CC BY
31
УДК 631.55:631.8:633.1
DOI 10.24411/0235-2516-2018-10061
ОЦЕНКА ДЕЙСТВИЯ БИОГУМУСА И САПРОПЕЛЯ И ИХ НАНОСТРУК-ТУРНЫХ АНАЛОГОВ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ГРЕЧИХИ
1И.М. Суханова, к.б.н., 2А.А. Лукманов, к.б.н., 1А.Х. Яппаров, д.с.-х.н., 1Р.Р. Газизов, к.с.-х.н.
1Татарский научно-исследовательский институт агрохимии и почвоведения
ФИЦКазанский научный центр РАН, e-mail: [email protected] 2Центр агрохимической службы «Татарский», e-mail: [email protected]
Проведены исследования по применению наноструктурных суспензий сапропеля и биогумуса при выращивании гречихи. Выявлен характер и степень влияния макро- и наноструктурных суспензий на урожайность и качество гречихи при их использовании для предпосевной обработки семян и некорневой обработке растений в период вегетации, как в виде отдельных суспензий, так и в комплексном применении. Наиболее эффективными для повышения урожайности гречихи были варианты с наносуспензиями биогумуса с сапропелем и с применением биогумуса для обработок семян ирастений - 13,16 и 13,30 г/сосуд, прирост к фону 30,82 и 32,21% соответственно. При использовании нанобиогумуса для обработки семян перед посевом и при некорневой подкормке растений гречихи повысились показатели качества урожая: содержание белка до 11,74%, азота - до 2,04%.
Ключевые слова: сапропель, биогумус, наноструктурная суспензия, минеральные удобрения, урожайность, качество зерна.
EVALUATION OF THE ACTION OF BIOHUMUS AND SAPROPEL AND
THEIR NANOSTRUCTURAL ANALOGUES ON THE YIELD AND QUALITY OF GREASE
lPh.D. I.M. Sukhanova, 2Ph.D. A.A. Lukmanov, Dr.Sci. A.Kh. Yapparov, lPh.D. R.R. Gazizov
lTatar Scientific Research Institute of Agrochemistry and Soil Science, FRC Kazan Scientific Center, Russian Academy of Sciences, e-mail: [email protected] 2State Center of Agrochemical Service Tatarskiy, e-mail: [email protected]
Research has been carried out on the use of nanostructural suspensions of sapropel and biohumus in the cultivation of buckwheat. The nature and degree of influence of macro - and nanostructural suspensions on the yield and quality of buckwheat during their use for presowing seed treatment and foliar treatment ofplants during the growing season, both in the form of separate suspensions, and in complex application are revealed. The most effective for increasing crop yields were variants with nanosuspensions of biohumus with sapropel and using biohumus for seed and plant treatments - 13.16 and 13.30 g/vessel, an increase to the background of 30.82 and 32.21% respectively. When using nano-vermicompost for seed treatment before sowing and foliar feeding of buckwheat plants, crop quality indicators increased: the protein content to 11.74%, nitrogen - to 2.04%.
Keywords: sapropel, biohumus, nanostructured suspension, mineral fertilizers, yield, grain quality.
Применение агроминералов, удобрений и стимуляторов роста обусловлено наличием биогенных макро- и микроэлементов, а также высокими ионообменными, сорбционными и каталитическими свойствами [1, 2]. Поэтому для получения безопасной сельскохозяйственной продукции в качестве органического и органоминерального удобрения можно использовать биогумус и агроминерал сапропель [3-8]. Химический состав сапропеля и биогумуса позволяет применять их в сельском хозяйстве в качестве дополнения к основным удобрениям. Учеными изучены различные дозы использования сапропеля и биогумуса для внесения в почву, но данные по применению их наноструктурных составляющих отсутствуют.
Цель исследований - изучение влияния водной органоминеральной суспензии сапропеля и органической суспензии биогумуса и аналогичных нано-суспензий при предпосевной обработке семян и некорневой подкормке растений на формирование урожая и качество продукции.
Объекты и методы. Исследования проводили в Татарском НИИАХП (2016-2017 гг.) на основе вегетационного опыта с использованием методики Б.А. Доспехова (1985) и компьютерных программ. Объектами были сапропель месторождения озера Белое Республики Татарстан и биогумус производства ООО «Грин-ПИКъ» в сухом виде и в виде обычных водных и наноструктурных суспензий. Изучаемая культура - гречиха сорта Чатыр-Тау.
Состав сапропеля, % (на сухое вещество): органическое вещество 31,3; рИка 7,8; общий азот 1,23; подвижный фосфор 0,45; обменный калий 0,82; оксид кальция 18,9; оксид кремния 11,7; оксид алюминия 5,1; подвижная сера 1,27; железо 2,42; влажность 59. Также в его составе присутствуют микроэлементы (марганец, медь, цинк и др.), не превышающие ПДК.
Состав биогумуса, %: органическое вещество 30; рИка 7,5; общий азот 1,85; общий фосфор 1,78; общий калий 2,33; кальций 1,03; влажность 35; комплекс микроэлементов, наличие солей тяжелых металлов незначительное, не превышающее уровень допустимых концентраций [3, 4].
Для получения наноструктурных агроминералов из сапропеля и биогумуса был использован метод ультразвукового воздействия. Исходный порошкообразный минерал помещали в деионизированную воду. Полученную суспензию подвергали ультразвуковому диспергированию, в результате получили взвесь равномерно распределенных частиц аг-роминерала наноразмерного диапазона в деионизи-рованной воде. Основные процессы, происходящие в субстратах под воздействием ультразвука, представляют диспергирование и гомогенизацию, наблюдающееся в результате разрушения макроагрегатов, сопровождающиеся экстракцией гумино-вых веществ и поступлением макро- и микроэлементов из твердой фазы в жидкую. Выделение в раствор гуминовых веществ и микроэлементов способствует повышению усвоения питательных веществ; активному развитию корневой системы; усвоению азота без образования нитратов; ускорению синтеза хлорофилла, сахаров, витаминов, аминокислот. Установлено, что структура и наноструктура агромине-ралов значительно отличаются, несмотря на близкий химический и минеральный состав [9-11].
Почва - серая лесная среднесуглинистая: содержание гумуса 3,5%; Кщел. 128,4 мг/кг; Р2О5 116 мг/кг; К2О 114 мг/кг, Нг 1,15 мг-экв/100 г почвы; рИка 5,61; сумма поглощенных оснований 20,4 мг-экв/100 г почвы. Повторность трехкратная. В качестве минеральных удобрений (фон) использовали сложное удобрение -азофоску. Схема опыта представлена в таблице 1.
При анализе зерна гречихи использованы методики определения: общего азота, ГОСТ 26107-84; зольности ГОСТ 10847-74; содержания общего азота в зерне, ГОСТ 13496.4-84; азота и сырого протеина ГОСТ Р 51417-99; общего фосфора, ГОСТ 13586-68; общего калия, ГОСТ 13586-68; клетчатки, ГОСТ Р 52839-2007.
Результаты. Данные урожайности показали, что средняя масса зерна составила 5,77-13,3 г/сосуд. Максимальная прибавка урожая гречихи отмечена в вариантах с использованием наносус-пензий - обработкой семян и растений комбинированным составом биогумуса и сапропеля и с использованием биогумуса - 13,16 и 13,30 г/сосуд, прирост к фону 30,82 и 32,21% соответственно (табл. 2). Увеличение продуктивности зерна относительно комплексной обработки семян и растений макросуспензиями составило 11,15%. Диффузная пропитка семян наносапропелем и нанобиогумусом увеличила урожайность гречихи по сравнению с аналогичными макросуспензиями на 1,2-19,2%.
От использования сапропеля в виде дражирую-щей смеси желаемого эффекта не получено, так как она, возможно, тормозила проникновение нано-композита биогумуса сквозь клеточные мембраны семени. Оболочка в виде биогумуса для наносус-пензии сапропеля оказалась более эффективной, предположительно за счет органических ее составляющих, улучшив продуктивность на 19,7%.
1. Схема опыта
1 Контроль без удобрений
2 ЫбоРбоКбо - фон
3 Фон + предпосевная обработка семян суспензией сапропеля (Сп) в дозе 1,5 кг/т
4 Фон + предпосевная обработка семян суспензией биогумуса (Бг) в дозе 1,5 кг/т
5 Фон + предпосевная обработка семян суспензиями сапропеля (Сп) в дозе 0,75 кг/т + биогумус (Бг), 0,75 кг/т
6 Фон + предпосевная обработка семян суспензией наносапропеля (НСп) в дозе 1,5 кг/т
7 Фон + предпосевная обработка семян суспензией нанобиогумуса (НБг) в дозе 1,5 кг/т
8 Фон + предпосевная обработка семян суспензиями наносапропеля (НСп) в дозе 0,75 кг/т + нанобиогумус (НБг), 0,75 кг/т
9 Фон + предпосевная обработка семян суспензией наносапропеля (НСп) в дозе 0,75 кг/т + биогумус* (Бг), 0,75 кг/т
10 Фон + предпосевная обработка семян суспензией нанобиогумуса (НБг) в дозе 0,75 кг/т + сапропель * (Сп), 0,75 кг/т
11 Фон + предпосевная обработка семян суспензией наносапропеля (НСп) в дозе 1,5 кг/т + некорневая подкормка 0,5% суспензией наносапропеля (НСп)
12 Фон + предпосевная обработка семян суспензией нанобиогумуса (НБг) в дозе 1,5 кг/т + некорневая подкормка 0,5% суспензией нанобиогумуса (НБг)
13 Фон + предпосевная обработка семян суспензиями биогумуса в дозе 0,75 кг/т + сапропель, 0,75 кг/т + некорневая подкормка суспензиями биогумуса (Бг) (0,25%) + сапропель (Сп) (0,25%)
14 Фон + предпосевная обработка семян суспензиями нанобиогумуса (НБг) в дозе 0,75 кг/т + наносапропель (НСп), 0,75 кг/т + некорневая подкормка суспензиями нанобиогумуса (НБг) (0,25%) + наносапропель (НСп) (0,25%)
* вещество в сухом виде (для дражирования)
2. Влияние предпосевной обработки семян и некорневой подкормки растений _на урожайность гречихи и на химический состав зерна_
Вариант Урожайность, г/сосуд Прибавка, +/- % Зола, % Азот, % Фосфор, % Калий, %
к контролю к фону
1 5,77 - - 1,76 1,19 0,59 0,14
2 10,06 +74,35 - 1,80 1,44 0,69 0,18
3 10,81 +87,34 +7,46 1,93 1,74 0,80 0,20
4 10,60 +83,71 +5,37 1,88 1,82 0,76 0,19
5 10,91 +89,08 +8,45 1,88 1,99 0,79 0,20
6 10,94 +89,60 +8,75 1,99 1,80 0,86 0,21
7 12,64 +119,06 +25,65 1,92 1,99 0,83 0,20
8 13,00 +125,30 +29,22 2,01 1,79 0,91 0,22
9 12,78 +121,49 +27,04 2,02 1,72 0,90 0,21
10 10,68 +85,10 +6,16 1,85 1,82 0,93 0,23
11 11,96 +107,28 +18,89 1,92 1,62 1,01 0,23
12 13,30 +130,50 +32,21 2,0 2,04 1,02 0,24
13 11,84 +105,20 +17,69 1,90 1,84 0,90 0,22
14 13,16 +128,08 +30,82 2,15 1,99 1,08 0,25
НСРо,5 2,06 0,15 0,44 0,20 0,03
Фоновое внесение удобрений в почву на 74,4% превысило урожайность контроля. Использование суспензий биогумуса и сапропеля в чистом виде было результативно по сравнению с фоном, прибавка составила соответственно 5,4-7,5%. Наносус-пензии сапропеля и биогумуса для обработки семян повысили выход зерна относительно фона на 8,725,6% соответственно.
Рассматривая химический состав гречихи, отмечено, что комплексное использование органомине-ральных наносуспензий увеличило количество минеральных веществ в зерне гречихи до 2,15% (табл. 2). Из обработок семян эффективной была обработка суспензиями наносапропеля совместно с нанобиогумусом, где прирост зольности составил 6,9%. Также высокий процент ее содержания отмечен в варианте с применением наноструктурного сапропеля и биогумуса в качестве дражирующей оболочки. Использование сапропеля в качестве оболочки было менее эффективно. Диффузная пропитка семян наноразмерной суспензией биогумуса повысила содержание золы в зерне на 2,13%, относительно макросуспензии, а использование наноса-пропеля увеличило показатель на 3,1%. Сочетание обработок нанокомпозитами биогумуса на 6,3% было выше предпосевной обработки чистым биогумусом. Прирост содержания зольных элементов в зерне к показателям фонового и контрольного варианта при комплексе обработок нанобиогумусом и наносапропелем составил 19,4-22,2%.
Высокое содержание азота в зерне гречихи отмечено в варианте 12, прибавка к фону и контролю составила 41,7 и 71,4%. Прирост азота к обработке семян наноструктурным биогумусом составил 2,5%, к обработке обычным биогумусом 12,1%. Диффузная пропитка гречихи наносапропелем увеличила содержание азота на 3,4% по сравнению с макроаналогом. Совместное использование нано-
структурных составов сапропеля и биогумуса было менее эффективно для повышения содержания азота, чем использование биогумуса.
Содержание белка в зерне в вариантах с предпосевной обработкой семян суспензиями биогумуса в наноструктурном виде было максимальным и составило 11,74%, прирост к обработке макросуспензией составил 12,6% (рисунок). Варианты с сочетанием суспензий сапропеля и биогумуса в натуральной форме были эффективны в сравнении с отдельно взятыми суспензиями, прибавка белка составила 9,3-17,8%. Дополнительная обработка растений в период вегетации в меньшей степени отразилась на содержании протеина, в приоритете оказалась обработка семян наносуспензией биогумуса, содержание белка составило 11,74%.
В органических удобрениях часть фосфора находится в виде органических фосфатов, поэтому растения оказались отзывчивы к внесению элемента в виде обработок, коэффициент его поглощения был высоким [9]. Использование органических и органоминеральных суспензий наноразмерного диапазона, способствующими максимальному проникновению составляющих, в том числе и фосфора, положительно отразились на содержании элемента. Применение нанокомпозитов биогумуса и сапропеля в комплексе для обработок увеличили количество фосфора в зерне до 1,08%, что на 20% выше аналогичного варианта с обычной суспензией (табл. 2). Сочетание обработок в наноструктурной форме сапропелем повысило показатель с одной обработкой семян на 17,4% и относительно обработки чистым сапропелем на 26,3%. В вариантах с предпосевной обработкой наносуспензией биогумуса прирост фосфора составил 9,2% к использованию для пропитки биогумуса в нативной форме.
Содержание К2О в опыте составило 0,14-0,25%. Максимальное количество в зерне отмечено в вари-
Количество белка в зерне гречихи, % по вариантам опыта
антах с комбинацией обработок биогумуса и сапропеля в наноструктурной форме. Прирост к комплексным обработкам макросуспензиями составил 13,6%. Превышение к обработке семян наносуспен-зиями сапропеля и биогумуса составило 19,0 и 25,0% соответственно.
Содержание клетчатки в зерне гречихи находилось в пределах 5,1-9,0%. Наиболее эффективными в ее накоплении были варианты сочетания обработок семян и растений наносуспензиями биогумуса - 9,0%, что на 10,6% выше, чем в варианте с обработкой семян нанобиогумусом и на 14,2% выше показателя с обработкой семян суспензией биогумуса. Комплексное использование обработок нано-сапропелем и нанобиогумусом также обладало преимуществом по сравнению с применением макроаналогов, прирост составил 11,0%. Внесение ми-
неральных удобрений в качестве фона повысило количество клетчатки в зерне гречихи на 46,8% по сравнению с неудобренным контролем.
Таким образом, применение наноструктурных суспензий сапропеля и биогумуса при их использовании для предпосевной обработки семян и некорневой обработке растений гречихи в период вегетации, как в виде отдельных суспензий, так и в комплексном применении способствовало увеличению и качеству урожая. Оценивая варианты с использованием дражирующих оболочек для наноструктурных суспензий, отмечено, что биогумус способствовал увеличению продуктивности культуры и повышению содержания зольных элементов в зерне, а оболочка сапропеля послужила дополнительным источником поступления элементов минерального питания.
Литература
1. Абузяров Р.Х., Ахметов Ф.Г., Аблямитов П.А. и др. Агроминеральные ресурсы Татарстана и перспективы их использования. - Казань: Фэн, 2002. - 271 с.
2. Ишкаев Т.Х., Яппаров А.Х., Алиев Ш.А. Технологические приемы эффективного использования местных аг-роминералов в земледелии Республики Татарстан. - Казань: Центр инновационных технологий, 2010. - 112 с.
3. Игонин А.М. Черви - Биогумус - Урожай // Нива Татарстана, 2000, № 4. - С. 29-30.
4. Мерзлая Г.Е., Лежнина А.А., Зябкина Г.А. Агроэкологическая оценка биогумуса // Химия в сельском хозяйстве, 1994, № 4. - С.12.
5. Просянников Е.В. Применение супермолекулярных веществ в растениеводстве // Агрохимический вестник, 2015, № 5. - С. 13-17.
6. Schranda A.M. et al. Differential biocompatibility of carbon nanotubes and nanodiamonds // Diamond and Related Materials, 2007, Vol. 16. - P. 2118-2123.
7. Суханова И.М., Газизов Р.Р., Биккинина Л.М.-Х. Влияние биогумуса на агрофизические свойства серых лесных почв / Материалы Всероссийской НПК «Почва - национальное богатство. Пути повышения ее плодородия и улучшение экологического состояния». - Ижевск: ООО Союз оригинал, 2015. - С. 142-148.
8. Суханова И.М., Хисамутдинов Н.Ш., Газизов Р.Р., Биккинина Л.М.-Х. Влияние наноструктурной водно-фосфоритной суспензии на урожайность гречихи // Агрохимический вестник, 2016, № 1. - С. 31-33.
9. Яппаров А.Х., Алиев Ш.А. и др. Научное обоснование получения наноструктурных и нанокомпозитных материалов и технологии их использования в сельском хозяйстве. - Казань, 2014. - 304 с.
10. Яппаров А.Х., Дегтярева И.А., Мотина Т.Ю., Давлетшина А.Я. Влияние комплексного биоудобрения на основе наноструктурной водно-фосфоритной суспензии и консорциума микроорганизмов при выращивании кукурузы // Агрохимический вестник, 2016, № 1. - С. 34-38.
11. Яппаров А.Х., Шаронова Н.Л., Хисамутдинов Н.Ш. Эффективность применения нанопрепарата при малообъемной технологии выращивания огурцов / Достижения и перспективы развития биотехнологии: материалы между-нар. науч. конф. (Саранск, 3-5 октября 2012 г.). - Саранск: Типография ООО «ЭМ-ПРИНТ», 2012. - С. 114.
