Знайди своє місце на ринку спеціальних добрив

Ринок добрив в Україні розвивається такими стрімкими темпами, що іноді важко розібратись, чи новий продукт є чимось дійсно новим, чи «добре забутим старим», або просто «завуальованим» звичним. Нажаль, класифікації добрив, приведені у сучасних підручниках, застарілі і не здатні адекватно відобразити ситуацію на ринку. І це деякою мірою призводить до спекулювання щодо новизни і унікальних властивостей продукту. Ми зробили спробу узагальнити сучасні уявлення про спеціальні добрива і створити класифікацію, яка дасть змогу знайти майже кожному продукту свою класифікаційну нішу. Це лише наше бачення цього питання, і головною метою написання статті є привернення уваги до проблеми і заклик до дискусії.(Стаття Сергія Полянчикова, Ірини Логінової, Ольги Капітанської для журнала "Агроіндустрія", вересень 2019 р.).

Перш за все, потрібно сказати, що саме поняття «добриво» зазнало істотних змін, у зв’язку з чим значно розширився набір продуктів, які підпадають під це поняття. Так, згідно радянському ГОСТ 20432-83, «добриво – речовина для живлення рослин і підвищення родючості ґрунту».

Відповідно до зовсім нещодавно прийнятого Регламенту ЄС (Regulations (EC) 2019/1009), в обіг вводиться термін удобрювальний продукт (fertilizing product) – це речовина, суміш, мікроорганізми або будь-який інший матеріал, що внесений або призначений для внесення на рослини (чи у їх ризосферу) або на гриби (чи їх мікосферу), або призначений для формування ризосфери чи мікосфери (самостійно чи у суміші з іншими матеріалами), з метою забезпечення рослин і грибів поживними елементами або підвищення ефективності їх живлення.

Основною рушійною силою розвитку ринку добрив є необхідність підвищувати продуктивність культур задля забезпечення населення, що збільшується, продуктами харчування. Досягнення селекції також створюють виклик для індустрії добрив, оскільки інтенсивні гібриди вимагають нових підходів до удобрення культур. Традиційні добрива вже не дозволяють забезпечити збалансоване живлення рослин і часто характеризуються високим рівнем непродуктивних втрат.

Сучасний розвиток індустрії добрив проходить у двох основних напрямках:

(1)    Розвиток способів внесення добрив, що передбачає використання новітніх досягнень у сфері комп’ютерних технологій, розробку нових інструментів для визначення потреби у добривах у реальному часі та реалізації диференційованого внесення. Агрономія стає високотехнологічною сферою діяльності, і питання вже ставиться не у збільшенні норм внесення добрив, а у залученні більшої кількості знань на гектар.

(2)    Розвиток технологій виробництва добрив, базуючись на останніх досягненнях у фізіології рослин і ґрунтознавства, а також поєднання різних технологій для отримання продуктів із заданими властивостями.

У традиційних добривах основний фокус зосереджено на головних елементах живлення (азот, фосфор і калій), що вносять у досить великих кількостях. Однак, рослини для нормального росту і розвитку потребують 17 ессенціальних (життєвонеобхідних) елементів. Крім того, було з’ясовано функції речовин, що справляють на рослини стимулюючу дію або сприяють підвищенню їх стресостійкості до абіотичних і біотичних факторів. А усвідомлення лімітованості природних ресурсів і негативних екологічних наслідків подальшого підвищення норм застосування традиційних добрив, сприяло розвитку технологій, що дозволяють підвищувати коефіцієнт використання елементів живлення з добрив і зменшувати непродуктивні втрати.

Усе це стало поштовхом для розробки більш «просунутих» продуктів. Таким чином, сформувалась група добрив, які можна об’єднати назвою «спеціальні добрива» — загальний термін, що використовують для опису широкого набору різних продуктів, включаючи деякі варіації традиційних добрив, розроблені спеціально під певні умови і схеми застосування.

Умовно усі спеціальні добрива можна поділити на три основні класи:

1.       Мінеральні спецдобрива (джерело елементів живлення);

2.       Біостимулятори;

3.       Функціональні добрива.

Кожен із цих класів має підкласи, які різняться за складом, способом внесення чи принципом дії.

За призначенням спеціальні добрива поділяють на: (1) листкові добрива; (2) фертигатори; (3) добрива для обробки насіння та покриття гранул макродобрив та (4) добрива для ґрунтового внесення. Дуже часто границі між цими групами стерті, оскільки одні й ті самі добрива можуть бути використані для різних способів внесення.

КЛАС 1. МІНЕРАЛЬНІ СПЕЦІАЛЬНІ ДОБРИВА

Це добрива, які дозволяють оптимізувати живлення рослин усіма необхідними елементами на кожному етапі росту і розвитку та підвищити коефіцієнт використання елементів з добрив. До цієї групи відносяться продукти, спеціалізовані під конкретні культури, умови і способи внесення.

Підклас 1.1. Прості солі макроелементів

Це добрива, які мають високу чистоту і швидку розчинність, що робить їх ідеальним рішенням для внесення у позакореневе підживлення та у фертигації і гідропоніці. Багато з них мають досить прості формуляції, подібні до традиційних добрив, але відрізняються якістю сировини і більш складною технологією виробництва.

До цієї групи відносяться, наприклад, кальцієва селітра (CN), тіосульфат амонію (ATS), тіосульфат калію (KTS), моно- і диамонійфосфат (MAP, DAP), сульфат калію (SOP), нітрат калію (NOP), монокалійфосфат (МКР), сульфат магнію, тощо.

Дуже часто границя між подібними традиційними і спеціальними добривами досить умовна. І багато із традиційних добрив також є водорозчинними. Проте, розчинність таких продуктів залежить від процесу виробництва, використаної сировини, домішок і кондиціонерів. Традиційні добрива призначені для внесення в ґрунт, тому для них не так актуальні вимоги, що висуваються до спеціальних добрив, а саме: висока розчинність у воді без залишку, висока якість сировини, відсутність токсичних домішок.

Підклас 1.2. Комплексні водорозчинні/рідкі добрива

Це рідкі або тверді добрива, повністю розчинні у воді, переважно вони мають низький сольовий індекс та не містять хлору, а окрім макро- часто містять набір мікроелементів. Головною вимогою до них, як і до добрив попередньої групи, є швидка і повна розчинність у воді без залишку, відсутність шкідливих домішок, висока якість сировини для виробництва.

Зростання ринку водорозчинних добрив йде паралельно із розширенням ринку оприскувачів і обладнання для фертигації. Особливо інтенсивно розвиваються новітні системи поливу, які дозволяють підвищити ефективність використання води.

Склад таких добрив відображає потреби окремих культур у елементах живлення у певні фази росту і розвитку. Це так звані добрива «все-у-одному» (all-in-one), які дозволяють аграрію легко підібрати склад, який найбільше відповідає вимогам конкретної культури за конкретних умов – т.з. «живлення за рецептом».

Підклас 1.3. POP-UP добрива (спеціалізовані стартові добрива для ультралокального внесення)

До цієї групи відносяться стартові рідкі та мікрогранульовані добрива, розроблені спеціально для внесення за технологією IN-FURROW (англ. «ін-фуроу») – внесення у посівну борозну на насіння або у безпосередній близькості до нього. Мається на увазі внесення будь-яких препаратів (добрива, ЗЗР, мікробні препарати, регулятори росту тощо) під час посіву.

Окремим випадком технології In-Furrow, коли мова йде про внесення добрив, є POP-UP (англ. «поп-ап») – рядкове внесення, внесення добрив на насіння, або ультралокальне внесення добрив.

Рідкі стартові добрива є спеціалізованими добривами, що характеризуються високою чистотою, низьким сольовим індексом і відсутністю або мінімальним вмістом токсичних домішок (а тому максимально безпечні для насіння і проростків), містять елементи живлення у повністю водорозчинній доступній для рослин формі. Вони розроблені спеціально для внесення під час посіву у посівну борозну. Слід відрізняти традиційні рідкі комплексні добрива (РКД), які вносять за технологією 5 см на 5 см (2”×2”) і які не призначені для технології In-Furrow (Pop-Up).

Мікрогранульовані добрива зазвичай за хімічним складом схожі на традиційні, але відрізняються малим діаметром гранули: в середньому від 0,5 до 1,5 мм, в результаті чого досягається більша поверхня контакту добрива з ґрунтом і коренями рослин. Також важливою відмінністю у більшості випадків є наявність додаткових компонентів у мікрогранульованих добривах – мікроелементів та спеціальних добавок, які підвищують їх ефективність.

Як рідкі, так і мікрогранульовані стартові добрива є високоефективними за низьких норм внесення. Їх головним призначенням є стимулювання росту рослин на ранніх етапах розвитку. Зазвичай, це добрива з підвищеним вмістом фосфору, можуть також містити важливі для початкового росту мікроелементи – Zn, B, Mn та інші.

Підклас 1.4. Мікродобрива (джерело мікроелементів)

Це добрива, у яких діючою речовиною (основний поживний елемент, що міститься у добриві) є мікроелемент чи мікроелементи.

За компонентним складом мікродобрива поділяються на групи: (1) неорганічні сполуки мікроелементів (нехелатовані добрива) і (2) хелатовані мікроелементи, а також інші комплексонати.

Щодо того, які речовини можуть називатись «хелатом», існують різні думки. Проте, останній Регламент ЄС (Regulations (EC) 2019/1009) вносить конкретику у це питання.

Хелатуючий агент – це органічна речовина, у молекулі якої: (а) є два або більше місць, які є донорами пари електронів для катіону певного перехідного металу (Zn, Cu, Fe, Mn, Mg, Ca, Co) та (б) достатньо велика для утворення п’яти- або шестичленних кільцевих структур.

До хелатуючих агентів відносять EDTA, DTPA, EDDHA, HEDP та інші. Дуже важливим показником для хелатованих мікроелементів-металів є ступінь хелатизації: частка від загального вмісту мікроелементу, зв’язана у хелаті. Згідно з нормами, прийнятими у ЄС, цей показник повинен становити щонайменше 80% від заявленої кількості.

Комплексоутворюючий агент – органічна речовина, що утворює пласку чи сферичну структуру з одним із дво- чи тривалентних перехідних металів (Zn, Cu, Fe, Mn, Co). Наприклад, до цієї групи можуть бути віднесені лігносульфонати, гумінові і фульвові кислоти, органічні кислоти, білки (амінокислоти) тощо. При цьому, подібно до хелатів, щонайменше 80% водорозчинної форми мікроелементу повинно знаходитись у добриві у вигляді комплексу з комплексоутворюючим агентом.

На відміну від біостимуляторів на основі гумінових і фульвових кислот, амінокислот тощо, у мікродобривах ці сполуки також можуть бути присутні у певних кількостях, необхідних зокрема для комплексоутворення з металами.

За фізичним станом мікродобрива поділяють на: (1) рідкі (розчини і суспензії) та (2) тверді (кристалічні, порошкоподібні чи гранульовані).

Підклас 1.5. Добрива пролонгованої/контрольованої дії та стабілізовані добрива

Ці добрива займають відносно невелику частку ринку, проте їх виробництво і використання зростає дуже швидкими темпами, особливо у країнах Азії. Основним обмеженням для їх широкого застосування є більш висока ціна порівняно із традиційними. Щоправда, вищі витрати окуповуються підвищеним коефіцієнтом використання елементів і вищою ефективністю, а також зменшенням витрат порівняно із внесенням традиційних добрив у декілька строків.

Особливо привабливим є використання таких добрив під культури з тривалим періодом вегетації, під багаторічні насадження, а також під культури на зрошенні і культури захищеного ґрунту.

До цієї групи відносять добрива, що містять елементи живлення (або додаткові компоненти) у формі, яка дозволяє відтермінувати їх вивільнення і поглинання рослиною після внесення, або яка подовжує строк їх доступності для рослин порівняно із швидкодіючими традиційними добривами.

Такого ефекту досягають різними шляхами: контроль розчинності у воді за допомогою напівпроникного покриття (капсули), повільнорозчинні сполуки, використання інгібіторів (нітрифікації, денітрифікації чи уреази) та підсилювачів (стабілізовані добрива).

КЛАС 2. БІОСТИМУЛЯТОРИ РОСЛИН

Відповідно до Регламенту ЄС, біостимулятори рослин – продукти, що стимулюють процес живлення рослин, незалежно від вмісту у продукті елементів живлення, з метою покращення однієї або більше характеристик рослини або рослинної ризосфери:

(а) ефективності використання елементів живлення;

(б) толерантності до абіотичних стресів;

(в) показників якості;

(г) доступності обмежених елементів живлення у ґрунті чи у ризосфері.

Біостимулятори діють у додаток до добрив, оптимізуючи ефективність останніх і дозволяючи знизити норми їх внесення.

Основним способом використання біостимуляторів є позакореневе підживлення рослин, оскільки це забезпечує швидку дію активних компонентів, що особливо важливо за умови дії негативних абіотичних факторів. Крім того, біостимулятори можуть наноситись на насіння або вноситись безпосередньо у ґрунт (у тому числі й у фертигації чи технології In-Furrow).

Відповідно до Регламенту ЄС (Regulations (EC) 2019/1009), біостимулятори рослин поділяють на мікробні і немікробні.

Підклас 2.1. Мікробні біостимулятори рослин

Згідно Регламенту ЄС (Regulations (EC) 2019/1009), мікробні біостимулятори повинні містити певний мікроорганізм або консорціум мікроорганізмів, включаючи загиблі або пустоклітинні мікроорганізми та нешкідливі залишкові елементи середовища, на якому вони були культивовані. При цьому, процес виробництва не включає інших процесів, аніж висушування або виморожування.

До складу мікробних біостимуляторів частіше за все входять: ріст стимулюючі бактерії, ризобактерії, непатогенні гриби, арбускулярні мікоризи, непатогенні найпростіші і нематоди.

Застосування таких препаратів сприяє підвищенню доступності поживних елементів за рахунок виділення органічних кислот кореневою системою та розчинення важкодоступних речовин ґрунту; стимулює фіксацію азоту, підсилення стійкості рослин до екологічних стресів та здійснює контроль над кореневими захворюваннями.

Хоча існують і продукти для листкового внесення, більшість продуктів, присутніх на ринку, вносять або безпосередньо у ґрунт, або наносять на насіння перед посівом.

Найбільш поширеними біологічними організмами у сільському господарстві є азотфіксуючі бактерії класу Rhizobium. Ці бактерії широко застосовують шляхом нанесення на насіння або внесення під час посіву за технологією In-Furrow, що допомагає у інокуляції бобових рослин.

Підклас 2.2. Немікробні біостимулятори рослин

До немікробних біостимуляторів належать продукти, що не відносять до мікробних біостимуляторів, і які проявляють стимулюючу дію на рослини.

А. Екстракти морських водоростей і рослинні екстракти

Є одним із найбільш популярних класів біостимуляторів на ринку. Екстракти водоростей мають у своєму складі мікро- і макроелементи, полісахариди (альгінати, ламінарин, маннітол, фукан), фітогормони, амінокислоти та інші компоненти, що сприяють покращенню росту рослин. Поряд з рістстимулюючим ефектом, екстракти водоростей містять високу кількість антиоксидантів, які ефективні у пом’якшенні стресів рослин. Більшість екстрактів отримують із бурих водоростей, зокрема: Ascophyllum nodosum, Ecklonia maxima, Fucus vesiculosus, Laminaria digitata та ін.

Б. Гумінові та фульвокислоти

Джерелом походження цих добрив можуть бути природна гумусована органічна речовина (наприклад, торф), компости та вермикомпости, або корисні копалини (леонардит). Варіативність впливу гумінових речовин пояснюється джерелом отримання продукту, культурою застосування, умовами, нормою та способом внесення.

За грунтового внесення, гумати впливають на родючість, діючи на фізико-хімічні та біологічні властивості ґрунту. Біостимулюючий ефект проявляється через поліпшення кореневого живлення рослин за допомогою різних механізмів. Покращення поглинання макро- та мікроелементів відбувається за рахунок підвищення катіонообмінної здатності ґрунту та збільшення доступності елементів. Гумінові речовини також проявляють ауксин-, цитокінін- та гібереліноподібну активність, чим стимулюють розвиток кореневої системи.

Фульвові кислоти більше впливають на рослини, аніж на ґрунт. Вони підвищують вміст елементів живлення, вітамінів, коензимів, ауксинів і метаболізм рослин, що істотно впливає на ріст і здоров’я рослин.

В. Амінокислоти та білкові гідролізати

Суміші амінокислот та пептидів отримують шляхом хімічного або ферментативного гідролізу білку рослинного та тваринного походження. Білкові гідролізати стимулюють метаболізм вуглецю та азоту, підвищують їх асиміляцію, регулюють ферменти циклу Кребса. Деякі амінокислоти, наприклад пролін, проявляють хелатуючі властивості, захищаючи рослини від важких металів, сприяють поглинанню мікроелементів та їх транспортуванню. Екзогенне застосування гліцину, бетаїну та проліну сприяє зменшенню руйнівної дії вільних радикалів, що зменшує екологічний стрес.

Г. Хітозан та інші біополімери

Хітозан являє собою біополімер, що добувають із хітину ракоподібних та грибів. Його фізіологічний ефект пов’язаний із здатністю зв’язуватись з певними рецепторами, задіяними у активуванні захисних генів.

Елісітори захисних реакцій рослин – речовини, які індукують захисні реакції у рослин (інші можливі назви – системні псевдофунгіциди, індуктори стійкості, хімічні імунізатори тощо) і відіграють важливу роль у відклику рослин на різні біотичні і абіотичні стреси шляхом морфологічних, фізіологічних і біохімічних механізмів. Вони належать до різних класів хімічних сполук. Як приклад, можна навести саліцилати, глюкани, жасмонати тощо.

Д. Неорганічні біостимулятори

Хімічні елементи. Ряд елементів, що не входять у список необхідних (ессенціальних), проте сприяють росту та покращують реакцію рослин на стрес. Наприклад, Co, Se та Si проявляють властивості біологічно активних речовин. Механізм підвищення толерантності до біотичного та абіотичного стресу пояснюється зміцненням клітинної стінки, осморегуляцією, зменшенням транспірації, термічним регулюванням, активацією ферментів та стимуляцією синтезу фітогормонів.

Фосфіти. До біостимуляторів можна віднести фосфіти, з огляду на їх стимулюючу дію та виражену фунгіцидну активність. Позакореневе застосування фосфітів сприяє розвитку кореневої системи, підвищенню коефіцієнту засвоєння важкодоступних поживних елементів з ґрунту, формує захисний механізм та імунну відповідь рослин.

На наш погляд, до біостимуляторів можна віднести також продукти, що претендують на назву «нанопрепарати», оскільки незначні концентрації елементів живлення у їх складі не дають можливості відносити їх до джерела цих елементів для рослин, а їх дія може бути пов’язана із впливом на інші функції рослин.

КЛАС 3. ФУНКЦІОНАЛЬНІ ДОБРИВА

Умовність приведеної вище класифікації пояснюється тим, що сьогодні на ринку широко присутні багатофункціональні спеціальні добрива, які поєднують компоненти із різних класів (наприклад, джерела елементів живлення і біостимулятори, джерела елементів і кондиціонери ґрунту та води, тощо).

Функціональні добрива – це добрива специфічної спрямованої дії, що містять у своєму складі елементи живлення та/або інші компоненти, за рахунок співвідношення і форми яких вони здійснюють на рослину певний позитивний біостимулюючий вплив окрім безпосереднього живлення (наприклад, направлені на розвиток кореневої системи, посилення стійкості до стресів, покращення показників родючості ґрунту, посилення захисту від шкідників і хвороб, тощо). Цей сегмент добрив сьогодні активно розвивається і має широкі перспективи.

Крім того, до спеціальних добрив можуть бути віднесені вузьконаправлені т.з. «спеціалізовані добрива» (special purpose fertilizers), розроблені для застосування у певних умовах, для вирішення конкретних проблем. Наприклад, добрива-підкислювачі (для культур, що краще розвиваються за кислих умов), крупногранульовані добрива для внесення під тропічні дерева, кондиціонери ґрунту, тощо.

Можна прогнозувати і подальший розвиток агрохімічного ринку, що буде призводити до появи нових видів спеціальних добрив. Причому, як у ситуації з поняттям «біостимуляторів», можливо, що ці нові класи препаратів будуть з’являтися раніше, ніж їх визначення потрапить у підручники та законодавчу базу. Тому попереду нас чекає цікавий розвиток продуктів та технологій.

Сергій Полянчиков, директор з розвитку,

Ірина Логінова, консультант з живлення рослин,

Ольга Капітанська, керівник науково-дослідного відділу, НВК «Квадрат»

Стаття опублікована в журналі «Агроіндустрія», вересень 2019 р.