علم کیلیتورها؛
چرا فناوری فرمولاسیون بسیار مهمتر از درصد آنالیز کودی است؟
در بازار نهادههای کشاورزی، مرسومترین معیار سنجش کیفیت کود، «درصد خلوص عنصر روی برچسب» است. کشاورز یا کارشناس ناآگاه ممکن است یک منبع روی با غلظت ۲۲٪ (مانند سولفات روی) را صرفاً به دلیل عدد بزرگتر، ارزانتر یا مؤثرتر از یک کلات روی ۱۰٪ ارزیابی کند. اما بیوشیمی خاک و فیزیولوژی غشای سلولی ریشه، زبانِ دیگری دارند.
آنچه سلامت و باروری مزرعه را تعیین میکند، «توالی جذب فیزیولوژیک» است، نه جرم کل عنصر ریختهشده در خاک. در این مقاله، اصول شیمیایی کلاتاسیون و نقش مستقیم فرمولاسیونهای پایدار را در اقتصاد تغذیه گیاه بررسی میکنیم.
۱. کلاتاسیون چیست و چگونه سد خاکی را دور میزند؟
کلمه کلات (Chelate) از واژه یونانی Chele به معنای «چنگال خرچنگ» گرفته شده است. در شیمی کئوردیناسیون، کلاتاسیون فرآیندی است که طی آن یک مولکول آلی چنددندانه (Ligand/Chelator) با تشکیل حداقل دو پیوند همظرفیت، یک کاتیون فلزی مرکزی Fe2+,Fe3+,Zn2+,Mn2+,Cu2+,Ca2+ را در مرکز یک حلقه هتروسیکلیک حبس میکند.
چرا این چنگال بیوشیمیایی حیاتی است؟
کاتیونهای فلزی آزاد، بار مثبت بالایی دارند. به محض ورود به محلول خاکی قلیایی (pH>7.5)، بهسرعت جذب سطحی ذرات رس با بار منفی شده
یا با آنیونهای هیدروکسید، کربنات و فسفات تشکیل رسوب نامحلول میدهند.
حامل کلاته با خنثیکردن بار الکتریکی یون فلزی و ایجاد ممانعت فضایی، مانع از برخورد یون فلز با آنیونهای مداخلهگر خاک میشود؛ در نتیجه، عنصر غذایی بهصورت محلول و با پتانسیل نفوذ آزاد در فاز مایع خاک تا رسیدن به سلولهای ریشه باقی میماند.
۲. پایداری کلات در برابر pH خاک؛ معیار تفکیک فرمولاسیونها
قدرت یک کلات با «ثابت پایداری» (logK) آن سنجیده میشود. اگر پیوند خیلی ضعیف باشد، در خاک آهکی شکسته شده و فلز رسوب میکند؛.
اگر بیش از حد قوی باشد، گیاه قادر به جداسازی یون فلزی در فرآیند رونویسی داخل سلولی نخواهد بود.
نمکهای معدنی ساده (سولفاتها، نیتراتها و کلریدها): در فاز آبی سریع حل میشوند، اما در خاکهای با pH>7 بلافاصله تخریب و تثبیت میگردند. راندمان جذب خاکی آنها غالباً زیر ۱۵٪ است.
کلاتهای سنتتیک قدیمی (مانند EDTA): برای روی و مس تا pH≈7.5 کارایی دارند، اما در مورد کلات آهن، در pH>6.5 کاتیون کلسیم جایگزین آهن شده و آهن کلاتهنشده رسوب میکند.
کلاتهای سنتتیک خاکی (مانند EDDHA): ثابت پایداری بالایی برای آهن در خاکهای بسیار قلیایی (pH>8.5) دارند، اما مولکول سنتتیک آنها برای ساختار زیستی خاک خنثی یا حتی تجزیهناپذیر است و هیچ ارزش جانبی فیزیولوژیک برای گیاه تولید نمیکند.
۳. جهش فناوری: کلاتهای زیستپایه (Bio-Chelates) و اسیدهای آمینه
رویکرد نوین R&D در تغذیه گیاهی، عبور از کلاتهای سنتتیک سخت و حرکت به سمت لیگاندهای فعال زیستی (Bioactive Ligands) نظیر ال-آمینو اسیدها، اسیدهای آلی و پلیساکاریدهای با وزن مولکولی پایین است:
انتقال دوگانه (Dual Delivery): کلاتهای آمینواسیدی (مانند کمپلکس روی-گلایسین یا آهن-پرولین) نه تنها یون فلزی را با بالاترین راندمان محافظت میکنند، بلکه حامل آمینواسیدی نیز پس از انتقال از منافذ کوتیکول برگ یا غشای پلاسمایی ریشه، مستقیماً وارد چرخه سنتز پروتئین و مقاومت در برابر تنش اسمزی میشود.
قابلیت جذب کامل برگی (Foliar Translocation): به دلیل قطبیت مناسب و سازگاری زیستی، این فرمولاسیونها با سرعت بسیار بالاتری از روزنهها و لایه موم کوتیکولی عبور کرده و
فاقد سمیت سلولی (Phytotoxicity) ناشی از نمکهای سنگین هستند.
عدم انباشت مواد شیمیایی زنوبیوتیک در خاک: ساختار این کیلیتورها به طور ۱۰۰٪ توسط میکروارگانیسمهای مفید ریزوسفر تجزیه شده و به کربن آلی و ازت آلی خاک تبدیل میگردد.
۴. تحلیل اقتصادی: هزینه واحد به ازای کیلوگرم یا به ازای جذب خالص؟یکی از تلههای هزینهای در کشاورزی، مقایسه «قیمت به ازای وزن کیسه» است:
سناریوی سولفات معدنی: مصرف ۵۰ کیلوگرم سولفات روی با راندمان جذب واقعی ۱۰٪ به این معناست که عملاً ۴۵ کیلوگرم از نهاده خریداریشده در خاک رسوب کرده، شوری را تشدید نموده و تنها ۵ کیلوگرم جذب بوته شده است.
سناریوی کلات پایدار پیشرفته: مصرف ۵ کیلوگرم کلات با راندمان جذب و انتقال بالای ۸۰٪، نه تنها جذب خالص بیشتری از عنصر را محقق میسازد، بلکه بار شوری خاک را کنترل کرده و هزینههای احیای آتی را به صفر میرساند.
نویسنده: تیم تحقیق و توسعه فارمونتی
🔗 کانال تلگرام:
https://t.me/pharmontich
🔗 کانال بله:
https://ble.ir/pharmontich
Pharmonti.ir
2
