CC BY
39
УДК 631.416:631.416.323
DOI: 10.24411/2587-6740-2018-12023
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБОВ И ДОЗ СЕЛЕНОВЫХ УДОБРЕНИЙ ПОД ЯРОВУЮ ПШЕНИЦУ В ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ СЕВЕРО-ВОСТОЧНОГО НЕЧЕРНОЗЕМЬЯ
А.Н. Аристархов, А.С. Бусыгин, Т.А. Яковлева
ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова», г. Москва, Россия
Широкое распространение дефицита селена обуславливает необходимость развития агрохимического метода его устранения с использованием соответствующих удобрений. В качестве пилотного проекта нами проведены 3-летние полевые опыты в условиях Северо-Восточного Нечерноземья на серых лесных и дерново-подзолистых почвах по изучению эффективности применения различных способов и доз селеновых удобрений (селенита Na) под яровую пшеницу. Установлено, что на почвах региона с крайне низким содержанием Se (<50 мкг/кг) селеновые удобрения на фоне NPK оказывают положительное влияние на урожайность изучаемой культуры, ее качество и элементный (селен) состав продукции. Выявлен наиболее предпочтительный способ применения этого удобрения — основной (в почву). Он же оказался наиболее эффективным и в повышении содержания селена в растительной продукции, доводя его до повышенного (выше среднего) относительно исходного — очень низкого. Оптимальными дозами применения селенита Na под яровую пшеницу на серых лесных и дерново-подзолистых почвах региона следует признать: при основном внесении (в почву) — 180 г/га д.в. Se, при некорневой подкормке посевов и предпосевной обработке семян -соответственно 0,02 и 0,01% растворы препарата (селенита Na).
Ключевые слова: яровая пшеница, продуктивность пшеницы, селен, дозы и способы применения, содержание селена в растениях.
Широкое распространение микроэлементной недостаточности и ее отрицательное влияние на продуктивность растений, а также на здоровье человека и животных определяет необходимость разработки эффективных мер по оптимизации круговорота а агроэкосистемах многих элементов, в том числе и селена (Se). Этот элемент является мощным иммуномодулятором, природным антиоксидантом, эффективно защищающим организм от различного рода стрессов. Он необходим для роста, нормальной работы мозга и репродуктивной системы организма
[1]. По свидетельству этих же авторов, в мире от 0,5 до 1,0 млрд человек страдают от дефицита Se. И еще большая часть населения мира потребляет пониженные уровни этого ультрамикроэлемента, недостаточные для эффективной защиты человеческого организма от сердечно-сосудистых, раковых и инфекционных заболеваний, включая СПИД. Известно, что растения представляют собой первое звено в пищевой цепи переноса микроэлементов, являясь, таким образом, основным их источником (в том числе и Se) для животных и человека. По свидетельству Н.В. Голубкиной и др. [1], в настоящее время в промышленном масштабе выпускаются обогащенные Se чеснок (США), томаты (Великобритания) и чай (Китай). В Финляндии с 1985 г. повсеместно применяют NPK-удобрения, обогащенные селенатом натрия
[2]. В России разработана технология получения обогащенной Se паприки [3] и осуществлена успешная апробация препарата на больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями в Хабаровском медицинском университете.
Вместе с этим существуют достаточно серьезные проблемы осуществления техноло-
38 -
INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL № 2 (36:
гии обогащения растений Se. Это, в первую очередь, касается малой устойчивости большинства сельскохозяйственных культур к высоким концентрациям элемента Se. Более того, оптимальные концентрации Se, используемые для биофортификации, могут значительно различаться для разных видов растений. При этом существуют и сортовые различия, хотя и менее выраженные. Серьезной проблемой биофортификации является возможность загрязнения окружающей среды [1]. Поэтому очень важно установление наиболее эффективной безопасности селенового статуса регионов, то есть агрохимического пути использования селено-содержащих удобрений. При этом особенно важен поиск оптимальных видов, способов и доз применения данного ультрамикроэлемента под сельскохозяйственные культуры. Нами ранее разработаны программа и методика исследований по проблеме агрохимии селена в хорошо структурированных системах Географической сети опытов с удобрениями и в Государственной агрохимической службе страны [4]. Настоящая работа является по сути пилотным проектом реализации этой программы.
Цель исследований — провести эколого-агрохимическую оценку эффективности применения селенита натрия под яровую пшеницу на серых лесных и дерново-подзолистых почвах Северо-Восточного Нечерноземья (Кировская область РФ) и разработать предложения по ликвидации селенодефицита в регионе.
Объекты и методы исследований
Полевые опыты в 2015-2017 гг. с яровой пшеницей сортов Экада 70 и Маргарита проводились на полях двух сортоучастков Кировской области (Советский и Слободской
районы). Почвы опытных участков: в 2015 г. -светло-серая лесная, среднесуглинистая, в 2016 и 2017 гг. — дерново-подзолистая, супесчаная. Почвы оцениваются, соответственно, как средне- и слабоокультуренные с низким содержанием валового селена и других микроэлементов (табл. 1). Селеновое удобрение в опытах использовалось в форме селенита №. В почву селен вносился в виде раствора в дозах 60, 120 и 180 г/га, а при обработке семян и посевов в виде раствора препарата (%) — 0,005; 0,010 и 0,020 по схеме опытов, разработанных нами ранее [4]. Фоновые удобрения (аммиачная селитра и нитроаммофоска) вносились вручную согласно схемы опыта. Размер делянок в опыте составлял 40 м2, уборочная площадь — 25 м2, повторность 4-кратная. Посев зерна проводили в начале мая, уборку — в 1-й декаде сентября комбайном Семпо. Уход за посевами включал мероприятия, предусмотренные агротехникой данной культуры.
Химический анализ почв и растений проводился по существующим ГОСТам. В почвах определяли: валовой селен флуорометри-ческим методом [5], содержание гумуса по Тюрину (ГОСТ 26213-91), рНКС| потенциоме-трически (ГОСТ 26483-85), гидролитическую кислотность по методу Каппена в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213-91), обменные кальций и магний методом ЦИНАО ( ГОСТ 2648885), сумму поглощенных оснований по методу Каппена (ГОСТ Р 5068 Р 50682-94), подвижный цинк по методу Крупского и Александровой в модификации ЦиНАО ( ГОСТ Р 50687-94). В зерне и соломе определяли содержание общего азота по Къельдалю (ГОСТ 13996.4-93), фосфора (ГОСТ 26657-97), калия (ГОСТ 30504-97) в вытяжках после мокрого озоления. Содержание
Таблица 1
Агрохимическая характеристика почв опытных участков
Почвы (год, район исследований) Гумус Нг Sum pH Ш P O 2 5 Ca Mg S B Mo Zn Se
% мг-экв/ 100 г почвы ед. мг/кг мг-экв/ 100 г почвы мг/кг мкг/кг
Серая лесная (2015 г., Советский р-н) 1,4 2,3 12,5 5,3 129 162 8,3 2,2 11,5 0,54 0,07 1,7 3,89 50
Дерново-подзолистая (2016 г., Слободской р-н) 1,9 3,1 14,4 4,9 142 60 10,4 1,7 5,7 0,34 0,12 0,6 2,02 48
Дерново-подзолистая (2017 г., Слободской р-н) 1,7 2,6 15,9 4,8 211 89 10,5 1,5 3,3 0,39 0,09 0,6 2,09 48
белка определяли расчетным методом по формуле (N1*5,7). Статистическую обработку полученных данных проводили методами дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову (1985) с использованием программы STRAZ.
Содержание Se в почвах изучаемого региона оценивалось на основе группировок, предложенных [4, 6-9]. Оценка содержания Se в растениях проводилась на основе данных Ермакова, 1999 (Цитируется по [10]):
Содержание Se в растениях, мкг/кг Оценка Частота беломы-шечной болезни животных
<30 очень низкое очень часто
30-50 низкое часто
50-100 среднее редко
100-500 выше среднего (повышенное) очень редко
500-1000 высокое нет
>1000 очень высокое нет
Метеоусловия (рис. 1-2) в период исследований оценены по данным метеопоста WMO Ю27393 (Нолинск, Кировская область, Россия): широта 55.55 долгота 49.95 высота над уровнем моря 136 м. Вегетационный период за 2015 г. характеризовался оптимальными условиями для развития и созревания урожая яровой пшеницы. Но, несмотря на это, периоды сева и уборки урожая были дождливыми, что затруднило проведение работ в оптимальные сроки. В 2016 г. наблюдались условия засухи, что отразилось на урожайности яровой пшеницы, а 2017 г. выдался дождливым, что затянуло сроки сева и уборки культуры.
Агроэкологическое состояние агроэкоси-стем Северо-Восточного Нечерноземья по содержанию Se оценивается как крайне дефицитное. Ранее наши исследования показали, что содержание валового Se в почвах составляет <50 мкг/кг, а в растительной продукции региона по основному большинству культур — всего 30-50 мкг/кг [11].
Результаты исследований
По результатам 3-летних исследований (2015-2017 гг.) на основных типах почв региона (серых лесных среднесуглинистых, занимающих 9% площадей пахотного фонда, и дерново-подзолистых легкого гранулометрического состава, занимающих 87% площадей региона) установлено, что селеновые удобрения, вносимые разными способами под яровую пшеницу, оказывают существенное положительное
Рис. 1. Подекадный гидротермический коэффициент в мае-сентябре 2015-2017 гг.
Рис. 2. Количество осадков в вегетационных периодах 2015-2017 гг.
влияние не только на урожайность культуры, но и улучшают качество продукции по содержанию белка, клейковины. Более того, селеновые удобрения способствуют положительному изменению химического состава растений, делая конечную продукцию по химическому составу (по содержанию Se) более благоприятной при употреблении в целях улучшения здоровья животных и человека.
Как следует из данных таблицы 2, средняя урожайность яровой пшеницы в почвенно-климатических условиях исследуемого региона по вариантам полевых опытов достаточно полно соответствовала теоретическим представлениям о влиянии на нее основных агрохимических (виды, дозы, способы применения удобрений) и климатических факторов. Средняя урожайность на контрольном варианте
была примерно на уровне среднеобластной и составляла 17,1 ц/га, а на фоне N РК она
' ^ ' т 120 90 90
достигала 25,4 ц/га (прибавка к контролю — 8,3 ц/га). Селеновые удобрения (селенит №), вносимые тремя способами (в почву, в подкормки и при обработке семян) способствовали повышению урожая зерна, но с достаточно заметной разностью в зависимости от доз и способов внесения.
Из материалов исследований также явствует, что из всех способов применения селенита № под яровую пшеницу наиболее предпочтителен основной (внесение в почву). На втором месте находятся некорневые подкормки, а на третьем месте обработка семян. Средний уровень прибавок урожая зерна, соответственно, по способам применения селенита № составлял: 1,9-2,9 ц/га (7,5-11,4%), 1,5-1,9 ц/га (5,97,5%) и 0,9-1,2 ц/га (2,4-4,7%). Наиболее предпочтительные дозы применения селенита № под яровую пшеницу выявлены при основном его внесении и при подкормках (максимальные из изученных), то есть при основном — Примечание: *прибавка к контролю; ** прибавка к фону.
Таблица 3
Биометрические показатели яровой пшеницы
Вариант опыта Размер колоса, см Масса 1000 зерен, г Число зерен в колосе
2015г. 2016 г. 2017 г. 2015 г. 2016 г. 2017 г. 2015 г. 2016 г. 2017 г.
1. Контроль 7,4 5,5 6,5 36,4 38,8 38,5 27 22 29
2 Фон-120Р90К90 7,5 6,5 8,6 37,0 41,2 41,2 27 25 29
I. Внесение в почву препарата, г/га д.в. (селенит №)
3. Фон+Sej^ 60 7,8 6,2 9 36,6 43,3 40,7 28 25 33
4. Фон+Se., 120 7,9 6 9,6 37,4 41,7 41,9 30 23 35
5. Фон+Sej 180 8,3 6,1 8,8 37,6 41,6 42,3 36 24 33
II. Внекорневая подкормка раствором препарата (% селенита №)
6. Фон+Sej (0,005) 7,8 6 8,8 36,9 43,7 45,7 30 22 35
7. Фон+Se., (0,010) 7,8 6,2 8,2 37,9 42,4 39,6 28 23 31
8. Фон+Sej (0,020) 7,8 5,8 9,5 37,1 41,9 41,5 31 23 35
III. Предпосевная обработка семян раствором препарата (% селенита №)
9. Фон+Sej (0,005) 7,7 6,4 8,6 38,7 41,2 42,5 23 25 30
10. Фон+Se., (0,010) 8,1 6,4 8,9 37,4 43,8 43,2 28 28 35
11. Фон+Sej (0,020) 7,8 6,5 8,5 38,1 43,4 44,1 24 27 31
Таблица 4
Биометрические показатели яровой пшеницы
Вариант опыта Соотношение зерно/солома Продуктивная кустистость, % Высота растения, см
2015 г. 2016 г. 2017 г. 2015 г. 2016 г. 2017 г. 2015 г. 2016 г. 2017 г.
1. Контроль 1/2,8 1/2,0 1/2,8 1,10 1,0 1,1 65,0 58,5 109,3
2. Фон- N120P90K90 1/2,7 1/1,8 1/2,4 1,1 1,1 1,3 65,3 58,6 117,5
I. Внесение в почву препарата, г/га д.в. (селенит №)
3. Фон+Sej^ 60 1/3,3 1/1,8 1/2,4 1,1 1,1 1,3 66,8 56,8 115,8
4. Фон+Se., 120 1/3,3 1/2,0 1/2,5 1,1 1,1 1,3 68,3 57,9 118,0
5. Фон+Sej 180 1/3,4 1/1,9 1/2,7 1,1 1,1 1,1 66,0 57,7 118,5
II. Внекорневая подкормка раствором препарата (% селенита №)
6. Фон+Sej (0,005) 1/2,3 1/1,8 1/2,3 1,1 1,1 1,1 65,5 55,1 117,8
7. Фон+Se2 (0,010) 1/3,1 1/1,9 1/2,8 1,1 1,1 1,0 70,0 57,9 115,5
8. Фон+Sej (0,020) 1/2,6 1/1,8 1/2,3 1,1 1,1 1,2 65,5 55,1 115,3
III. Предпосевная обработка семян раствором препарата (% селенита №)
9. Фон+Sej (0,005) 1/3,2 1/1,9 1/2,5 1,1 1,10 1,2 65,5 58,7 115,0
10. Фон+Se2 (0,010) 1/2,9 1/1,8 1/2,1 1,1 1,1 1,4 65,8 56,4 114,3
11. Фон+Sej (0,020) 1/3,1 1/1,8 1/2,4 1,1 1, 1 1,3 65,5 60,0 117,8
Таблица 2
Урожайность яровой пшеницы в полевых опытах (2015-2017 гг.)
Варианты опытов 2015 г. 2016 г. 2017 г. Средняя за 2015-2017 гг. Прибавка урожая
ц/га %
1. Контроль 24,6 11,1 15,6 17,1 - -
2. ФонЛ/А 31,2 17,2 27,8 25,4 8,3* 48,5*
I. Внесение в почву, г/га Бе
3. Фон+Sej 60 34,5 17,6 29,8 27,3 1 9** 7 5**
4. Фон+Se2 120 33,6 18,3 30,6 27,5 2 1** 8,3**
5. Фон+Sej 180 34,1 19,6 31,2 28,3 2 9** 114**
II. Внекорневая подкормка раствором препарата (% селенита)
6. Фон+Sej (0,005) 34,3 16,4 29,9 26,9 1 5** 5 9**
7. Фон+Se2 (0,010) 32,8 17,9 30,6 27,1 1 7** 6,7**
8. Фон+Sej (0,020) 31,8 18,5 31,6 27,3 1 9** 7 5**
III. Предпосевная обработка семян раствором препарата (% селенита)
9. Фон+Sej (0,005) 32,9 16,2 29,8 26,3 0 9** 3,5**
10. Фон+Se2 (0,010) 31,5 17,2 31 26,6 1 2** 4 7**
11. Фон+Sej (0,020) 30,1 18,2 29,7 26,0 0,6** 2 4**
НСР05 2,3 1,4 2,5 2,1
2,0 1,2 2,1 1,8
180 г/га Se, при подкормках — 0,02% раствор препарата, а при предпосевной обработке семян (ПОС) лучшей дозой Se оказалась средняя из изученных — 0,01% раствор препарата (прибавка урожая зерна 1,2 ц/га или 4,7%). Самая высокая из изучаемых доз при этом способе применения селена — 0,020% раствор препарата обеспечивала прибавку урожая зерна на уровне 0,6 ц/га (2,4%), то есть ниже, чем другие дозы. Полагаем, что это связано с технологией обработки семян селеном и возможной токсичностью препарата в этой конкретной концентрации (0,020%).
Безусловно, в засушливом 2016 г. уровни урожаев и прибавок от всех видов и способов применения удобрений были гораздо ниже, чем в более благоприятных по увлажнению 2015 и 2017 гг.
Установленные нами способы и дозы применения селенита натрия в условиях Северо-Восточного Нечерноземья в качестве пи-
лотного проекта можно считать достаточно обоснованными, и они являются оптимальными. Это заключение подтверждается материалами биометрических исследований растений пшеницы (табл. 3-4). Так, относительно состояния растений на фоновом варианте опыта в вариантах с Se возрастали: размер колоса, масса 1000 зерен и число зерен в колосе. Другие показатели, такие как соотношение зерно-солома, продуктивная кустистость и высота растений в двух годах из трех имели тенденцию к увеличению или были достаточно стабильны по всем вариантам опыта.
Химический состав растительной продукции яровой пшеницы (зерно, солома) по всем вариантам опыта во все годы исследований был достаточно стабилен (табл. 5-6), за исключением содержания азота. Его содержание в вариантах с селеном независимо от способа внесения на обоих типах почв и при возделывании двух разных сортов пшеницы менялось
й состав зерна яровой пшеницы в полевых опытах (2
незначительно, но устойчиво было выше, чем на фоновом варианте. Этот показатель, безусловно, определял и повышение содержания белка в вариантах опыта с селеном.
Выращиваемое зерно яровой пшеницы в опытах характеризовалось разными уровнями содержания белка (табл. 5). Сорт Экада в условиях нормального увлажнения характеризовался достаточно высоким содержанием белка при возделывании изучаемой культуры на серых лесных почвах. Его уровень составлял на контроле 15,3%, на фоне ЫРК -16,0, а на вариантах с селеновыми удобрениями повышался до 16,3%. Сорт Маргарита на дерново-подзолистых почвах легкого гранулометрического состава, наоборот, отличался низким уровнем содержания белка: 9,2-11,2% — на контроле, 11,2-11,9 — на фоне ЫРК и повышался в вариантах опыта с Se — до 12,3-12,4%. При этом на обоих сортах пшениц и разных типах почв при использовании всех способов применения
Таблица 5
1-2017 гг.)
Вариант N % ^ % к2о, % Белок, % Натура
1Лс* Пду ** 1Лс Пду 1Лс Пду 1Лс Пду 1Лс Пду
2015 2016 2017 2015 2016 2017 2015 2016 2017 2015 2016 2017 2015 2016 2017
1.Контроль 2,69 1,61 1,97 0,47 0,47 0,45 0,51 0,56 0,51 15,30 9,17 11,23 732,5 771,5 697,3
2-фон- ^//90 2,80 1,90 2,09 0,47 0,46 0,43 0,52 0,55 0,52 16,00 11,20 11,91 742,0 774,4 704,2
I. Внесение в почву препарата, г/га (селенит N8)
3. Фон+Бе1 60 2,85 1,86 2,18 0,48 0,44 0,43 0,51 0,54 0.52 16,20 10,58 12,43 741 774,2 716,7
4. Фон+Бе2 120 2,84 2,01 2,10 0,47 0,48 0,46 0,51 0,57 0,53 16,20 11,47 11,97 744 775,1 714,1
5. Фон+Без 180 2,84 1,90 2,08 0,49 0,46 0,48 0,52 0,56 0,54 16,20 10,81 11,86 743 781,9 725,1
II. Внекорневая подкормка раствором препарата (% селенита N8)
6. Фон+Бе1 (0,005) 2,75 2,05 2,04 0,49 0,46 0,46 0,51 0,53 0,54 15,70 11,68 11,63 742 778,4 740,5
7. Фон+Бе2 (0,010) 2,74 2,11 1,97 0,50 0,50 0,45 0,51 0,57 0,52 15,60 12,0 11,23 746 778,7 724,4
8. Фон+Бе3 (0,020) 2,84 1,98 2,01 0,48 0,46 0,44 0,50 0,56 0,53 16,30 11,29 11,46 742 772,4 730,3
III. Предпосевная обработка семян раствором препарата (% селенита N8)
9. Фон+Бе1 (0,005) 2,86 1,93 2,02 0,5 0,46 0,44 0,52 0,58 0,53 16,30 11,00 11,51 744 770,4 712,0
10. Фон+Бе2 (0,010) 2,84 1,87 1,97 0,49 0,49 0,43 0,51 0,59 0,52 16,30 10,68 11,23 744 778,2 720,0
11. Фон+Без (0,020) 2,83 1,92 2,15 0,48 0,44 0,46 0,50 0,55 0,51 16,10 11,0 12,26 739 773,1 705,8
Примечание: *1лс — серая лесная почва; **ПДс — дерново-подзолистая почва.
Таблица 6
Химический состав соломы яровой пшеницы в полевых опытах (2015-2017 гг.)
Вариант N % % К2О, %
1Лс Пду 1Лс Пду 1Лс Пду
2015 2016 2017 2015 2016 2017 2015 2016 2017
1. Контроль 0,79 0,44 0,57 0,14 0,12 0,13 1,95 1,03 1,25
2. ФОН-М120Р90К90 0,86 0,50 0,55 0,10 0,10 0,11 2,16 1,00 1,30
I. Внесение в почву препарата, г/га (селенит N8)
3. Фон+Бе1 60 0,99 0,49 0,78 0,11 0,12 0,13 2,08 1,00 1,74
4. Фон+Бе2 120 0,89 0,56 0,63 0,10 0,12 0,13 1,92 0,84 1,54
5. Фон+Бе3 180 0,92 0,49 0,56 0,13 0,12 1,25 2,12 0,82 1,45
II. Внекорневая подкормка раствором препарата (% селенита N8)
6. Фон+Бе1 (0,005) 0,92 0,56 0,53 0,10 0,11 0,13 2,25 0,79 1,44
7. Фон+Бе2 (0,010) 0,98 0,55 0,55 0,12 0,14 0,13 2,30 0,9 1,34
8. Фон+Бе3 (0,020) 1,02 0,50 0,65 0,11 0,11 0,14 2,34 0,89 1,64
III. Предпосевная обработка семян раствором препарата (% селенита N8)
9. Фон+Бе1 (0,005) 1,01 0,49 0,5 0.14 0.12 0,11 2,52 0,89 1,50
10. Фон+Бе2 (0,010) 1,13 0,46 0,42 0,15 0,11 0,09 2,43 0,90 1,25
11. Фон+Бе3 (0,020) 1,03 0,45 0,53 0,12 0,10 0,11 2,21 0,87 1,58
Таблица 7
Результаты хлебопекарной оценки зерна яровой пшеницы Экада 70 урожая 2015 г.
Вариант опыта Общая стекловид-ность, У Содержание сырой клейковины, % ИДК-1 Показатели альвеографа
упругость теста (Р), мм отношение упругости к растяжению, РД сила муки, W
Фон- N Р К 120 90 90 47 34,2 loo 70,4 0,86 l99
Внесение селена в почву (Фон+Бе 60 г/га) 50 35,8 97,5 90,4 1,05 275
Внекорневая подкормка селеном (Фон+Бе 0,005% р-р) 47 35,2 95 92,б 1,09 2б9
Предпосевная обработка семян (Фон+Бе 0,005°% р-р) 4S 36,8 loo 83,9 0,92 2б0
Продолжение таблицы 7
Общий вид, балл Мякиш, балл Объем хлеба из 100 г муки Общая хлебопекарная оценка, балл
форма корки поверхность цвет цвет пористость мл балл
3 3 5 4 3 540 3,8 3,63
4 4 5 4 4 б00 4,б 4,27
4 4 5 4 4 б00 4,б 4,27
3 3 5 4 3 5S0 4,4 3,73
Таблица 8
Результаты хлебопекарной оценки зерна яровой пшеницы сорта Маргарита урожая 2016 г.
Вариант опыта Общая стекловид-ность, У Содержание сырой клей-ковины,% ИДК -1 Показатели альвеографа
упругость теста (Р), мм отношение упругости к растяжению, РД сила муки,W
l. Контроль 43 20,0 92,5 5S,3 1,27 9l
2. Фон- Nl20P90K90 39 19,8 95,0 б9,3 1,69 96
I. Внесение в почву препарата, г/га (селенит N8)
3. Фон+Sej^ б0 34 20,4 92,5 бб,4 l,50 9S
4. Фон+Se., l20 40 2l,2 90,0 6S,2 l,70 l07
5. Фон+Sej lS0 4l 22,0 l00,0 74,б l,50 l20
II. Внекорневая подкормка раствором препарата (% селенита N8)
б. Фон+Sej^ (0,005) 43 2l,S 97,5 б2,7 l,79 Sl
7. Фон+Se., (0,0l0) 39 97,5 б9,7 l,4S ll4
S. Фон+Sej (0,020) 44 22,S 97,5 79,4 l,S9 l22
III. Предпосевная обработка семян раствором препарата (% селенита N8)
9. Фон+Sej^ (0,005) 39 24,0 92,5 б5,7 1,6O l0l
l0. Фон+Se., (0,0l0) 33 22,4 92,5 5б,5 l,l3 l02
ll. Фон+Sej (0,020) 42 2^ 97,5 75,l l,56 l25
Продолжение таблицы 8
Общий вид, балл Мякиш, балл Объем хлеба из 100 г муки Общая хлебопекарная оценка, балл
форма корки поверхность цвет цвет пористость мл балл
3 3 3 3 3 400 l,l 2,68
3 3 3 3 3 400 l,l 2,68
3 3 3 3,5 3 430 l,5 2,83
3 3 3 3,5 3 4S0 2,2 2,95
3 3 3 3,5 3 460 2,0 2,92
3 3 3 3 3 4l0 l,2 2,70
3 3 3 3 3 4S0 2,2 2,87
3 3 3 3 3 500 2,5 2,92
3 3 3 3 3 460 2,0 2,83
3 3 3 3 3 500 2,5 2,92
3 3 3 3 3 530 3,0 3,00
селенового удобрения достаточно четких преимуществ какого-либо способа или дозы селенового удобрения не выявлено. Вместе с этим селеновое удобрение более четко влияло на улучшение натуры дерна (табл. 5). Этот показатель на фоновом варианте (ЫРК) находился на уровне 742 в условиях возделывания культуры на серых лесных почвах и 704-774 — на дерново-подзолистых почвах. Селеновые удобрения, вносимые разными способами и дозами, повышали этот показатель, соответственно, по типам почв, до 743-744 и 730-782. Проведенными исследованиями по оценке хлебопекарных качеств зерна яровой пшеницы (табл. 7-8) установлено, что селеновые удобрения (селенит №) способствуют существенному улучшению относительно фона (ЫРК) основных показателей их оценки. Так, на серых лесных почвах (южная зона Кировской области) в опыте 2015 г. стекловидность зерна яровой пшеницы Экада возрастала с 47 до 48-50%, содержание сырой клейковины — с 34 до 35-37%, упругость теста (Р) — с 70 до 93 мм, сила муки (W) — с 199 до 260-275, объем хлеба — с 540 до 580-600 мл (из 10 0г муки), а общая оценка всех показателей в баллах возрастала с 3,63 до 4,27. Таким образом, эти данные показывают, что в условиях Северо-Восточного Нечерноземья возможно получение товарного зерна яровой пшеницы, пригодного для прямого хлебопечения (без улучшителей). При этом селеновые удобрения (селенит №) способствуют улучшению хлебопекарных показателей зерна, особенно при использовании основного (в почву) внесения селена и при проведении подкормок посевов его препаратами.
Сорт яровой пшеницы Маргарита при возделывании на легких дерново-подзолистых почвах при использовании селеновых удобрений на фоне ЫРК также отзывается на улучшение хлебопекарных качеств зерна. В условиях 2016 г. улучшение показателей хлебопекарных свойств зерна относительно фона составляло: общая стекловидность возрастала с 39 до 44%, содержание клейковины — с 19,8 до 22,0-24%, ИДК — с 95 до 97-100, упругость теста (Р) — с 69 до75-79 мм, сила муки — с 96 до 125, объем хлеба — с 400 до 460-500 баллов, а общая оценка всех показателей возрастала с 2,68 до 2,80-3,00 баллов. Следовательно, даже фуражное зерно, используемое преимущественно на корм животным, также имело тенденцию к улучшению качества при использовании селеновых удобрений, что дает возможность его использования (при добавлении улучшителей) в пищевых целях.
Однако основной положительной стороной применения селена в земледелии является влияние его на уровень содержания этого элемента в растительной продукции. По результатам наших исследований (табл. 9) выявлено, что все способы (в почву, в подкормки и при обработке семян) применения селенита № повышали содержание Se в зерне изучаемой культуры с 65 мкг/кг на фоне ЫРК до 230 мкг/кг в варианте основного способа применения этого удобрения, до 178 мкг/кг — при некорневых подкормках и до 157 мкг/кг —
Таблица В
Содержание селена в зерне и соломе яровой пшеницы сорта Маргарита на дерново-подзолистых почвах в зависимости от применения различных способов и доз селенита натрия
Вариант опыта Зерно Солома
содержание, мкг/кг прибавка содержание, мкг/кг прибавка
мкг/кг % мкг/кг %
1. Контроль 55±6 - - 64+8 - -
2. ^нЛ/А 65±8 10 18,2 71+8 7,0 21,7
3. Фон+Sej^ 60 142+16 77 118,5 196+21 125,0 176,1
4. Фон+Se2 120 184+27 119 183,1 214+30 143,1 201,4
5. Фон+Sej 180 230+29 165 253,8 232+42 161,0 226,8
6. Фон+Sej (0,005) 157+20 92 141,5 78+4 7,0 9,9
7. Фон+Se2 (0,010) 168+23 103 158,5 106+12 35,0 49,3
8. Фон+Sej (0,020) 178+26 113 173,8 117+12 46,0 64,8
9. Фон+Sej (0,005) 156+20 91 140,0 88+9 17,0 23,9
10. Фон+Se2 (0,010) - - - 128+16 57,0 80,3
11. Фон+Sej (0,020) 157+20 92 141,5 174+17 145,1 204,3
при использовании предпосевной обработки семян. Следовательно, основной способ применения селенита № увеличивал содержание Se в зерне в 3,4 раза, некорневая подкормка — в 2,7 и предпосевная обработка — в 2,4 раза. В целом общий уровень содержания селена в зерне в условиях нашего опыта составлял 157-230 мкг/кг против сложившегося в регионе порядка 65±8 мкг/кг. Это свидетельствует о том, что использование такого зерна в кормовых целях может способствовать оздоровлению животных, в том числе и уменьшению (устранению) заболеваний беломышечной болезнью. Как ранее нами отмечалось (при ссылке на работу В.В. Ермакова, 1995), достигнутый уровень содержания селена в наших опытах оценивается как выше среднего (повышенный), и при использовании такого зерна вероятность заболевания животных бело-мышечной болезнью оценивается как очень редкая (при содержании селена в кормах 100500 мкг/кг). Если же оценивать эффективность различных способов применения селена под яровую пшеницу для достижения такого уровня содержания Se в зерне, то все они имеют право на существование с учетом экономических и технологических факторов в конкретных хозяйствах землепользователя.
Оценивая побочную продукцию урожая яровой пшеницы — солому в вариантах нашего опыта с селеновыми удобрениями следует подчеркнуть, что в ее составе содержание селена имело практически аналогичные изменения, как и в зерне в зависимости от способов и доз применения Se (табл. 9). При этом также установлено, что при основном способе применения селенита № наблюдалось несколько большее накопление Se в соломе, чем в зерне (196-232 против 142-230 мкг/кг). Однако при экономичных способах применения элемента (некорневые подкормки, обработка семян) наблюдалась достаточно четкая обратная картина — практически вдвое меньшее содержание Se в соломе. Так, при некорневых подкормках в соломе содержание Se составляло 78-117 мкг/кг (в зависимости от дозы Se), а в зерне — 157-178 мкг/кг. Аналогичные данные
получены и в вариантах с обработкой семян — 88-128 и 157 мкг/кг соответственно (табл. 9).
Полученные нами данные по эффективности применения селенита № под яровую пшеницу в почвенно-климатических условиях Северо-Восточного Нечерноземья являются результатом исследований в определенной мере в качестве пилотного проекта для конкретного региона и они являются пока единственными. Тем не менее они соответствуют аналогичным материалам в ранее опубликованных работах в других регионах, показавших, что одним из наиболее эффективных и безопасных путей оптимизации селенового статуса селенодефицитных регионов является агрохимический — использования селено-содержащих удобрений [1, 4, 12-16]. Однако в литературе встречаются данные и другого характера, состоящие в том, что использование очень высоких доз селеновых удобрений (до 9-15 кг/га) может вызывать возникновение экологических проблем [15], чего допускать не следует.
Заключение
Нашими исследованиями методом полноценного полевого опыта (2015-2017 гг.) по изучению эффективности применения разных способов и доз селенита № в комплексе с ЫРК под яровую пшеницу на серых лесных и дерново-подзолистых почвах Северо-Восточного Нечерноземья (Кировская область) показано, что при низком содержании валового селена в почвах и при повышенном и высоком содержании основных элементов питания (РК), при разной степени кислотности почв (слабой и средней) и при полном минеральном удобрении (М120Р90К90), яровая пшеница достоверно отзывается не только на ЫРК удобрения, но и на селеновые. Уровень урожайности изучаемой культуры в опытах превышал среднюю урожайность зерновых культур в Кировской области более чем в 1,5-1,8 раза и колебался на удобренных селеном вариантах от 25 до 28 ц/га. Средняя прибавка урожая от ЫРК составила 8,3 ц/га (48,5%) и от селена — 0,62,9 ц/га (2,4-11,4%).
Из всех изученных способов применения селена (основное в почву, некорневые подкормки и предпосевная обработка семян) наиболее приоритетным оценивается основной (внесение Se в почву) при дозе Se в 180 г/га д.в. с наибольшей прибавкой урожая зерна до 2,9 ц/га (11,9%). Некорневые подкормки этим элементом обеспечивали прибавку урожая в дозе 0,02% раствора препарата до 1,9 ц/га (7,5%), а обработка семян Se 0,01% раствором препарата составляла всего 1,2 ц/га (4,7%). Таким образом, в целом влияние Se на уровень прибавок урожая зерна относительно фона NPK заметно слабее, чем традиционных микроудобрений (10-15%). Однако незаменяемость применения селеновых удобрений состоит в том, что они не только положительно влияют на урожай и его качество, но и способствуют существенному увеличению содержания Se в выращиваемой продукции.
Прирост урожая и улучшение качества зерна при использовании селеновых удобрений происходит за счет более благоприятного развития растений яровой пшеницы. Исследованиями выявлено, что в вариантах опыта с селеном увеличивалась высота растений, размер колоса, число зерен в колосе, масса 1000 зерен и продуктивная устойчивость в зависимости от погодных условий и типов почв. Эти показатели имели определенные колебания, но общий тренд их изменений оставался однозначным и был положительным.
Применение селеновых удобрений на обоих типах почв (серые лесные и дерново-подзолистые) способствовало увеличению содержания Se в зерне пшеницы с низкого уровня до повышенного, что делает использование такой продукции более востребованной для оздоровления животных в зонах острого общего селенодефицита любого конкретного региона, в том числе и региона наших исследований — Северо-Восточного Нечерноземья (Кировская область).
Литература
1. Голубкина Н.В. Перспективы обогащения сельскохозяйственных растений йодом и селеном (Обзор) // Микроэлементы в медицине. 2015. № 1б (3). С. 12-19.
2. Ekholm P., Rcinivuo H., Mattila P., Pakkala H., Kapo-nen J., Happonen A., Hellstrom J., Pvaskanen M. L. Changes in the mineral and trace element contents of sereal, fruits and vegetables in Finland. J.Food Comp. Anal. 2007. No. 20. Pp. 487-485.
3. Голубкина НА, Пошеная О.Н., Бондарева Н.Л., Дерягина В.П., Грирогьянц И.К. О производстве порошка сладкого перца, обогащенного селеном, как функционального продукта питания с высокой анти-оксидантной активностью // Вестник овощевода. 2010. № 1.
4. Сычев В.Г., Aристархов AH, Яковлева ТА, Пана-син В.И., Бусыгин A.C Проблема селена и ее решение агрохимическими средствами. Общие контуры программы исследований селеновой проблемы в системе Географической сети опытов ВНИИA и Государственной агрохимической службы (Сообщение 2) // Плодородие. 2015. № 5. С. 2-5.
5. Минеев В.Г., Сычев В.Г., Aмельянчик ОА, Болы-шева Т.Н., Гомонова Н.Ф., Дурынина Е.П., Егоров В.С., Егорова ЕА, Едемская Н.Л., Карпова ЕА, Прижукова В.Г. Практикум по агрохимии: учебное пособие. Изд. 2-е, перераб. и доп. / под редакцией акад. PAСХН В.Г. Минеева. М.: Изд-во МГУ, 2001. 689 с.
6. Tan J., Zhu W., Wang W., Li R., Hoa S., Wang D., Yang L. Selenium in soil and endemic disease in China. The science of the total environment. 2002. Vol. 284. Pp. 227-235.
7. Боев ВЛ Se в почвах и сельскохозяйственных культурах юга Тюменской области // Вестник Тюменского государственного университета. 2013. № 12. С. 112-120.
8. Надежкина Е.В., Вихрева ВЛ Aгроэкологиче-ская оценка содержания Se в почвах Пензенской области // Вестник Российского государственного аграрного заочного университета (Балашиха). 2013. Т. 19. № 14. С. 36-39.
9. Синдирева AB. Критерии и параметры действия микроэлементов в системе почва-растение-животное: автореф. дис. ... д-ра биол. наук. Тюмень, 2012. 32 с.
10. Голубкина Н.А., Папазян Т.Т. Селен в питании: растения, животные, человек. М.: Печатный городок, 2006. 255 с.
11. Аристархов А.Н., Бусыгин А.С., Яковлева Т.А. Дефицит селена в почвах и растениях Северо-Восточного Нечерноземья как индикатор необходимости применения селеновых удобрений // Международный сельскохозяйственный журнал. 2018. № 1. С.31-36.
12. Барабанщикова Л.Н. Селен в агроландшафтах Северного Зауралья // Аграрный вестник Урала. 2011. № 3. С. 64-66.
13. Торшин С.А., Ягодин Б.А., Удельнова М.Н. и др. Накопление селена яровой пшеницей и яровым рапсом при удобрении селеном, цинком, молибденом и серой // Агрохимия. 1996. № 5. С. 54-63.
14. Вихрева В.А., Блинохватов А.А., Клейменова Т.В. Селен в жизни растений. Пенза, 2012. 225 с.
15. Александровская Е.Ю., Синдерева А.В., Голубкина Н.А., Чуянова Г.И., Серебренникова А.А. Влияние селена на урожайность и качество зерна яровой мягкой пшеницы в условиях южной лесостепи Омской области // Биологические науки. 2016. С. 98-104.
16. Патент ВУ 10598 С1 2008.04.30. Агрохимический способ обогащения селеном зерна пшеницы (Республика Беларусь). Авторы: М.В. Рак, Г.М. Софра-новская, С.Е. Головатый, Н.И. Арсенова — Республиканское научное дочернее унитарное предприятие «Институт почвоведения и агрохимии»). Описание изобретения. 4 с.
Об авторах:
Аристархов Алексей Николаевич, доктор биологических наук, главный научный сотрудник лаборатории оценки эффективности удобрений,
ОРСЮ: https://orcid.org/0000-0002-2944-9341, [email protected]
Бусыгин Алексей Сергеевич, аспирант, [email protected]
Яковлева Татьяна Алексеевна, старший научный сотрудник, [email protected]
EFFICIENCY OF DIFFERENT APPLICATION METHODS AND RATES OF SELENIUM FERTILIZERS FOR SPRING WHEAT IN THE SOIL-CLIMATIC CONDITIONS OF NORTHEASTERN NONCHERNOZEMIC ZONE
A.N. Aristarkhov, A.S. Busygin, T.A. Yakovleva
All-Russian research institute of agrochemistry name D.N. Pryanishnikova, Moscow, Russia
Widely distributed selenium deficiency calls for the development of an agrochemlcal method of Its removal using the corresponding fertilizers. We carried out 3-year-long field experiments on gray forest and soddy-podzolic soils in the Northeastern Nonchernozemic zone on the study of the efficiency of different application methods and rates of selenium fertilizers (Na selenite) for spring wheat as a pilot project. It was found that selenium fertilizers applied on the NPK background to local soils with extremely low Se content (<50 ^g/kg) have a positive effect on the yielding capacity of the studied crop, its quality, and the element (selenium) composition of grain. The basic application of fertilizer (to the soil) is revealed to be the best method for this fertilizer. It also was the most efficient for the increase in the content of selenium in crop from the very low to the increased level. The optimal application rates of Na selenite for spring wheat grown on gray forest and soddy-podzolic soils in the studied region are as follows: 180 g a.i. Se/ha at the basic application (to the soil); 0.02 and 0.01% Na selenite solutions at the foliar dressing and preplant treatment of seeds, respectively.
Keywords: spring wheat, wheat productivity, selenium, doses and methods of application, selenium content in plants.
References
1. Golubkina N.V. Outlooks for the enrichment of agricultural plants with iodine and selenium (Review). Mikroelementy v meditsine = Microelements in medicine. 2015. No. 16 (3). Pp. 12-19.
2. Ekholm P., Rcinivuo H., Mattila P., Pakkala H., Ka-ponen J., Happonen A., Hellstrom J., Pvaskanen M.L. Changes in the mineral and trace element contents of cereal, fruits and vegetables in Finland. J. Food Comp. Anal. 2007. No. 20. Pp. 487-485.
3. Golubkina N.A., Poshenaya O.N., Bondareva N.L., Deryagina V.P., Grigoryants I.K. Production of powdered sweet pepper enriched with selenium as a functional food with high antioxidant activity. Vestnik ovoschevo-da = Bulletin of vegetable grower. 2010. No. 1.
4. Sychev V.G.,AristarkhovA.N., Yakovleva T.A., Panasin V.I., Busygin A.S. Problem of selenium and its solution by agrochemical means. Outline of the research program of the selenium problem in the system of the Geographical experimental network of the All-Russian research institute of agrochemistry and the state agrochemical service (Communication 2). Plodorodie = Fertility. 2015. No. 5. Pp. 2-5.
5. Mineev V.G., Sychev V.G., Amelyanchik O.A., Boly-sheva T.N., Gomonova N.F., Durynina E.P., Egorov V.S.,
About the authors:
Egorova E.A., Edemskaya N.L., Karpova E.A., Prizhukova V.G. Laboratory manual on agrochemistry (2nd ed.). Moscow: MGU, 2001. 689 p.
6. Tan J., Zhu W., Wang W., Li R., Hoa S., Wang D., Yang L. Selenium in soil and endemic disease in China. The science of the total environment. 2002. Vol. 284. Pp. 227-235.
7. Boev V.A. Se in soils and agricultural crops of southern Tyumen oblast. Vestnik Tyumenskogo gosudarst-vennogo universiteta = Bulletin of Tyumen state university. 2013. No. 12. Pp. 112-120.
8. Nadezhkina E.V., Vikhreva V.A. Agroecological estimation of Se content in soils of Penza oblast. Vestnik Rossijskogo gocudarstvennogo agrarnogo zaochnogo universiteta (Balashikha) = Bulletin of the Russian state agrarian correspondence university (Balashikha). 2013. Vol. 19. No. 14. Pp. 36-39.
9. Sindireva A.V. Criteria and parameters of microelement action in the soil-plant-animal system. Extended abstract of doctor's thesis. Tyumen, 2012. 32 p.
10. Golubkina N.A., Papazyan T.T. Selenium in nutrition: plants, animals, humans. Moscow: Pechatnyi norodok, 2016. 255 p.
11. Aristarkhov A.N., Busygin A.S, Yakovleva T.A. Selenium deficiency in soils and plants of the Northeastern
Nonchernozemic zone as an indicator of need for selenium fertilizers. Mezhdunarodnyj selskokhozyajstvennyj zhurnal = International agricultural journal. 2018. No. 1. Pp. 31-36.
12. BarabanschikovaL.N.Selenium in agrolandscapes of Northern Transurals. Agrarnyj vestnik Urala = Agrarian bulletin of the Urals. 2011. No. 3. Pp. 64-66.
13. Torshin S.A., Yagodin B.A., Udelnova M.N. et al. Selenium accumulation by spring wheat and spring rape under fertilization with selenium, zinc, molybdenum, and sulfur. Agrokhimiya = Agrochemistry. 1996. No. 5. Pp. 54-63.
14. Vikhreva V.A, Blinokhvatov A.A., Klejmenova T.V. Selenium in the life of plants. Penza, 2012. 225 p.
15. Aleksandrovskaya E.Yu., Sindereva AV., Golubkina N.A., Chuyanova G.I., Serebrennikova A.A. Effect of selenium on the yield and grain quality of soft spring wheat grown in the southern forest-steppe of Omsk oblast. Biologicheskie nauki = Biological sciences. 2016. Pp. 98-104.
16. BY Patent 10598 C1 2008.04.30. Agrochemi-cal method of wheat grain enrichment with selenium. Authors: Rak M.V., Sofranovskaya G.M., Golovatyi S.E., Arsenova N.I. Institute of soil science and agrochemistry. Belarus. 4 p.
Alex N. Aristarkhov, doctor of biological sciences, chief researcher of the laboratory evaluation of the effectiveness of fertilizers, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2944-9341, [email protected] Alex S. Busygin, graduate student, [email protected] Tatiana A. Yakovleva, senior researcher, [email protected]
