Фосфіти: добрива, фунгіциди або гербіциди?

7 марта 2020 г.
Статьи Агротехнологии Фосфіти: добрива, фунгіциди або гербіциди?
Фосфіти

Хімія — дуже складна наука. Вона вимагає розвинутої пам’яті та уважності. Це стосується не лише теоретичних основ, але і практичного використання здобутків цієї галузі. Кожна буква у назві хімічної речовини має таке ж значення, як місце розташування коми у вироку «стратити не можна відпустити». Подібні за назвою речовини мають різні властивості та різне застосування.

Наприклад, фосфати, фосфіти та фосфіди. Назви майже однакові, відмінність у одній букві. Але ці речовини є солями різних фосфорних кислот. І мають відмінні властивості.

Фосфати – це джерело фосфорного харчування для рослин. Амофос, діамоній фосфат, монофосфат калію, суперфосфат простий і подвійний – найбільш відомі фосфорні добрива. Фосфіди використовують для захисту вирощеного врожаю від шкідників запасів. Тобто від щурів, мишей і комах, які мешкають у корабельних трюмах, в складах і на елеваторах. Фосфід алюмінію реагує з вологою з повітря і виділяє токсичний газоподібний фосфін.

Фосфіти успішно використовують для захисту рослин від хвороб-ооміцетів. Тобто для боротьби зі збудниками пероноспорозу (несправжньої борошнистої роси), фітофторозу, пітіозної кореневої гнилі. Фосфіти відносять до фунгіцидів, але є певні зауваження щодо цього.

У минулому столітті біологи вважали ооміцети представниками особливої групи нижчих грибів (фікоміцетів). Але у новому столітті їх «депортували» з царства грибів (Fungi) у царство найпростіших (Protista). А за іншою системою – взагалі «вислали» у царство бактерій (Chromista).Тому називати фосфіти «фунгіцидами» не зовсім коректно. Але традиції та зручність суто виробничої класифікації залишили для засобів від ооміцетів місце серед фунгіцидів.

Якщо вірити деяким рекламним публікаціям, то фосфіти – це також біостимулятори та добрива. Наприклад, польська компанія Agrosimex свій препарат Phos 60 (суміш фосфіту калію і фосфіту амонію) продає як добриво. У каталозі продукції німецької компанії Belchim Crop Protection Deutschland GmbH аналогічний препарат також віднесли до добрив. Але є певні обґрунтовані сумніви щодо «поживності» фосфітів. Проте, відсутні жодні сумніви щодо фунгіцидної дії представників цієї хімічної групи.

Фосфіти

ФОСЕТІЛ АЛЮМІНІЮ ТА ФОСФІТ КАЛІЮ

Вперше фунгіцидні властивості фосфітів були виявлені на початку 1970-х років співробітниками агрохімічної лабораторії французької компанії Rhone-Poulenc.

Першим комерційним продуктом був фосетіл алюмінію (Aluminium tris (ethyl phosphonate)). Це біла кристалічна речовина, яка добре розчиняється у воді і може переміщатися в рослині як зверху вниз (базідіопетально), так і від низу до верху (акропетально). Саме тому ця речовина розповсюджується системно як при фоліарному (на листя) так і при прикореневому (ґрунтовому, фертигації) внесенні.

Фосетіл алюмінію отримують при реакції фосфористої кислоти Н3РО3 з етиловим спиртом і хлоридом алюмінію.

Найбільш відома препаративна форма цієї речовини – фунгіцид Aliette, який містить 80% фосетіл алюмінію.

Цей фунгіцид з середини 1970-х років використовують у Франції переважно для захисту виноградників від мільдью (несправжньої борошнистої роси). А потім, як то кажуть, він «завоював світ». Генеричні версії Альєту (Ефаль, наприклад) з 1990-х років використовують в Україні, РФ, Молдові.

Препарат практично нешкідливий для природної ентомофауни, в тому числі для бджіл і комах-ентомофагів. До того ж, збудник мільдью не «пристосувався» до нього. Саме тому препарати фосетіл алюмінію залишаються важливою ланкою антирезистентної боротьби з цією хворобою.

Для розширення спектру дії та підвищення ефективності, фосетіл алюмінію вносять у суміші з іншими діючими речовинами, переважно контактної дії. Наприклад, з манкоцебом.

У двокомпонентному препараті Превікур (Превікур Енерджі) «компаньйоном» фосетіла алюмінію є пропамокарб – системна д.р., яка ефективна проти більшості фікоміцетів (Phytophthora, Plasmopara, Pythium, Aphanomyces, Bremia). Ця комбінація діючих речовин використовується для захисту огірка і томата у закритому ґрунті.

На початку 1990-х років дослідники з Університету штату Північна Кароліна виявили, що бакова суміш фосетіл алюмінію (Aliette) з манкоцебом (Fore) відмінно справляється з хворобами газонних злакових трав. Наприклад, з пітіозною кореневою гниллю.

Фірми Rhone Poulenc (Франція) і Chipco Signature (США) швидко знайшли ще один об’єкт для захисту (та збуту своєї продукції) – газони. Та оперативно розпочали випуск спеціальних фунгіцидів на основі фосетіл алюмінію.

В середині 1990-х років з’явилася «бюджетна» альтернатива фосетіл алюмінію. Фосфіт калію виявився цілком конкурентним продуктом як за ціною,так і за якістю. У США були зареєстровані фунгіциди з цією д.р.: Alude, Magellan, Vital, Vital Sign і Resys. А потім з’явилися генеричні версії – у ЄС, Австралії, Індії. Та, звісно, у Китаї.

До того ж, з’ясувалося, що фосфіт калію контролює несправжню борошнисту росу (Bremia lactuacae) на салаті. А також є ефективним проти P.cinnamomi, P.nicotianae та P.palmivora на люпині, тютюні і папайї відповідно. І проти мільдью винограду – теж.

Тому реєстрація препаратів фосфіту калію поширилася на чимало плодових, ягідних та овочевих культур.

Фосфіти ефективно перешкоджають розвитку хвороб, які викликають представники ооміцетів. Наприклад, захищають рослини від пітіозноі кореневої гнилі.

Щодо механізму фунгіцидної дії фосфітів вчені тривалий час не мали єдиної думки. На думку деяких дослідників, фосфіти діють безпосередньо на патогенний організм. Інші науковці впевнені, що головний «секрет» фунгіцидного ефекту фосфітів пояснюється стимуляцією природних захисних сил рослин. А дехто вважає, що обидва способи дії доповнюють один одного. Тобто фосфіти одночасно пригнічують збудника захворювання та стимулюють реакцію неспецифічного імунітету рослини.

У перших дослідженнях на штучному поживному середовищі пряма дія фосфітів на Pythium aphanidermatum не була доведена. Дослідники припустилися серйозної помилки – у поживному середовищі був надлишок фосфатів. Фосфат і фосфіт заважали один одному на шляху в організм патогену. Патоген «всмоктав» фосфат, тому для фосфіту вільного місця вже не було.

У подальших дослідженнях, при зменшенні концентрації фосфатів до адекватного рівня, були отримані інші результати. Та зроблені інші висновки. Фосфіти порушували метаболізм фосфатів в організмі ооміцетів з летальними для патогена наслідками.

Австралійські вчені, які вивчали вплив фосфітів на представників роду Phytophthora, виявили, що у клітинах збудників фітофторозу накопичуються поліфосфат та пірофосфат. Накопичення цих з’єднань «дезорієнтує» АТФ та перешкоджає нормальному енергетичному обміну. «Знеструмлений» патоген гине.

При профілактичному застосуванні фосфіти ефективно попереджають розвиток фітофторозу, пероноспорозу, пітіозної кореневої гнилі. Але внесення фосфітних фунгіцидів після того, як проявилися типові симптоми ураження, зазвичай малоефективне.

Фосфіти використовують в антирезистентних програмах, чергуючи з системними фунгіцидами класу стробілуринів. А також вносять їх у бакових сумішах з контактними (манкоцеб) або системними (металаксил) діючими речовинами.

На «справжні» гриби фосфіти не діють! Тому використовувати їх як засіб від іржі, справжньої борошнистої роси або септоріозу – це даремно витрачати гроші.

Чи дійсно фосфіти стимулюють природний імунітет рослин? Питання, як то кажуть, відкрите. Проте, відомо, що у певних обставинах фосфіти можуть діяти на рослини як стимулятор.

СТИМУЛЯЦІЯ – ТАК! ДОБРИВО – НІ!

Чимало дослідників відзначали стимулюючу дію малих доз фосфітів. Під їх впливом рослини прискорювали зростання та розвиток, формували більш потужну кореневу систему та велику площу листкової поверхні. Збільшували кількість і розмір плодів, вміст сухої речовини.Тобто позитивно впливали нам кількість та якість врожаю.

Стимулюючий ефект фосфітів яскраво проявляється на цитрусових (апельсин), персику, цибулі, картоплі, селері і бавовні. Як саме фосфіти стимулюють рослини на здійснення «трудових подвигів»?

Конкретної відповіді на це питання немає. Дослідники припускають, що стимулюючий ефект фосфітів пов’язаний з їх впливом на обмін цукрів, стимулюючу дію на шікіматний шлях (спеціалізований шлях біосинтезу бензоїдних ароматичних сполук, наприклад, протеїногенних амінокислот фенілаланіну, тирозину і триптофану, флавоноїдів, лігнінів, танінів та ін.). Тобто фосфіти прискорюють деякі важливі біохімічні реакції рослин.

У чому дослідники не мають сумнівів, так це у тому, що стимуляція зростання і розвитку рослин не пов’язана з використанням рослинами фосфітів як джерела фосфору.

Проте, реклама деяких препаратів фосфітів містить недостовірну інформацію про те, що пропонований продукт є не тільки фунгіцидом та стимулятором росту, але також є добривом.

Про те, що рослини не можуть використовувати фосфіти як джерело фосфору, було відомо ще до Другої Світової війни. У Німеччині та США агрохіміки заздалегідь готувалися до песимістичного сценарію найближчого майбутнього. Тобто до чергової великої війни. А велика війна – це неминуче порушення глобальних торговельних зв’язків.Та дефіцит деяких життєво необхідних матеріалів/речовин. Наприклад, фосфорних добрив.

Німці та американці шукали заміну дефіцитним фосфатам. Спробували замінити їх фосфітами, але це була даремна надія. Урожайність зернобобових та кормових бобових культур на ділянках, де вносили фосфіти калію та амонію, була меншою, ніж у варіанті, де внесли фосфат калію і амонію відповідно. Проте, на другий рік після внесення «фосфітні» ділянки виявилися лідерами за врожайністю. Як з’ясувалося, за цей час ґрунтові бактерії трансформували фосфіти у фосфати.

Мікроорганізми використовують переважно фосфати, але за відсутності доступного фосфату використовують фосфіти. Процес повної трансформації фосфітів у фосфати відбувається протягом 6-8 місяців. Тому рослини, які вирощували у наступному році, використовували не фосфітну, а фосфатну форму фосфору.

У першій половині минулого століття вартість фосфітів була високою, а ефект від їх використання в якості добрива – низьким. Тому після закінчення серії польових дослідів фосфіти були остаточно викреслені зі списку потенційних замінників фосфатних добрив.

Але приблизно через 50 років досліди довелося повторити. Для того, щоб наочно продемонструвати, що рослини поглинають фосфіти, але не засвоюють їх.

В дослідах використовували піщаний субстрат, в який внесли фосфіт та фосфат калію. Фосфіт (або фосфат) були єдиними потенційними джерелами мінеральної форми фосфору у варіантах досліду.

Виявилося, що рослини кукурудзи і однорічного мятлика, які намагалися виростити на субстраті з фосфітом калію, загинули. Такий самий результат був отриманий при вирощуванні томатів та перцю на гідропоніці при спробі замінити у живильному розчині фосфат калію на фосфіт. А також при вирощуванні салату, селери і шпинату на водній культурі в умовах закритого ґрунту. Метод гідропоніки повністю виключає можливість «несанкціонованої гуманітарної допомоги» рослинам від бактерій, які трансформують фосфіти у фосфати. Саме тому досліди на гідропоніці остаточно довели, що для рослин фосфор у формі фосфіту не є доступним. Крім того, було встановлено, що надлишок фосфітів є токсичним для будь-яких видів рослин.

ФОСФІТИ – ГЕРБІЦИДИ СУЦІЛЬНОЇ ДІЇ?

У високих концентраціях фосфіти пригнічують ріст і розвиток рослин. При «передозуванні» фосфітів однорічні однодольні та дводольні рослини гинуть, а багаторічні види довгий час знаходяться у «прибитому» стані.

Інтоксикація можлива при потраплянні фосфітів через лист (при обробці вегетуючих рослин) та через кореневу систему. Особливо чутливі до надлишку фосфітів паростки та молоді сходи.

Наприклад, ярий злак Brachypodium distachyon та однорічна дводольна рослина іпомея пурпурова (Ipomoea purpurea) не ростуть після внесення фосфітів у ґрунт.

Таку ж реакцію на присутність фосфітів у ґрунті проявляє щириця гібридна (Amaranthus hybridus) і щириця зелена (Amaranthus viridis). А також більшість злаків.

Інтоксикація паростків рису пригнічує ріст коренів і кореневих волосків, зменшує вміст хлорофілу. Рослини томатів, перцю, шпинату, кукурудзи, гірчиці та ріпаку гинуть на щедро «підживленій» фосфітами ділянці.

Обробіток вегетуючих рослин сімейства молочайні (Euphorbia hirta, Phyllanthes niruri) концентрованим розчином фосфіту калію гарантовано вбиває рослини. Обприскування вегетуючих рослин портулаку (Portulaca oleracea) не призводить до «смертельного результату», але викликає тривалу затримку росту. Подібний ефект спостерігається при обробітку вегетуючих багаторічних дводольних рослин.

Чому «ліки» (фунгіцид) діють як «отрута» (гербіцид)?

На це питання дуже давно відповів Парацельс. Причина у дозі. З невеликою кількістю фосфітів рослина може впоратися без негативних наслідків. Більш того, іноді навіть з користю для себе – через стимулюючий ефект. Але якщо фосфіт потрапив у рослину у надмірній кількості, виникають серйозні проблеми.

Надлишок фосфітів «дурить» рослину, яка не відрізняє їх від фосфатів. Але використовувати фосфіти замість фосфатів не може. І не може швидко позбутися.

Ймовірна причина загибелі рослин при отруєнні фосфітами – фосфорне голодування. «Підміна» фосфату на фосфіт не дозволяє рослинам відчути дефіцит фосфата та, як то кажуть, «вжити заходів». Внутрішні «системи моніторингу» дають помилковий сигнал про те, що фосфору в рослині цілком достатньо, але реально його немає.

У рослини не «включаються» ферменти (кисла фосфатаза) та транспортні молекули, необхідні для виживання на бідних доступними формами фосфору ґрунтах.

Рослина припиняє рости. Зупиняється ріст коріння, а потім – зростання надземної частини. Відсутність фосфатів зупиняє енергетичний обмін (для синтезу АТФ потрібен фосфор) та синтез хлорофілу. Паростки та молоді сходи вмирають швидко, багаторічні рослини, які вегетують, мають шанс вижити.

Якщо фосфіт може вбивати, чи можна його використовувати як гербіцид?

КУЛЬТУРИ, ЯКІ «ПЕРЕТРАВЛЮЮТЬ» ФОСФІТИ

Фосфіти у великій кількості працюють як гербіцид суцільної дії. Фосфор необхідний для усіх рослин без винятку, тому «мішень» для дії фосфіту є у кожної рослини. Однодольної та дводольної, озимої та ярої, однорічної та багаторічної.

Фосфіт можна використовувати як гербіцид ґрунтової дії, якщо вносити його у верхній шар ґрунту. При такому способі застосування фосфіт буде перешкоджати появі сходів бур’янів. Фосфіти добре розчинні у воді, тому їх можна вносити методом фертигації, тобто разом з поливною водою. Наприклад, проводити провокаційний полив наприкінці сезону.

Фосфіт також можна використовувати і як страховий гербіцид проти вегетуючих бур’янів. Тобто для обробки листкової поверхні молодих рослин. У такий спосіб можна позбутися сходів бур’янів або сходів падалиці після збирання врожаю.

Проблема в тому, що фосфіти не мають вибіркової дії. Бур’яни або культурна рослина – їм все одно. Тому використання фосфітів як гербіцидів передбачає тривалий період між їх внесенням та посівом культури. Бажано витримати паузу щонайменш 6-8 місяців.

Проте, проблему застосування фосфітів для захисту вегетуючих с/г культур можна вирішити. Приблизно так само, як її вирішили для гліфосату. Тобто створити ГМО культури, здатні перетворювати фосфіт на фосфат та використовувати небезпечну «отруту» як поживну мінеральну «їжу».

При цьому внесення фосфітів забезпечує подвійний ефект – загибель бур’янів і підживлення стійких с/г культур. Майже як у популярній у корумпованих урядах схемі «своїм – усе, чужим – закони». Але як це зробити?

Існують організми, які успішно трансформують фосфіти у фосфати. Наприклад, мікроорганізми, що мешкають у ґрунті. Біохімія процесу окислення фосфітів «записана» у ДНК таких організмів. Якщо «вирізати» необхідний ген і «вставити» його в рослину, вона отримає можливість використовувати фосфіт як джерело фосфорного живлення.

«Донором» гена ptxD (кодує фермент фосфіт дегідрогеназу) є бактерія Pseudomonas stutzeri. Цей ген вдалося «пересадити» у водорості Chlamydomonas reinhardtii.

При додаванні фосфітів у поживне середовище конкуренти і «забруднювачі» (бактерії, гриби, зоопланктон та інші види водоростей) гинуть, а культура водоростей розвивається без перешкод (Loera-Quezada et al., 2016).

Ген ptxD також вдалося «вбудувати» в арабадопсіс. А потім в тютюн, рис та бавовну, тобто в рослини з перспективою комерційного використання.

Спільний проект університету штату Техас і урядових організацій «Texas A&M AgriLife Research» розробив виробничу систему вирощування ГМО бавовника, який є стійким до високих норм фосфітів.

Ця система передбачає використання фосфітів як гербіцидів для боротьби з бур’янами. Рослини бавовни використовують внесений у ґрунт і/або на листя фосфіт як джерело мінерального фосфору. Тобто так, як звичайні рослини використовують фосфати.

З’ясувалося, що фосфіт гербіцид ефективно контролює в посівах ГМО бавовника бур’ян Amaranthus palmeri, який є проблемним бур’яном у Сполучених Штатах. Він придбав резистентність до гліфосату та багатьох речовин сучасних гербіцидів, тому «здихатися» цієї рослини дуже важко. Але фосфіти непогано справляються з цим завданням.

Ще однією перевагою використання фосфітів є те, що фосфіти, на відміну від фосфатів, слабо зв’язуються з ґрунтом. Зазвичай в перший рік рослини використовують не більше 10-15% фосфору з фосфатних добрив, при цьому ГМО рослини засвоюють щонайменш 50% внесених фосфітів.

Але в Україні ГМО культур, стійких до «гербіцидних норм» фосфітів ще немає. Тому в нашій країні фосфіти як гербіциди та як дуже «специфічні» добрива можна не розглядати.

Практичну цінність мають фунгіцидні властивості фосфітів. Препарати фосфіту калію є відмінними профілактичними засобами від фітофторозу овочевих культур відкритого та закритого ґрунту. А також від несправжньої борошнистої роси (пероноспорозу) на винограді, плодових, овочевих і технічних культурах. Та надійним захистом від пітіозної кореневої гнилі. Але за дотримання певних «правил безпеки».

При «передозуванні» засіб захисту рослин перетворюється на засіб знищення рослин. Тому дотримання норм і кратності внесення – необхідна умова застосування фосфітів як фунгіцидів. І ще одне важливе зауваження: фосфіти – це не добриво! Якщо, звісно, ви не вирощуєте стійку до фосфітів ГМО культуру.

Олександр Гончаров