронхиальную астму, гиперкупремию и др. Медьсодержащие пестициды (медный купорос, бордосская жидкость, хлорокись меди) сильно раздражают слизистые оболочки.

Ежедневная потребность в меди для человека составляет около 2-3 мг, или 35-40 мкг на 1 кг массы тела. При поступлении с пищей в кишечнике всасывается около 30% содержащейся меди. Летальной для человека является концентрация меди 0,175-0,25 г/сутки. 

Особенно богаты этим элементом молоко и дрожжи. Естественное содержание меди в пищевых продуктах составляет 0,4-5,0 мг/кг, а в количестве 5-15 мг/кг медь придает продукту металлический привкус и обусловливает прогоркание жиросодержащих продуктов.

Общее содержание меди в почвах составляет около 0,002%, причем на долю растворимой части приходится около 1% этого количества. В почвах встречаются разные формы меди, которые в различной степени усваиваются растениями: 

• водорастворимая медь;
• обменная медь, поглощенная органическими и минеральными веществами;
• труднорастворимая медь;
• медь­содержащие минералы; 
• комплексные металлоорганические  соединения  меди. 

Валовое содержание меди включает все ее формы. В 1971 году Ковальским В.В. были установлены пороговые концентрации валовой формы меди в почвах: недостаточное содержание в почве — 6-15 мг/кг, в результате чего происходит полегание и невызревание злаковых культур, оптимальное содержание данной формы элемента в почвах — 15-60 мг/кг, избыточное — более 60 мг/кг почвы. 

Установлено, что содержание меди в растениеводческой продукции определяется не только видовыми особенностями культур, но и гранулометрическим составом почв. Так, на минеральных почвах отмечается тенденция к увеличению содержания меди в растениеводческой продукции от песчаных к суглинистым почвам. 

В соответствии с последним методическим указаниям по «Крупномасштабному агрохимическому и радиологическому обследованию почв сельскохозяйственных земель Республики Беларусь» (2012 г.) исследование содержания валовой меди в почвах проводится на участках, где возможно их загрязнение различными источниками. Состояние оценивается по градациям отдельно для песчаных, супесчаных и суглинистых почв (табл. 1). Для полной характеристики дерново-подзолистых почв при высоком содержании валовых форм меди дополнительно проводится определение содержания подвижной формы элемента. На почвах с содержанием  валовой меди выше ориентировочно-допустимой концентрации (ОДК) производство сельскохозяйственной продукции не рекомендуется.

Таблица 1. Градации дерново-подзолистых почв по валовому содержанию меди 

Содержание валовой формы меди в почвах не является критерием обеспеченности растений. Показателем миграции меди и накопления в растениях являются формы нахождения в почвах. Доступность меди для растений определяется наличием легкоподвижных форм. 

Подвижность меди и поступление ее в растения уменьшаются при известковании почв, связывании меди в виде органических соединений и закреплении почвенным гумусом. Важную роль в фиксации меди играют  микроорганизмы  почвы. Часть меди почв прочно связана с почвенными перегнойными кислотами и в этой форме она становится неусвояемой для  растений. Дефицит меди для растений в большей мере проявляется на песчаных и торфяных почвах. При этом, доступность меди для растений на кислых почвах выше, чем на почвах с нейтральной и щелочной реакцией среды. Поэтому наиболее эффективно применение медных удобрений на известкованных почвах.

Для диагностики обеспеченности сельскохозяйственных земель медью используют значения содержания подвижной формы, поскольку установлена тесная зависимость между содержанием подвижной меди в почвах и её накоплением в растениях.  (Ринькис Г.Я, 1963). Почвы Беларуси характеризуются в основном низким и средним содержанием подвижной меди (табл. 2). 

Таблица 2. Градации почв Беларуси по содержанию подвижной меди, (2010 г.)

Наблюдения за динамикой содержания меди в пахотных почвах республики показали, что  средневзвешенное содержание подвижной формы элемента за последние 20 лет постепенно снижалось (с 2,08 до 1,83 мг/кг почвы). Снижение содержания в основном связано с увеличением выноса меди с урожаем сельскохозяйственных культур и недостаточным применением медных удобрений. Средневзвешенное содержание подвижной меди в пахотных почвах республики составляет 1,83 мг/кг, что соответствует среднему уровню их обеспеченности (1,6-3,0 мг/кг). При этом, около половины (45%)  площадей пахотных земель республики  средне обеспечены, а  на 46% отмечается низкое содержание подвижной меди (менее 1,5 мг/кг). При таком уровне обеспеченности почв необходимо обязательное применение медных удобрений в основном экологически и экономически обоснованными приемами — в виде некорневых подкормок растений и обработки семян.

На богатых медью почвах растения обогащаются ею, причем некоторые виды приобретают устойчивость даже к очень высоким  концентрациям этого  металла. Различные культуры в разной степени чувствительны к недостатку меди. Потребность в медных удобрениях возникает на минеральных почвах с содержанием подвижной меди ниже 3 мг/кг, на торфяных почвах — ниже 5 мг/кг почвы и определяется биологическими особенностями сельскохозяйственных культур. 

На медные удобрения весьма отзывчивы зерновые культуры (пшеница, тритикале, ячмень), клевер луговой, кукуруза, морковь, свекла, лук, белокочанная капуста. Под эти культуры медь следует применять в первую очередь. Картофель, томат, фасоль — средне отзывчивы на медь.

Зерновые культуры и клевер характеризуются очень низким коэффициентом биологического поглощения меди из почвы, что свидетельствует о наличии физиологического барьера по отношению к элементу при поступлении из почвы (Озолиня Г.Р., Белицына Г.Д.1988). Поэтому, для повышения эффективности использования и обогащения указанных культур медью целесообразно применять  медное удобрение при предпосевной обработке семян и в некорневые подкормки посевов. 

Многочисленные исследования в различных регионах показали, что некорневая подкормка (опрыскивание) растений медьсодержащими растворами и предпосевная обработка семян наиболее эффективны. Некорневую подкормку можно проводить на любой стадии роста и развития растений и её физиологическое действие продолжается около 10 дней. При отсутствии визуальных признаков недостатка меди очень важно знать оптимальный срок некорневой подкормки у различных культур (критический период). Положительной стороной внесения меди в почву является длительное последействие приема — 6-8 лет, а дозы внесения могут составлять 2-5 и более кг/га д.в.

Предполагают, что механизм физиологического действия меди при обработке семян и внесении меди в почву не одинаков. Так, при обработке семян медью — увеличивается количество зерен в колосе, а внесение меди в почву — увеличивает рост зерновок. Наиболее интенсивно злаковые растения усваивают медь из почвы в период до фазы выхода в трубку и во время формирования зерна (Озолиня Г.Р., Лапиня Л.П., 1988).

Предпосевная обработка семян зерновых культур медью должна являться обязательным приемом, который обеспечивает прирост урожайности зерна 3-5 ц/га. Дозы меди при обработке семян могут составлять 50-100 грамм д.в. на 1 т семян.

Некорневая подкормка (опрыскивание) растений водными растворами медного удобрения в концентрациях — 0,01-0,1% (10-100 г удобрения на 100 литров воды) проводится несколько раз за период вегетации (в критические периоды роста) с интервалом не менее 10-14 дней. Время поглощения микроэлемента растениями после опрыскивания от нескольких часов до нескольких дней. Разовая доза внесения составляет 50 г/га д.в. меди. Расход рабочего раствора при данном способе  200 литров на гектар. С целью исключения ожогов растений в солнечный день некорневую подкормку медью лучше проводить утром или вечером, в пасмурный, но не дождливый день.  Прирост урожайности от медного удобрения в среднем составляет около 10%, а в отдельных случаях до 50%.

Оптимальный срок применения меди в некорневую подкормку  посевов озимых зерновых культур  — стадия первого узла (табл. 3). На высокопродуктивных посевах (50 ц/га зерна и выше) потребность в меди возрастает, поэтому рекомендуется двукратная некорневая подкормка: первая — в начале активной вегетации весной или стадию первого узла, вторая — в стадию флагового листа-начала колошения. В рабочий раствор можно добавлять 10-15 кг/га мочевины.

Яровые зерновые культуры наиболее отзывчивы на медь в фазу первого узла, кукуруза — в фазу 6-8 листьев, картофель — в период бутонизации, многолетние злаковые травы — в период трубкования. 

Наибольшая потребность овощных культур в меди отмечается от периода образования нескольких листьев до начала бутонизации и плодоношения. У плодовых деревьев — это период бутонизации, который совпадает с массовым ростом листьев. Некорневое питание плодовых и ягодных культур микроэлементами при высоком урожае проводят 3-4 раза, при среднем 2-3 раза за вегетационный период. Если деревья опрыскивают смесью растворов макро- и микроудобрений, то общая их концентрация не должна превышать 4-5%, считая на физический вес удобрений.

Таблица 3. Сроки и дозы применения меди в некорневые подкормки  посевов сельскохозяйственных культур 

1. Никифорова Т.Е. Безопасность продовольственного сырья и продуктов питания / уч. пособие, ГОУВПО«Ивановкский гос. хим.-технол. Университет.  — 2007.
2. Крупномасштабное агрохимическое и радиологическое обследование почв сельскохозяйственных земель Республики Беларусь: методические указания / И.М. Богдевич [и др.] — Минск: Ин-т почвоведения и агрохимии, 2012. — 48 с.
3. Система применения органических, минеральных макро- и микроудобрений в севооборотах: рекомендации /В.В. Лапа  [и др.]  —Минск: Ин-т почвоведения  и агрохимии, 2012. — 56 с.

Подготовлено на основании статьи «МЕДЬ: значение и применение в земледелии», опубликованной в журнале «Наше сельское хозяйство» (2013 г., №12).