Микроудобрениями называют питательные вещества, которые содержат химические элементы, потребляемые растениями в очень малых количествах. В настоящее время выявлена биологическая роль в жизни растительных и животных организмов бора, меди, марганца, молибдена и др. Удобрения, содержащие эти микроэлементы, получили соответствующие названия.
Борные удобрения вносят в небольших количествах, но они совершенно необходимы. При борном голодании отдельные растения ведут себя по-разному. Например, сахарная свекла загнивает в верхней части корнеплода еще в поле, лен поражается бактериозом и почти не образует семян, а его волокно становится коротким и ослабленным, бобовые растения дают мало семян, а у яблонь и груш происходит «опробкование» внутри плодов.
У растений бор содержится больше всего в пыльце.
Он участвует в кислородном питании тканей и передвижении углеводов из пластинки листа в другие части растения.
Медные удобрения также вносятся в небольших количествах. Растения обеспечиваются медью, если ее содержание выше 0,4 мг на 1 кг сухой почвы. В самих же растениях содержание меди составляет от 3 до 15 мг на 1 кг сухой массы. Медь входит в состав некоторых окислительных ферментов и, значит, принимает участие в окислительно-восстановительных процессах, она влияет на углеводный обмен и образование хлорофилла. Без меди злаковые растения не синтезируют белок, а значит, и не образуют зерна. Установлено, что кости животных и человека содержат относительно много меди. Ее дефицит в организме приводит к искривлению и ломкости костей.
Марганцевые удобрения обычно используют на черноземных и других нейтральных или слабощелочных почвах. Их внесения в кислые подзолистые почвы обычно не требуется. Марганец способствует усвоению растениями азота и накоплению хлорофилла, а также синтезу аскорбиновой кислоты (витамина С). Недостаток марганца в растениях проявляется в побурении и опадании листьев.
Молибдена в отличие от марганца мало в кислых почвах, но обычно достаточно в нейтральных и слабощелочных. Установлено, что молибден непременно входит в клубеньковые бактерии, связывающие в соединения атмосферный азот. При недостатке молибдена в почве нарушается синтез в растениях белковых веществ. Он способствует усвоению растениями азотного удобрения – селитры.
Вероятно, важную роль в жизнедеятельности растений играет кобальт, но пока об этом можно судить лишь на основании косвенных данных. В конце прошлого века в некоторых районах Новой Зеландии, Австралии, Англии и других стран была распространена болезнь скота – сухотка. Это заболевание влекло за собой снижение содержания гемоглобина в крови животных, потерю аппетита, сокращение удоев молока, прекращение прироста живой массы. Трудом многих ученых было установлено, что сухотка связана с недостатком в организме кобальта (акобальтоз), который, в свою очередь, связан с недостатком его в почвах этих районов. Для устранения заболевания в корм скоту стали добавлять кобальтсодержащие соли. В настоящее время установлено, что организм животных и человека синтезирует витамин B12, недостаток которого приводит к злокачественному малокровию. Непременной составной частью витамина B12 является кобальт. Вероятно, недостаток кобальта в почве приводит к недостатку его в растениях, а затем и в организме животных, что сказывается на содержании в организме витамина B12.
Хотелось бы еще раз отметить, что удобрения хороши при употреблении в научно обоснованных количествах. Большой избыток любого удобрения не на пользу растениям, а через них и человеку. Во всем должна быть мера. В случае удобрений эту меру определяют химики-аналитики, проводящие химический анализ почв. Уместно также напомнить старую поговорку, которая гласит: «Нет плохих почв, а есть плохие хозяева».
Для выращивания урожая культурные растения необходимо защищать от сорняков и болезней. Химические вещества, применяемые для уничтожения растений (чаще всего сорных), называют гербицидами. Это слово происходит от латинских герба – трава, растение и циде – убивать. В настоящее время имеется большой ассортимент сложных органических соединений, обладающих гербицидными свойствами. Старейшим же гербицидом была соль NaClO3. Она относится к гербицидам сплошного действия, так как уничтожает все растения подряд. Ее применяли для удаления травы с дорог и дорожек. Первым гербицидом избирательного действия была серная кислота, которая широко использовалась в некоторых странах еще перед второй мировой войной. При разбрызгивании ее водного раствора на посевах злаковых культур она легко стекала с узких листьев злаковых растений, имеющих воскоподобную поверхность. В результате кислота не причиняла вреда этим культурным растениям. Широколистные двудольные сорняки захватывали больше серной кислоты, лучше удерживали ее и потому гибли. Таким образом, серная кислота является гербицидом морфологической избирательности.
Специалисты считают, что свыше 80% заболеваний культурных растений обусловлено грибками. Химические средства борьбы с грибковыми и бактериальными болезнями сельскохозяйственных растений называют фунгицидами (от лат. слова фунгус – гриб). Наиболее распространенные среди садоводов-любителей фунгициды содержат соединения меди (II). Широко известна бордосская жидкость, являющаяся раствором, в состав которого входят медный купорос CuSO4 и гашеная известь Ca(OH)2. Она впервые была использована в 1885 г. для борьбы с мучнистой росой виноградных лоз. Не трудно догадаться, что это произошло во Франции в окрестностях города Бордо. Несколько позже было установлено, что раствор, состоящий из 3Сu(OH)2·СuCl2, имеет преимущества, так как обладает меньшей коррозионной активностью. Еще раньше для борьбы с мучнисторосяными грибками растений начали использовать измельченную серу. Это средство применяют и по сей день. Наряду с серой для этой же цели используют отвар, получаемый ее кипячением с известью. Это средство и в настоящее время считается довольно эффективным фунгицидом. Однако соединения серы иногда плохо действуют на другие растения и прежде всего на некоторые сорта яблонь и груш.
Растворимые соединения меди ядовиты для вредителей зеленых растений, т.е. обладают фунгицидными свойствами. Медный купорос CuSO4·5H2O является одним из наиболее эффективных препаратов контактного действия для борьбы с болезнями плодовых деревьев, виноградников и других растений. Смесь медного купороса (1 кг CuSO4·5H2O и 0,75 кг свежегашеной извести на 100 л воды) называют бордоской жидкостью. Она представляет собой водную суспензию из 3Сu(OH)2, CuSO4 и CaSO4. Для образования стойкой суспензии молярное соотношение CuО:CaО должно быть равно 1:0,75, а массовое 1:0,53. В связи с частичным переходом во времени гашеной извести в карбонат кальция (в результате поглощения CO2 из воздуха) массовое соотношение берут 1:0,75.
При смешении раствора медного купороса с раствором соды Na2CO3 образуется жидкость, которую издавна называют бургундской. Она является суспензией основного карбоната меди (II) состава 3Cu(OH)2·2CuCO3. Бургундская жидкость имеет некоторое преимущество перед бордосской, заключающееся в лучшей прилипаемости к растениям и отсутствием комков, забивающих распылительные устройства.
Отметим также, что медный купорос используют для борьбы с чрезмерным развитием водной растительности в водохранилищах.
Сухая смесь основного сульфата меди (II) 3Сu(OH)2·CuSO4 и основных карбонатов меди (II) используется для протравливания семян и их опыления. Ее получают смешиванием медного купороса и мела при 50...60°C. Процесс ведут до прекращения выделения пузырьков CO2. Для опыления используют порошок, получающийся выпариванием раствора досуха. В промышленности этот препарат обозначают буквами АБ.
Для борьбы с вредителями садов и слизнями используют сульфат железа (III) Fе2(SO4)3. Его применяют также для уничтожения мхов, лишайников и грибных спор. Этот препарат действует на них уже при концентрации 0,14%. Однако по своим фунгицидным свойствам сульфат железа (III) примерно в 10 раз слабее, чем медный купорос.
В сельском хозяйстве для борьбы с вредителями растений и с грызунами широко используют соединения мышьяка. Из них наибольшее распространение получил арсенат кальция Ca3(AsO4)2. Издавна известен сложный препарат, в состав которого входят медь (II) и мышьяк (III), называемый парижской или швейнфуртской зеленью. Она имеет состав 3Сu(АsO2)2·Сu(CH3COО)2 и получается из Аs2O3, Na2CO3, CuSO4 и уксусной кислоты. Вначале получают раствор метаарсенита натрия:
As2O3 + Na2CO3 = 2NaAsO2 + CO2
К нему добавляют уксусную кислоту до нейтрализации избытка соды:
Na2CO3 + 2CH3COOH = 2CH3COONa + CO2 + H2О
К полученному таким образом горячему раствору добавляют медный купорос. Парижская зелень осаждается из раствора в соответствии с уравнением
6NaAsO2 + 2CH3COONa + 4CuSO4 = 3Cu(AsO2)2·Cu(CH3COO)2 + 4Na2SO4
Для протравливания корней рассады капусты против возбудителя килы используют каломель Hg2Cl2. В настоящее время в качестве протравы семян злаковых культур широко применяют ртутьорганические соединения общей формулы RHgX, где R – алкил или арил и X – остаток органической или минеральной кислоты (например, C6H5HgOCOCH3). Нормы расхода ртутьсодержащих фунгицидов небольшие – около 5 г ртути на 1 га. К сожалению, большинство ртутных препаратов токсичны для человека, млекопитающих и птиц. Поэтому их стремятся исключить из употребления. В настоящее время синтезировано довольно много органических соединений с весьма ценными фунгицидными свойствами.
Существуют химические вещества, стимулирующие кущение растений. Их действие основано на подавлении роста верхушечных почек, в результате чего рост растений направляется по боковым отросткам. В качестве таких стимуляторов нашли применение органические спирты с прямой цепью – главным образом октиловый и дециловый спирты.
Существуют химические соединения, при опрыскивании раствором которых растений происходит усыхание листьев и их опадение. Такие соединения называют дефолиантами (от лат. слова фолиум – лист). Дефолианты применяют для предуборочного удаления листьев с растений для облегчения механизированной уборки урожая (например, хлопчатника). Наиболее распространенными дефолиантами являются хлорат магния Mg(ClO3)2 и цианамид кальция CaCN2. Напомним, что при внесении в почву цианамид кальция играет роль азотного удобрения.
Для борьбы с личинками малярийного комара применяют препарат «Армаль». Его получают обработкой раствора мышьяковистой кислоты известью-пушонкой в смеси с инертным наполнителем – тальком, глиной или мелом. К этой смеси затем добавляют медный купорос и отфильтровывают в виде пасты. К высушенному и размолотому препарату добавляют гидрофобное органическое вещество (3% асидол или древесное крезотовое масло). Последнее позволяет зернам препарата удерживаться на поверхности воды и оказывать губительное действие на личинки.