CC BY
23DOI:10.24411/2225-2584-2020-10128
УДК 620.3, 631.8
ЭФФЕКТИВНОСТЬ НАНОСТРУКТУРНОЙ ВОДНО-ФОСФОРИТНОЙ СУСПЕНЗИИ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ
Г.Ф. РАХМАНОВА, кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник, (e-mail: gulnara_rakhmanova@ mail.ru)
Л.М.-Х.БИККИНИНА,кандидатсельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник
Е.А. ПРИЩИПЕНКО, кандидат сельскохозяйственных наук, руководитель института
М.М. МУРАТОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник
Татарский научно-исследовательский институт агрохимии и почвоведения ФИЦ Казанский научный центр РАН
ул. Оренбургский тракт, д.20 а, г. Казань, 420059, Российская Федерация.
Резюме. В условиях полевого опыта на выщелоченном черноземе Буинского района Республики Татарстан в 20172018гг. проведены исследования по применению фосфоритной муки (ФМ) обычного помола и наноструктурной водно-фосфоритной суспензии (НВФС) при выращивании ярового ячменя сорта Рахат первой репродукции. НВФС была изготовлена методом ультразвукового диспергирования из механоактивированной фосфоритной муки Сюндюковского месторождения Республики Татарстан. Проведена оценка влияния разных видов обработок (предпосевной обработки семян и некорневой обработки растений) ФМ и НВФС на фенологическое и морфометрическое развитие растений, урожайность и качество продукции ярового ячменя. Отмечена эффективность обработки растений НВФС по сравнении с ФМ в отношении ряда показателей. Выявлено более раннее наступление фенологических фаз (всходы, кущение, выход в трубку) в развитии ячменя на 2-5 дней. Наблюдался тренд увеличения продолжительности протекания фазы колошения и цветения. Установлено увеличение высоты растений на 4,9-12,5%, средней длины колоса - на 2,5-17,8%, количества зерен в колосе - на 2,7-15,7%, массы 1000 семян - на 8,3-16,1% по сравнению с контрольным и фоновым вариантами. Обработка НВФС также способствовала повышению урожайности ярового ячменя на 0,16-1,6 т/га и увеличению содержания белка в зерне на 0,2-1,6% по сравнению с другими вариантами опыта. Лучшие результаты по всем исследованным показателям получены при сочетании предпосевной обработки семян наноструктурной водно-фосфоритной суспензией в дозе 1,25 кг на 1 т посевного материала и некорневой обработки растений наноструктурной водно-фосфоритной суспензией из расчета 8 л/га.
Ключевые слова: яровой ячмень, наноструктурная водно-фосфоритная суспензия, урожайность, содержание белка.
Для цитирования: Рахманова Г.Ф., Биккинина Л.М.-Х., Прищипенко Е.А., Муратов М.М. Эффективность наноструктурной водно-фосфоритной суспензии для обработки ярового ячменя // Владимирский земледелец. 2020. №3 С. 30-33. DOI:10.24411/2225-2584-2020-10128.
Яровой ячмень занимает ведущее место в сельскохозяйственном производстве Российской Федерации (РФ). В зерне ячменя содержится 9,012,0% белка, 65,0-68,0% безазотистых экстрактивных
соединений, 1,5-2,0% жира, 5,0-5,5% клетчатки, 2,52,8% золы [1]. По энергетической питательности ячмень превосходит овес на 15,0%, переваримость зерна ячменя достигает 85,0% [2].
Среди зерновых культур яровой ячмень по посевным площадям занимает первое место в стране, а по валовому сбору зерна - второе, уступая лишь озимой пшенице. По итогам 2019 г., согласно данным Росстата, площадь возделывания ярового ячменя составила 8164,6 тыс. га, валовый сбор - 17908,5 тыс. т, средняя урожайность - 22,6 ц/га. Одним из основных регионов выращивания культуры является Поволжье, в частности Республика Татарстан (РТ). Посевная площадь ярового ячменя в республике составляет около 197494 га [3].
В повышении продуктивности зерновых культур большое значение имеет рациональное применение удобрений и стимуляторов роста. Оптимизация питания растений макро- и микроэлементами способствует повышению урожайности и улучшению качества растительной продукции [4]. Перспективным направлением является разработка и внедрение инновационных удобрений на основе нанотехнологий. С этой точки зрения, особый интерес представляют природные агроминералы, широко распространенные в РТ. Их химический состав представлен обширным спектром биогенных макро- и микроэлементов. Использование методов нанотехнологий позволяет создать из них материалы нового поколения, обладающие высокой химической активностью и биологической доступностью [5].
В связи с этим целью исследования являлось изучение влияние наноструктурной водно-фосфоритной суспензии на качественные и количественные показатели урожая ярового ячменя при выращивании в условиях Республики Татарстан.
Условия, материалы и методы. Полевые исследования проводились на базе опытных полей хозяйств Буинского района РТ в 2017-2018 гг.
Климат зоны проведения исследований умеренно-континентальный, с теплым непродолжительным и иногда жарким летом и умеренно холодной зимой [6].
Объектами исследований являлись:
тяжелосуглинистый выщелоченный чернозем, фосфоритная мука (ФМ) Сюндюковского месторождения РТ обычного помола, наноструктурная водно-фосфоритная суспензия (НВФС),
районированный в РТ яровой ячмень (Hordeum vulgare) сорта Рахат первой репродукции.
№ 3 (93) 2020
Владимгрскш ЗешеШецТз
Вегетационный период 2017-2018гг.
характеризовался климатическим показателями, представленными в таблице 1.
Агрохимическая характеристика исследованного выщелоченного чернозема: содержание гумуса - 7,5%, pH солевой вытяжки (рНсол.) - 5,2, гидролитическая кислотность (Hr) - 2,5 мг-экв./100 г почвы, сумма поглощенных оснований ^по) - 39,7 мг-экв./100 г почвы, щелочно-гидролизуемый азот ^щел.) - 194,0 мг/кг почвы, подвижный фосфор (Р2О5) - 86,0 мг/кг почвы (по методу Чирикова), обменный калий (К2О) -109,0 мг/кг почвы.
Химический состав фосфоритной муки Сюндюковского месторождения РТ, в %: СаО - 32,8 SiO2 - 18,0; Р2О5 - 10,0-12,0; Fe2O3 - до 8,0; CO2 - 4,0 SO2 - 3,8; Al2O3 - 2,4; F - 2,3; MgO - 1,4; K2O - 1,0 Na2O - 1,0. Минеральный состав, в %: фосфат - 64,0 глауконит и гидрослюда - 22,0; кварц - 7,0; глинистые минералы (смешаннослойный монтмориллонит-гидрослюдистый) - 3,0-10,0%; кальцит - 0,7; прочие -0,1 [5].
НВФС изготавливали из механоактивированной фосфоритной муки методом ультразвукового диспергирования на приборе УЗУ-0,25 (РФ) [7].
Схема опыта: 1) Контроль без удобрений; 2) N60P60K60 - фон; 3) Фон + предпосевная обработка семян ФМ; 4) Фон + предпосевная обработка семян НВФС; 5) Фон + некорневая обработка растений ФМ; 6) Фон + некорневая обработка растений НВФС, 7) Фон + предпосевная обработка семян ФМ + некорневая обработка ФМ, 8) Фон + предпосевная обработка семян НВФС + некорневая обработка растений НВФС. Предпосевную обработку семян ярового ячменя проводили ФМ и НВФС из расчета 1,25 кг на тонну семян, некорневую обработку растений из расчета 8 л/га.
Агротехника возделывания ячменя общепринятая для данной зоны. В качестве минеральных удобрений (фон) применяли сложное удобрение - азофоску. Минеральные удобрения вносили в почву под предпосевную культивацию.
Повторность вариантов трехкратная. Учетная площадь делянок - 4 х 25 м = 100 м2. Размещение вариантов рендомизированное [8].
Статистическую обработку данных проводили с помощью Microsoft Office Excel 2010.
Результаты и обсуждение. На основании фенологических наблюдений за развитием ярового ячменя, выращенного из семян с предпосевной обработкой НВФС, установлено раннее наступление отдельных фенологических фаз. Всходы, кущение, выход в трубку наступили на 3-5 дней раньше по
1. Климатические условия в период вегетации
Месяц Среднемесячная температура (t, 0С) Средняя относительная влажность воздуха (ф, %)
2017 г. 2018 г. 2017 г. 2018 г.
Май +11,4 +14,4 60,0 58,0
Июнь +14,5 +16,9 66,0 62,0
Июль +18,8 +22,3 70,0 67,0
Август +18,2 +19,2 72,0 54,0
Владишрскш ЗемлеШеЩ)
сравнению с контролем и на 2-4 дня - по сравнению с фоном и применением ФМ. Вместе с тем, в этих вариантах выявлено увеличение продолжительности протекания основных фенологических периодов развития - колошения и цветения. Начиная с фазы молочная, восковая и полная спелость, не выявлено существенных изменений в сроках их наступления у ярового ячменя.
На остальных вариантах опыта наступление фенологических фаз (всходы, кущение, выход в трубку) у ярового ячменя проходило в те же сроки, что и на фоновом варианте.
Визуальные наблюдения за ростом и развитием ярового ячменя показали, что растения во всех вариантах опыта были здоровые, имели полноразвитую листовую поверхность.
Использование НВФС при всех способах применения способствовало увеличению высоты растений ячменя на 7,3-12,5% к контролю, на 4,9-10,0% - к фону, на 1,1-9,8% - к вариантам использования ФМ. Наибольшая высота растений отмечена при сочетании предпосевной обработки семян и некорневой обработки растений - 69,2 см. При применении ФМ прибавка высоты к контролю составила 2,4-6,2%, к фону - 0,2-3,8%. Наилучшие значения высоты растений отмечены также при сочетании предпосевной и некорневой обработок - 65,3 см.
Наибольшая средняя длина колоса отмечена при сочетании предпосевной и некорневой обработок НВФС - 8,6 см. При этом количество зерен в колосе составило 19,9 шт. и превысило показатели контроля на 15,7%, фона - на 5,9%, варианта обработок ФМ - на 5,3-5,9%. В случае применения только предпосевной обработки семян НВФС или некорневой обработки растений НВФС показатели были ниже: длина колоса составляла 8,3 и 8,2 см, количество зерен - 19,4 и 19,3 шт. соответственно.
Значения показателя массы 1000 семян варьировало в пределах от 38,6 до 44,8 г. Применение НВФС также способствовало увеличению массы 1000 семян по сравнению с другими вариантами опыта. Прирост к контролю составил 11,7-16,1%, к фону - 8,3-12,6%, к
№ 3 (93) 2020
2. Влияние применения ФМ и НВФС на урожайность 3. Влияние применения ФМ и НВФС на химический ярового ячменя состав и содержание белка в зерне ярового ячменя
№ п/п Вариант Урожайность, т/га Прибавка, +/- %
к фону к ФМ
1. Контроль без удобрений 2,60 - -
2. N60Р60K60 - фон 3,86 - 0
3. Фон + предпосевная обработка семян ФМ 3,90 +1,0 0
4. Фон + предпосевная обработка семян НВФС 4,10 +6,2 +5,1
5. Фон + некорневая обработка ФМ 3,89 +0,8 0
6. Фон + некорневая обработка НВФС 4,05 +4,9 +4,1
7. Фон + предпосевная обработка семян ФМ + некорневая обработка растений ФМ 3,92 +1,6 0
8. Фон + предпосевная обработка семян НВФС + некорневая обработка растений НВФС 4,20 +8,8 +7,1
НСР05 0,04 - -
№ п/п Варианты N общ., % ''Л % Белок, %
1. Контроль без удобрений 1,64 0,29 9,6
2. N60Р60K60 - фон 1,76 0,30 10,5
3. Фон + предпосевная обработка семян ФМ 1,75 0,28 10,5
4. Фон + предпосевная обработка семян НВФС 1,77 0,30 10,8
5. Фон + некорневая обработка растений ФМ 1,74 0,31 10,5
6. Фон + некорневая обработка растений НВФС 1,77 0,28 10,7
7. Фон + предпосевная обработка семян ФМ + некорневая обработка растений ФМ 1,75 0,28 10,6
8. Фон + предпосевная обработка семян НВФС + некорневая обработка растений НВФС 1,80 0,30 11,2
НСР05 0,04 0,1
соответствующим вариантам, обработанным ФМ,
- 8,3-9,3%. При применении ФМ прибавка массы 1000 семян к контролю составила 3,1-6,2%, к фону -0,3-3,0%. Наилучшие показатели (41,0 г) также были отмечены при сочетании предпосевной обработки семян и некорневой обработки растений.
Урожайность - важнейший результирующий показатель, характеризующий эффективность тех или иных приемов возделывания сельскохозяйственных культур [9].
Анализ урожайных данных ярового ячменя показал, что урожайность в среднем по вариантам опыта составила 3,82 т/га (табл. 2). Наименьшие показатели 2,60 т/га отмечены в контрольном варианте, максимум
- 4,20 т/га при сочетании предпосевной и некорневой обработок НВФС. При этом урожай по сравнению с контролем увеличился на 1,6 т/га, с фоном - на 0,34 т/га, с ФМ при соответствующих обработках на 0,28 т/га. Высокие показатели урожая были получены также в варианте с предпосевной обработкой семян НВФС. Прибавка к контролю составила 1,50 т/га, к фону - 0,24 т/га, к предпосевной обработке ФМ -0,20 т/га. В варианте с некорневой обработкой растений НВФС продуктивность составила 4,05 т/га: прирост к показателю на контроле составил 1,45 т/га,
в фоновом варианте - 0,19 т/га, к соответствующему вариантусФМ - 0,16т/га.Эффективностьиспользования разных видов обработок ФМ в отношении урожайности ярового ячменя была ниже по сравнению с НВФС. При этом разные способы применения ФМ обусловили прирост урожайности на 0,8-1,6% по сравнению с фоном.
Подобные данные о стимулирующем влиянии наноматериалов на рост, развитие и продуктивность сельскохозяйственных культур представлены в работах и других исследователей [10, 11].
Кроме повышения уровня продуктивности сельскохозяйственных культур, огромное значение имеют и показатели качества полученной продукции: химический состав, содержание белка и клейковины в зерне, стекловидность и другие [12, 13].
Химический состав зерна обуславливает его питательную ценность. Предпосевные и некорневые обработки ФМ и НВФС не оказали достоверного влияния на химический состав зерна (содержание общего азота и общего фосфора). Среднее содержание общего азота по вариантам опыта составило 1,29%, общего фосфора - 0,29% (табл. 3).
Белок - важнейший показатель технологической и пищевой ценности зерна [13]. Содержание белка в зерне ячменя по вариантам опыта варьировало в пределах 9,6-11,2%. Применение наноструктурной суспензии способствовало повышению качества зерна ярового ячменя по данному показателю. Наибольшее
№ 3 (93) 2020
Владимирский ЗешеШецТз
значение было получено при сочетании предпосевной и некорневой обработок НВФС. Прирост по сравнению с контролем составил 1,6%, с фоном - 0,7%, с ФМ при аналогичных условиях - 0,6%. В вариантах предпосевной обработки и некорневой обработки НВФС показатели содержания белка составили 10,8 и 10,7% соответственно. При использовании ФМ содержание белка в зерне было на уровне фона и составило 10,5-10,6%.
Выводы. Таким образом, при выращивании ярового ячменя сорта Рахат в условиях РТ на выщелоченном черноземе выявлено, что применение НВФС оказало положительное влияние на структуру урожая, способствовало повышению урожайности и качества продукции. Наилучший результат по всем исследованным показателям получен при сочетании предпосевной обработки семян НВФС в дозе 1,25 кг/т и некорневой обработки растений НВФС из расчета 8 л/га.
Литература.
1. Чудаков Н. Яровой ячмень: максимальный результат при минимуме затрат //Аграрное обозрение. 2016. №2(54). С.38-42.
2. Ячмень яровой. Современные технологии возделывания в Республике Башкортостан: метод. рекомендации / А.А. Сахибгареев, Р.Л. Акчурин. Уфа: Мир печати, 2016. 64 с.
3. Российский статистический ежегодник. 2019: стат. сб. М.: Росстат, 2019. 708 с.
4. Волошин Е.И., Аветисян А.Т. Применение удобрений при возделывании кукурузы в Средней Сибири: метод. указания. Красноярск, 2018.31 с.
5. Научное обоснование получения наноструктурных и нанокомпозитных материалов и технологии их использования в сельском хозяйстве/под общ. ред. А.Х. Яппарова, Л.В. Коваленко. Казань: Центр инновационных технологий, 2014.304 с.
6. Система земледелия Республики Татарстан. Инновации на базе традиций. Часть 1. Общие аспекты системы земледелия /И.Х. Габдрахманов, Д.И. Файзрахманов и др. Казань, 2013.166 с.
7. Ежков В.О., Яппаров А.Х., Нефедьев Е.С. Наноструктурные минералы: получение, химический и минеральный составы, структура и физико-химические свойства//Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т.17. №11. С.41-44.
8. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). Изд. 5-е. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
9. Тибирьков А.П. Урожайность и качество зерна озимой пшеницы в зависимости от доз минеральных удобрений на каштановых почвах юга России // Успехи современного естествознания. 2013. №4. С.158-160.
10. Шаронова Н.Л., Рахманова Г.Ф., Яппаров И.А., Сибгатуллин Т.А. Эффективность наноструктурной водно-бентонитовой суспензии для предпосевной обработки семян //Агрохимический вестник. 2018. №6. С.53-56.
11. Almutairi Z.M., Alharbi A. Effect of Silver Nanoparticles on Seed Germination of Crop Plants // International Journal of Nuclear and Quantum Engineering. 2015. Vol.9. №6. P.594-598.
12. Пальчиков Е.В., Волков С.А., Мацнев И.Н. Урожайность и некоторые показатели качества зерна озимой пшеницы в зависимости от предшественников //Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК—продукты здорового питания. 2017. №2. С.24-28.
13. Куляев А.В., Шиповский А.К. Сорт и элементы агротехники, как факторы, определяющие урожайность и качество зерна ячменя ярового в условиях Тамбовской области //Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. 2008. №1(11). Том 2. С.24-26.
EFFICIENCY OF NANOSTRUCTURED WATER-PHOSPHORITE SUSPENSION FOR SPRING BARLEY TREATMENT
G.F. RAKHMANOVA, L.M.-H. BIKKININA, E.A. PRISHCHIPENKO, M.M. MURATOV
Tatarstan Research Institute of Agrochemistry and Soil Science Federal Research Center Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences ul. Orenburgskiy trakt 20a, Kazan, 420059, Russian Federation
Abstract. The article highlights the results of a field test on leached chernozem Buincky rayon of the Republic of Tatarstan. The field test was conducted in 2017-2018 on use of phosphorite meal (PM) regular grind and nanostructured water-phosphorite suspension (NWPS) for treatment spring barley Rakhat of the first generation. NWPS is made by ultrasonic dispersion from mechanically activated phosphorite meal Syundyukovsky deposit of the Republic of Tatarstan. It is estimated the influence of different treatment (pre-seed and foliar treatment) PM and NWPS phenological and morphometric development of plants, yield and spring barley quality. One notes the efficiency of treatment with NWPS compared to PM regarding some indicators. Phenological phases (seedlings, tillering, stem elongation) in barley development come 2-5 days earlier. There is a trend to a longer ear formation and blooming period. It is observed a greater plant height by 4.9-12.5%, average head length by 2.5-17.8%, number of grains in the head by 2.7-15.7%, thousand seed weight by 8.3-16.1% compared to the control and non-fertilized option. NWFS treatment increases spring barley yield by 0.16-1.6 dt/ha as well as protein content by 0.2-1.6% over other experiences. The best results on all indicators researched are when combined pre-seed treatment and nanostructured water-phosphorite suspension in a dose 1.25 kg per 1t seed grain and foliar treatment of plants with the nanostructured water-phosphorite suspension at a rate of 8l/ha.
Keywords: spring barley, nanostructured water-phosphorite suspension, yielding capacity, protein content.
Author details: G.F. Rakhmanova, Candidate of Sciences (agriculture), research fellow (e-mail: gulnara_rakhmanova@mail. ru); L.M.-H. Bikkinina, Candidate of Sciences (agriculture), leading research fellow; E.A. Prishchipenko, Candidate of Sciences (agriculture), head; M.M. Muratov, Candidate of Sciences (agriculture), leading research fellow.
For citation: Rakhmanova G.F., Bikkinina L.M.-H., Prishchipenko E.A., Muratov M.M. Efficiency of nanostructured waterphosphorite suspension for spring barley treatment // Vladimir agricolist. 2020. №3. P. 30-33. D0I:10.24411/2225-2584-2020-10128.
ВлаЭимгрсШ ЗешеШеф
№ 3 (93) 2020
