CC BY
325
УДК 633:582.751.4
МИКРОУДОБРЕНИЯ НА ХЕЛАТНОЙ ОСНОВЕ: ОПЫТ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
!Е.Ю. Гейгер, к.с.-х.н., !Л.Д. Варламова, д.с.-х.н., 2 1 1 В.В. Семенов, Ю.В. Погодина, Ю.А. Сиротина
1 Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия, e-mail: [email protected]
Институт металлорганической химии им. Г.А. Разуваева РАН
В условиях высокой культуры земледелия существенно возрастает роль микроэлементов, которые во многом определяют качественную характеристику растений, их устойчивость к неблагоприятным условиям внешней среды. В этой связи большое внимание уделяется выбору форм микроудобрений, среди которых все большая роль отводится хелатным соединениям. Учитывая, что в России производство таких удобрений находится в стадии становления, оценка опытных образцов - основное условие продвижения их на рынок. Объектом исследования в данной работе были хелатные соединения на основе ОЭДФ цинка, меди, марганца и железа, разработанные институтом металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева РАН. В условиях вегетационного опыта изучали их действие на урожайность ярового рапса, люпина белого и овса. Для сравнения использовали традиционные формы микроэлементов - купоросы соответствующих металлов. Установлено, что хелатные формы микроэлементов имели преимущество над их солевыми аналогами, обеспечив выход биомассы стручков рапса выше лучшего из вариантов с применением сульфата по цинку на 56%, по меди - 38%, по марганцу - 42%, а также прибавку зерна овса на 18% при использовании железа. Наилучший эффект при некорневой подкормке культур имели вещества, в структуре которых присутствовал промотор растворимости. Также выявлены индивидуальные особенности растений в отношении изучаемых микроэлементов. Так, обработка ярового рапса хелатами, содержащими цинк и медь, способствовала большему развитию генеративных органов.
Ключевые слова: микроэлементы, хелатные соединения, сульфаты, цинк, марганец, медь, железо, рапс, люпин белый, овес, вегетационный опыт, биомасса.
CHELATED MICROFERTILIZERS: EXPERIENCE AND PROSPECTS OF USE
1PhD. E.Yu. Geiger, lDr. Sci. L.D. Varlamova, 2V.V. Semenov, 1Yu.V. Pogodina, 1Yu.A. Sirotina
lNizhniy Novgorod State Agricultural Academy, e-mail: [email protected] 2Razuvaev Institute of Organometallic Chemistry Russian Academy of Sciences
In conditions of high culture of agriculture increases significantly the role of trace elements, which determine the qualitative characteristics of crops, their resistance to adverse environmental conditions. In this regard, much attention is paid to the choice of the forms of micronutrients, among which the increasing role of chelate compounds. Given that in Russia the production of such fertilizers is in the development stage, and assessment ofprototypes is the main condition of promotion them on the market. The object of the research in this paper was chelating compounds HEDP zinc, copper, manganese and iron developed by the Razuvaev Institute of Organometallic RAS. In conditions of pot experiment were studied for their effect on the yield of spring rape, white Lupin and oats. For comparison used the traditional forms of the studied trace elements - sulfate of the respective metals. The obtained results show that the chelated trace minerals had an advantage over their saline counterparts when growing spring rape and oats. The best effect of foliar fertilization of cultures had substance, the structure of which was present in the promoter of solubility. There were also identified individual characteristics of the plants in the study of trace elements. So the treatment of the spring rapeseed chelates containing zinc and copper, contributed more to the development of generative organs.
Keywords: trace minerals, chelating compounds, sulfates, zinc, manganese, copper, iron, rapeseed, white lupine, oat, growing experience, biomass.
Микроэлементы служат необходимым звеном в питании растений. Входя в состав ферментов, они
определяют скорость и направленность протекания всех биохимических процессов, оказывая влияние
на величину урожая и его качественную характеристику. Следует отметить, что применение микроудобрений является важным элементом высокой культуры земледелия. Вносить их следует при возделывании сельскохозяйственных культур по интенсивным технологиям с высоким уровнем планируемых урожаев, а также на почвах с низким содержанием микроэлементов [1]. Оказывая положительное влияние на накопление белков и углеводов, повышая адаптационную способность растений к неблагоприятным погодным условиям и устойчивость к заболеваниям, микроудобрения существенно улучшают качество продукции [2, 3].
Микроэлементы, которые выносятся с урожаем, практически не восстанавливаются в почве, поэтому восполнить их можно только внесением минеральных и органических удобрений. В связи с тем, что в течение более чем 20 лет уровень применения удобрений был крайне низким, обеспеченность почв пашни микроэлементами почти на всей территории РФ существенно снизилась [4, 5]. Так, данные агрохимического обследования почв Нижегородской области свидетельствуют, что при среднем содержании кобальта и высоком меди в целом по области, в зоне дерново-подзолистых почв выявлено соответственно 47 и 51% площадей пахотных почв с низким содержанием этих элементов, а значительные площади черноземов (34%) обеднены марганцем. С учетом содержания микроэлементов в почве и набора сельскохозяйственных культур в Нижегородской области борные удобрения необходимо вносить на площади 105 тыс. га, а цинковые - на 426 тыс. га [6].
Становление и развитие рынка микроудобрений началось с 30-х гг. XX века после детального изучения воздействия микроэлементов на рост и развитие растений. В опубликованных данных аналитической компании Transparency Market Research среднегодовой рост микроудобрений планируется на уровне 8,2% и к 2020 г. будет составлять 7,59 млрд. дол. Рост мирового рынка микроудобрений связывают с ростом населения планеты и истощением пахотных земель, необходимостью поддержки и повышения урожайности сельскохозяйственных земель [7].
Одно и то же растение усваивает из почвы тем больше микроэлементов, чем выше их подвижность. В связи с этим важно создать такие условия, чтобы микроэлементы удерживались в подвижном состоянии как можно дольше. Именно поэтому разработка микроудобрений шла в направлении создания устойчивых и растворимых в воде соединений, к которым относят хелатные соединения [8]. Вид хелатирующего агента сильно влияет на эффективность удобрения и степень усвояемости микроэлементов растением: хелаты на основе лиг-нинов усваиваются в 4 раза лучше, на основе цит-
ратов - в 6 раз, а на основе классических хелати-рующих агентов (ЭДТА, ОЭДФ, ДТПА) - в 8-10 раз лучше традиционных удобрений [9].
Цель исследования - оценка эффективности хелатных форм микроэлементов (марганец, цинк, железо и медь), разработанных институтом метал-лоорганической химии им. Г.А. Разуваева, в сравнении с традиционными минеральными микроудобрениями.
Методика исследований. Хелаты металлов представляют собой комплексные соединения, полученные путем взаимодействия с оксиэтилиден-дифосфоновой кислотой (ОЭДФ). Изучаемые водные растворы комплексов ОЭДФ с медью и цинком - Cu(H3L)2^5H2O и Zn(H2L)4H2O, обладают достаточно большой растворимостью в водных средах. Для проверки на агрохимическую эффективность соединений железа и марганца были выбраны пары производных ОЭДФ без промотора растворимости H2N-CH2CH2-OH (МЭА) и с промотором, а именно Fe(H3L^4H2O и Fe(H3L^5MEA и Mn^L^^O и Mn(H3L)2•4МЭА•4H2O. Дополнительно к этому для соединения марганца проведены испытания хорошо растворимого Mn(H2L)•2МЭА•2H2O [10].
Исследования проведены в условиях вегетационных опытов (2014-2015 гг.), заложенных на светло-серой лесной легкосуглинистой почве в сосудах Митчерлиха на 5 кг почвы в трехкратной повтор-ности. В опытах с яровым рапсом (Brassica napus L.) сорта Ратник и овсом (Avena sativa L.) сорта Комес в качестве фона использовали полное минеральное удобрение из расчета по 0,2 г д.в. (N, P2O5, K2O) на 1 кг почвы, которое вносили в форме азофоски. Микроудобрения применяли исходя из норм, рекомендуемых для данных культур. Семена ярового рапса обрабатывали цинком из расчета 15 г/га, железом - 10 г/га, марганцем - 5 г/га, медью -1 г/га при норме высева 10 кг семян на 1 га. Для подкормки удобрения использовали в тех же дозах.
При выращивании люпина белого (Lupinus albus L.) сорта Дега в качестве фона использовали нитрофоску с содержанием действующего вещества (NPK) 10:26:26 из расчета 0,1 г д.в. по азоту. Соотношение элементов в удобрении выбрано с учетом биологических особенностей культуры. Доза марганца в опытах с люпином рассчитывалась, исходя из рекомендаций по его применению под сельскохозяйственные культуры - 100 г на 1 ц семян.
Результаты исследования, что все изучаемые микроэлементы в большинстве случаев положительно влияли на урожайность опытных культур. Применение цинка во всех вариантах обеспечило достоверное повышение урожайности зеленой массы ярового рапса (на 12-38%). При этом в структуре урожая значительно возросла доля генеративной составляющей (стручков) (табл. 1).
1. Влияние цинксодержащих удобрений на урожайность ярового рапса
Вариант Общая биомасса, г/сосуд Стручки, г/сосуд Соотношение стручки : вегетативная масса
в среднем ± к фону в среднем ± к фону
Фон (контроль) 265 - 22,7 - 1:11
7пБ04 - П* 334 69 49,8 27,1 1:6
7пБ04 - ОС** 297 32 49,5 26,8 1:5
гп(Н3Ь>4Н20 - П 367 102 77,6 54,9 1:4
гп(Н3Ь>4Н20 - ОС 330 65 48,1 25,4 1:6
НСР05 29 13,3
Здесь и далее: * - некорневая подкормка, ** - обработка семян.
2. Влияние медьсодержащих удобрений на урожайность ярового рапса
Вариант Общая биомасса, г/сосуд Стручки, г/сосуд Соотношение стручки : вегетативная масса
в среднем ± к фону в среднем ± к фону
Фон (контроль) 265 - 22,7 - 1:11
СиБ04 - П 269 4 39,2 16,5 1:6
СиБ04 - ОС 305 40 49,7 27,0 1:5
Си(НзЬ)2^5Н20 - П 295 30 46,9 24,2 1:5
Си(НзЬ)2^5Н20 - ОС 297 32 68,6 45,9 1:3
НСР05 26 8,6
При учете общей массы лучше действовала хе-латная форма удобрения: при обработке семян преимущество составило 11,1%, при подкормке - 9,9%. При учете массы стручков преимущество хелата цинка над сульфатом выявлено лишь при проведении подкормки. При использовании цинка вне зависимости от формы удобрения преимущество имела некорневая подкормка.
Несколько меньшие прибавки массы ярового рапса получены при внесении меди, причем различия между вариантами (формами и приемами внесения удобрений) были менее выражены (табл. 2).
При учете общей наземной массы неэффективным было использование медного купороса в подкормку при равноценности остальных вариантов. При учете массы стручков преимущество имела хелатная форма удобрения при использовании Си(Н3Ь)2^5Н20 для обработки семян. Как цинк, медь способствовала более активному формированию генеративных органов.
Эффективность марганцевых удобрений изучали
на двух культурах: яровом рапсе и люпине (табл. 3).
Наиболее значимые прибавки урожайности ярового рапса (32-34%) получены при проведении некорневой подкормке хелатными удобрениями марганца с промоторами растворимости (вар. 6 и 8), тогда как в варианте 9 при обработке семян достоверных изменений в урожайности не выявлено. Сульфат и хелат марганца без промотора растворимости действовали на одном уровне, с некоторым преимуществом при использовании их для обработки посевного материала.
Оценивая влияние удобрений на люпин, отмечаем, что максимальная прибавка урожайности, как общей массы, так и бобов получена от сульфата марганца, применяемого для обработки семян. Подкормка растений данным элементом была более эффективной при использовании хелатной его формы без промотора растворимости (вар. 4) и в варианте 6 (Мп(Н3Ь)2ЧМЕА^4Н20).
Наименее эффективным было применение железа (табл. 4).
3. Влияние марганецсодержащих удобрений на урожайность опытных культур
Вариант Яровой рапс Люпин белый
общая биомасса* стручки общая биомасса** биомасса бобов
г/сосуд ± к фону г/сосуд ± к фону г/сосуд ± к фону г/сосуд ± к фону
1. Фон (контроль) 265 - 22,7 - 22,9 - 13,4 -
2. МпБ04 - П 292 27 26,3 3,6 28,4 5,5 23,5 10,1
3. МпБ04 - ОС 328 63 56,2 33,5 46,2 23,3 36,0 22,6
4. Мп(Н3Ь)2^4Н20 - П 293 28 45,2 22,5 39,7 16,8 27,3 13,9
5. Мп(Н3Ь)2^4Н20 - ОС 312 47 46,8 24,1 26,5 3,6 16,4 2,7
6. Мп(Н3Ь)2^4МЕА^4Н20 - П 350 85 68,2 45,5 34,7 11,8 25,4 12,0
7. Мп(Н3Ь)2^4МЕА^4Н20 - ОС 312 47 51,3 28,6 29,1 6,2 24,0 10,6
8. Мп(Н2Ь>2МЕА^4Н20 - П 356 91 81,0 58,3 24,6 1,7 17,8 4,4
9. Мп(Н2Ь>2МЕА^4Н20 - ОС 263 -2 28,9 6,2 29,7 6,8 24,6 11,2
НСР05 26 12,6 4,6 4,0
* естественная влажность, ** на сухое вещество.
4. Влияние железосодержащих удобрений на урожайность ярового рапса
Вариант Яровой рапс Овес
общая биомасса стручки зерно солома
г/сосуд ± к фону г/сосуд ± к фону г/сосуд ± к фону г/сосуд ± к фону
Фон (контроль) 265 - 22,7 - 15,4 - 12,5 -
FeSO4 - П 253 -12 49,1 26,4 15,6 0,2 14,4 1,9
FeSO4 - ОС 339 74 30,7 8,0 13,5 -1,9 11,1 -1,4
Fe(H3LV4H2O - П 293 28 27,0 4,3 18,5 3,1 13,5 1,0
Fe(H3LV4H2O - ОС 322 57 17,5 -5,2 17,2 1,8 11,6 -0,9
Fe(H3L)3•5МЕА - П 272 7 33,3 10,6 16,6 1,2 13,9 1,4
Fe(H3L)3•5МЕА - ОС 263 -2 22,0 -0,7 11,4 -4,0 13,1 0,6
НСР05 54 8,9 1,1 1,7
Достоверное увеличение общей биомассы ярового рапса было отмечено лишь при обработке семян железным купоросом (вар. 3) и хелатной формой. В то же время, масса стручков была достоверно выше при использовании некорневой подкормки сульфатом Fe (II) и хелатной формой Fe(H3L)3•5МЕА, при этом преимущество осталось за традиционной формой микроэлемента.
Обработка семян овса солевой формой микроэлемента и Fe(H3L)3•5МЕА напротив отрицательно повлияла на урожайность: выход зерна на 12 и 26% соответственно был ниже контрольного значения. В тоже время применение хелатной формы без промотора растворимости данным веществом оказало стимулирующий эффект на развитие растений овса. При этом опрыскивание по листу данным веществом было более эффективным: урожайность зерна овса на данном варианте была на 7,6% выше варианта с обработкой семян и на 11% выше варианта с использованием хелатной формы с промотором растворимости для некорневой подкормки.
ВЫВОДЫ.
По результатам исследований можно сделать следующие выводы: предлагаемая форма цинксо-
держащего удобрения - Zn(H3L)•4H2O - на яровом рапсе существенно превосходит действие сульфата цинка. Максимальный эффект получен при некорневой подкормке, обеспечившей дополнительное получение общей массы 102 г/сосуд, в том числе стручков 54,9 г/сосуд.
Медные удобрения более эффективны для обработки семян. Новая форма удобрения -Cu(H3L)2•5H2O - по влиянию на урожайность стручков рапса в 1,38 раза превосходила действие сульфата меди.
Среди форм марганецсодержащих удобрений на яровом рапсе преимущество имели хелаты с промотором растворимости (Mn(H2L)•2МЕА•4H2O и Mn(H3L)2•4МЕА•4H2O), применяемые для некорневой подкормки.
Максимальный выход (18,5 г/сосуд) зерна овса был получен при обработке растений Fe(H3L)3•4H2O. Новые формы железосодержащих удобрений на яровом рапсе не имели преимущества перед сульфатом железа, которое обеспечило максимальную прибавку общей биомассы при обработке семян, а стручков - при некорневой подкормке.
Литература
1. Вильдфлуш, И.Р., Батыршаев Э.М. Влияние микроудобрения «Витамар-3» на урожайность и качество зерна озимой пшеницы / Почва, удобрение, урожай: материалы международной научно-практ. конф. - Горки: БГСХА, 2010. - С. 39-42.
2. Анспок П.И. Микроудобрения: справочник (2-е изд. перераб. и доп.). - Л.: Агропромиздат, 1990. - 272 с.
3. Курганова Е.В. и др. О нормативах микроудобрений под зерновые и зернобобовые культуры // Агрохимический вестник, 1998, № 2. - С. 17-19.
4. Попов В.В., Банников Т.В., Сорокин А.В. Обеднение почв микроэлементами // Плодородие, 2002, № 1 (4). - С. 12-13.
5. Соловьев В.М. Мониторинг содержания микроэлементов в почвах Ярославской области // Агрохимический вестник, 2006, № 4. - С. 8-9.
6. Шафронов О.Д., Егоров Н.П., Куликов Р.С. Эффективность применения микроудобрений в Нижегородской области // Агрохимический вестник, 2009, № 4. - С. 24-26.
7. Обзор мирового рынка микроудобрений. Источник: http://nanit.ua/materials/359-obzor-mirovogo-rynka-mikroudobrenij.html, © nanit.ua - микроудобрения для внекорневой подкормки растений.
8. Крамарев С.М. и др. Хелатные удобрения и их перспективы // Зерно. Журнал сучасного агропромисловця, 2012, № 1. Режим доступа: http://www.zerno-ua.com/journals/2012/yanvar-2012-god/helatnye-udobreniya-i-ih-perspektivy.
9. Регидин А.А., Стрельцова Л.Г. Перспективы применения хелатных микроудобрений // Научные и технологические подходы в развитии аграрной науки. - М.: РАСХН, 2014. - С. 117-119.
10. Семенов В.В. и др. Получение аморфных водорастворимых комплексов биометаллов на основе (1-гидроксиэтилиден) дифосфоновой кислоты, 2-аминоэтанола и 2-амино-2-(гидрокси-метил) пропан-1,3-диола // Журнал общей химии, 2015, Т. 85, № 5. - С. 822-230.
