CC BY
42
УДК 631.811.94:631.559.2
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ КРЕМНИЙСОДЕРЖАЩИХ МИНЕРАЛОВ ПРИ ВНЕСЕНИИ ПОД ПОЛЕВЫЕ КУЛЬТУРЫ
Л.Д. Варламова, д.с.-х.н., А.В. Бахарев, В.В. Сергеев
Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия, e-mail: larisa.varlamova@list.ru
В настоящее время все более актуальным становится использование в практике растениеводства природных минералов. Кремнийсодержащие породы характеризуются пористой структурой, содержат в своем составе необходимый растениям кремний и другие элементы питания и могут использоваться как удобрения и природные сорбенты. В условиях вегетационного опыта 1 диатомит на фоне NK повысил урожайность кукурузы на 5% (прямое действие), горчицы - на 27% (последействие). Использование диатомита обеспечило повышение накопления в растениях NPK в среднем на 7-12%, а кремния — в 1,3-1,6 раза. Применение разных доз цеолита и бентонитовой глины в опыте 2 повысило урожайность зерна пшеницы в прямом действии и овса в последействии, причем четкой зависимости «доза ^ эффект» не наблюдалось. В среднем за 2010-2013 гг. цеолит повысил урожайность пшеницы на 35%, овса - на 44%, бентонитовая глина - соответственно на 20 и 33%. Внесение минералов неоднозначно влияло на содержание NPK в полученной продукции.
Ключевые слова: цеолит, диатомит, бентонитовая глина, дозы, оценка, урожайность.
EVALUATION OF SILICON-CONTAINING MINERALS EFFECTIVENESS FOR FIELD CROPS CULTIVATION
Dr. Sci. L.D. Varlamova, A.V. Bakharev, V.V. Sergeev
Nizhniy Novgorod State Agricultural Academy, e-mail: larisa.varlamova@list.ru
Currently becoming increasingly relevant in the practical use of plant natural minerals. Siliceous rocks are characterized by a porous structure, contain in their composition of plants need silicon and other plant nutrients and can be used as fertilizer and natural sorbents. In conditions of pot experiment 1 the diatomite in the background, NK has raised maize yields by 5% (direct effect), mustard 27% (aftereffect). The use of diatomite increased accumulation in plants NPK on average 7-12%, and silicon — 1.3-1.6 times. Application of different doses of zeolite and bentonite clay in the experiment 2 increased the grain yield of wheat in direct action and of oats in the after-effect and a clear dose ^ effect was not observed. The average for the study years (2010 - 2013) zeolite increased the yield of wheat by 35%, oats - by 44%, bentonite clay 20 and 33%, respectively. The introduction of the minerals had an ambiguous influence on the content of NPK in the obtained products.
Keywords: zeolite, diatomite, bentonite clay, doses, estimation, yield.
Сельскохозяйственное использование пашни в условиях дефицита энергетических и материальных ресурсов при современной системе земледелия привело к падению потенциального и эффективного плодородия почвы. Среди деградационных процессов широкое распространение получили переуплотнение, потеря гумуса и кальция, разрушение структуры, подкисление, осолонцевание и другие. Если не приостановить данные явления, то в дальнейшем процесс может стать необратимым. Наряду с отмеченным наблюдается и снижение запасов доступных растениям соединений кремния. Следует отметить, что на Земле ежегодно в биологический круговорот вовлекается более 450 млн. т кремния. Вместе с урожаем отчуждается до 500 кг кремния с 1 га, а суммарный его вынос культурами составляет более 27 млн. т/год, что свидетельствует
о масштабном биогеохимическом круговороте данного элемента [1].
К основным положительным функциям кремния для сельскохозяйственных культур можно отнести повышение устойчивости к неблагоприятным факторам, повышение активности корневой системы, устойчивость к увяданию, стимуляцию роста и увеличение количества нуклеиновых кислот в зерне, увеличение способности проникновения фосфат-иона в корни растений [2]. В этой связи последние десятилетия неуклонно возрастает интерес к кремнийсодержащим минералам, направления применения которых в сельском хозяйстве весьма широко. Отмечена высокая эффективность использования цеолитов, диатомитов и бентонитовых глин в качестве удобрения [3-6], установлено положительное действие кремнийсодержащих удобрений на
физико-химические свойства почвы, в качестве природного сорбента для химической мелиорации почв [7-8], на улучшение условий фосфорного питания растений [9].
Цель исследования - оценка влияния диатомита на урожайность зеленой массы кукурузы и горчицы; сравнить эффективность возрастающих доз цеолита и бентонитовой глины при последовательном выращивании яровой пшеницы и овса.
Методика. Исследования проведены в условиях вегетационных опытов на вегетационной площадке кафедры агрохимии и агроэкологии Нижегородской ГСХА в 2010-2013 гг.
Изучение эффективности диатомита (опыт 1) проведено в сосудах Митчерлиха на 7 кг почвы. Эффективность минерала оценивали на фоне КК -удобрений (аммиачная селитра и хлористый калий), внесенных из расчета 0,4 г на 1 кг почвы в виде водных растворов. Диатомит вносили из расчета 14 г на сосуд (2 г/кг). Все удобрения внесены при набивке сосудов (общая схема опыта предусматривала внесение возрастающих доз фосфора на указанных фонах). В качестве опытной культуры в прямом действии использовали кукурузу РОСС 299 МВ, в последействии - горчицу сорта Рапсодия. Уборку растений проводили в фазе цветения. Исследования по сравнению эффективности возрастающих доз цеолита и бентонитовой глины (опыт 2) проведены в сосудах Митчерлиха на 5 кг почвы. В качестве фона использовали КРК из расчета по 0,3 г д.в.; цеолит и бентонитовую глину применяли в дозах по 2,6 г/кг; 5,2 и 7,8 г/кг почвы. Удобрение вносили при набивке сосудов в форме аммиачной селитры, аммофоса и хлористого калия в естественном состоянии. В качестве опытной культуры в прямом действии использовали яровую пшеницу сорта Курская 2038, в последействии - овес Скакун. Растения убирали в фазе полной спелости зерна.
Для закладки опытов использовали пахотный слой светло-серой лесной легкосуглинистой слабокислой почвы с низким содержанием гумуса (1,41,9%), повышенной и высокой обеспеченностью
подвижным фосфором (110-170 мг/кг), средней и повышенной обеспеченностью подвижным калием (100-165 мг/кг). В соответствии с градацией В.В. Матыченкова [10], в почве проявлялся дефицит доступных растениям форм кремния (активный 10-13 мг/кг, потенциальный 190-230 мг/кг). Закладку опытов, уход за растениями и уборку проводили в соответствии с принятой методикой [11].
Результаты. Исследованиями установлено (опыт 1), что применение диатомита обеспечило существенный рост урожайности опытных культур в прямом действии (в среднем за годы наблюдений на 5,4%) и последействии (26,7%). Полученные результаты показали, что применяемый кремнийсо-держащий минерал обладает определенным пролонгирующим действием, как в отношении вносимых минеральных удобрений, так и проявлении собственного действия. В то же время, как общая урожайность культур, так и эффективность крем-нийсодержащего минерала существенно варьировали по годам (табл. 1). Так, наиболее высокий уровень урожайности культур получен в опыте закладки 2011 г. при этом прибавка от диатомита на обоих культурах была минимальна (3,5 и 3,1%), причем в последействии на горчице изменения были недостоверны. Наиболее существенные изменения отмечены в опыте первого года закладки, где прибавка зеленой массы кукурузы составила 9%, а в последействии диатомит обеспечил практически 100% прирост урожайности зеленой массы горчицы.
Химический анализ растительных образцов показал, что применение диатомита существенно повысило содержание анализируемых элементов в полученной продукции (табл. 2).
Так, содержание азота в растениях повысилось на 7% (кукуруза) и 12% (горчица), фосфора соответственно на 11 и 8%, содержание же кремния возросло в 1,3 и 1,6 раз и лишь потребление калия увеличилось только в последействии. Применение цеолита под яровую пшеницу (опыт 2) в среднем повысило ее урожайность по отношению к фону КРК на 35%, а
1. Влияние диатомита на урожайность зеленой массы кукурузы (прямое действие) __и горчицы (последействие), г/сосуд__
Вариант 2010-2011 гг. 2011-2012 гг. 2012-2013 гг. В среднем по 3 опытам
кукуруза горчица кукуруза горчица кукуруза горчица кукуруза горчица
Фон - Ж 679 20,7 931 67,7 547 23,0 719 37,1
Фон + диатомит 731 41,4 964 69,8 580 31,2 758 47,0
НСР05 13,9 4,4 17,0 2,0 32,8 3,1
2. Влияние диатомита на содержание NPK и кремния в зеленой массе, _% на сухое вещество (в среднем по 3 опытам)_
Вариант Кукуруза (стебли) Горчица
N Р2О5 К2О 81 N Р2О5 К2О 81
Фон - Ж 1,10 0,45 1,44 1,79 0,81 0,62 1,12 1,16
Фон + диатомит 1,18 0,50 1,43 2,37 0,91 0,67 1,26 1,86
3. Влияние кремнийсодержащих минералов на урожайность зерна яровой пшеницы
(действие) и овса (последействие), г/сосуд в расчете на 14% влажность
Вариант 2010-2011 гг. 2011-2012 гг. 2012-2013 гг. В среднем по 3 опытам
пшеница овес пшеница овес пшеница овес пшеница овес
Контроль 9,5 7,0 12,6 4,8 6,4 7,2 9,5 6,3
Фон 23,1 9,8 18,1 8,4 16,0 14,5 19,1 10,9
Фон + С-1 29,2 14,5 22,1 14,8 25,0 15,0 25,1 14,8
Фон + С-2 26,5 16,0 24,1 13,6 23,3 16,0 24,6 15,2
Фон + С-3 27,3 16,3 26,3 18,7 29,4 16,5 27,7 17,2
Фон + В-1 25,2 12,3 21,7 17,0 25,6 16,2 24,2 15,2
Фон + В-2 23,8 11,2 20,9 16,0 21,4 14,5 22,0 13,9
Фон + В-3 24,9 12,7 22,8 16,0 20,1 14,6 22,6 14,4
НСР05 2,2 1,8 2,7 1,6 1,8 1,3
Примечание: С - цеолит; В - бентонит.
4. Влияние кремнийсодержащих минералов на содержание NPK в продукции, % (2010-2011 гг.)
Вариант Яровая пшеница Овес
N Р2О5 К2О N Р2О5 К2О
Контроль 1,54 0,70 0,43 1,22 0,59 0,41
Фон 3,10 0,78 0,51 1,79 0,53 0,47
Фон + С-1 3,02 0,77 0,54 1,51 0,57 0,47
Фон + С-2 2,72 0,78 0,48 1,91 0,59 0,48
Фон + С-3 2,99 0,77 0,48 1,63 0,61 0,48
Фон + В-1 2,58 0,76 0,51 1,09 0,56 0,48
Фон + В-2 2,68 0,77 0,51 1,47 0,61 0,47
Фон + В-3 2,12 0,78 0,48 1,42 0,49 0,46
НСР05 0,18 0,07 0,03 0,12 0,04 0,04
бентонитовая глина - на 20% (табл. 3), в последействии на овсе прибавки составили 44 и 33% соответственно. Эффективность кремнийсодержащих минералов в последействии была несколько выше, чем в прямом действии, увеличивая при этом коэффициент использования минеральных удобрений, повышая тем самым их агрономическую ценность и экологическую безопасность. Следует отметить, что в большинстве случаев цеолит был более эффективным, чем бентонитовая глина, как в прямом действии, так и в последействии. Прямой зависимости «доза ^ эффект» в ходе эксперимента не выявлено: так, в первый год некоторое преимущество имела минимальная доза, во второй год - максимальная, а в третий -для цеолита максимальная, для бентонита - минимальная. Соответственно более рациональной следует признать меньшую дозу минералов в опыте - 2,6 г/кг (примерный эквивалент 800 кг/га).
Удобрения оказали влияние и на содержание в продукции основных биогенных элементов (табл. 4). Применение минеральных удобрений повысило содержание всех элементов в пшенице, в овсе подобные изменения наблюдали лишь в отношении азота и калия.
Кремнийсодержащие минералы оказали неоднозначное действие на элементный состав растений. Так, содержание фосфора в зерне (0,76-0,78%) пшеницы во всех вариантах сохранялось на уровне фона. В то же время концентрация азота снизилась в среднем на 0,15% на фоне цеолита и на 0,64% -
бентонита. Содержание калия в зерне варьировало от 0,48 до 0,54% с отклонениями от фона ±0,03% (в пределах ошибки опыта). При учете последействия изучаемых минералов прослеживалась явная тенденция к снижению азота в зерне овса, в большей степени при использовании бентонита (в среднем на 0,46%). Содержание фосфора и калия в полученной продукции, напротив, возрастало в большей степени при внесении бентонитовой глины (в среднем на 0,14 и 0,15% соответственно).
Таким образом, применение диатомита на фоне минеральных МК-удобрений в условиях вегетационных опытов повысило урожайность зеленой массы кукурузы на 5,4%, а горчицы в последействии - на 26,7%. При этом в растениях повышалось содержание основных элементов питания на 7-12%, а кремния в 1,3-1,6 раза. Применение цеолита под яровую пшеницу в среднем повысило урожайность зерна по отношению к фону МРК на 35%, а бентонитовая глина - на 20%, в последействии на овсе прибавки составили соответственно 44 и 33%. Прямой зависимости «доза ^ эффект» в ходе эксперимента не выявлено. Применение минералов неоднозначно влияло на содержание МРК в продукции опытных культур.
Таким образом, применение кремнийсодер-жащих минералов оказало существенное влияние как на урожайность культур, так и на потребление растениями основных элементов питания с большим эффектом в последействии.
Литература
1. Матыченков В.В., Бочарникова Е.А. Биогеохимический цикл Si в системе почва-растение / Функции почв в био-сферно-геосферных системах: материалы международного симпозиума, Москва, 27-30 авг. 2001. - М. - С. 100-101.
2. Синьков А.А. Влияние регуляторов роста на ограничение абиотических и биотических стрессов при выращивании озимой пшеницы на черноземе выщелоченном юга Нечерноземья: автореф. дисс. к.с.-х.н.: 06.01.07. - Саратов, 2011. - 22 с.
3. Карпухин М.Ю. Эффективность использования диатомита в качестве удобрения при возделывании моркови в условиях Среднего Урала // Аграрный вестник Урала, 2014, № 1 (119). - С. 17-19.
4. Куликова А.Х., Яшин Е.А. и др. Влияние диатомита и минеральных удобрений на урожайность и качество корнеплодов сахарной свеклы // Агрохимия, 2007, № 6. - С. 27-31.
5. Козлов А.В., Овезов В.Р., Тарасов И.А. Влияние полного минерального удобрения, крезацина и кремниевых агроруд на биопродуктивность и структуру урожая озимой пшеницы Московская 39 // Успехи современного естествознания, 2016, № 3. - С. 70-73.
6. Суюндукова М.Б., Исламгулова Г.Е. Экологический потенциал природных цеолитов для детоксикации почв Зауралья // Аграрная наука, 2010, № 7. - С. 7-9.
7. Цыкалов А.Н., Бобрешов Е.Ю. Бентониты и глаукониты в свекловодстве ЦЧР // Вестник Воронежского ГАУ, 2013, № 3. - С. 41-44.
8. Пындак В.И., Новиков А.Е. Природные мелиоранты на основе кремнеземов и глиноземов // Известия нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование, 2015, № 2 (38). - С. 73-76.
9. Самсонов Н.Е. Роль кремния в формировании фосфатного режима дерново-подзолистых почв // Агрохимия, 2005, № 8. - С. 11-18.
10. Матыченков В.В. Градация почв по дефициту доступного растениям кремния // Агрохимия, 2007, № 7. - С. 22-27.
11. Пискунов А.С. Методы агрохимических исследований. - М.: КолосС, 2004. - 312 с.
КОНКУРС НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ
Компания Life Force Group объявляет Конкурс научно-исследовательских работ по оценке потенциала гуминовых продуктов и эффективности их применения в сельском хозяйстве и природоохранных технологиях на принципах органического, традиционного и интенсивного земледелия.
Призовой фонд 1 000 000 рублей делится по нескольким номинациям. «Номинация 150 000 рублей» - на эту номинацию будут отобраны 2 (две) работы. Победитель Гран-При будет выбран между двумя победителями данной номинации. «Номинация 100 000 рублей» - на эту номинацию буду отобраны 4 (четыре) работы. «Номинация 30 000 рублей» - на эту номинацию будет отобрано 10 (десять) работ.
Работы, соответствующие критериям конкурса, будут опубликованы в Сборнике конкурсных работ (публикация за счет компании Life Force Group) и размещены в электронном виде, каждому автору будет отправлен один экземпляр Сборника вместе с Сертификатом участника. Работы победителей в трех номинациях также будут опубликованы в научно-практическом журнале «Агрохимический вестник» в ноябре-декабре 2017 г. за счет компании Life Force Group. Победителю Гран-При будет оплачен взнос за публикацию в международном WoS-индексируемом журнале по выбору конкурсанта (но не более 500$).
Конкурсные требования:
1. В конкурсе могут участвовать студенты, аспиранты и научные сотрудники российских и иностранных ВУЗов и НИИ в возрасте до 35 лет.
2. Работа должна представлять собой небольшое законченное научно-практическое исследование, оформленное в формате научной статьи объемом не менее 5 страниц и не более 15 страниц.
3. К конкурсу принимаются экспериментальные исследования по указанным тематикам, выполненные в условиях мелкоделяночных или микрополевых опытов.
Оценка работ будет проведена авторитетными учеными в области агрохимии, почвоведения и экологии.
Подача заявок - до 17 апреля 2017 г.
Крайний срок рассмотрения заявок - до 21 апреля 2017 г.
Подача финальных конкурсных работ - до 25 сентября 2017 г.
Объявление итогов - 02 октября 2017 г.
Проведение конференции молодых ученых LIFE FORCE-2017 с награждением победителей конкурса и закрытие конференции HIT-2017 - 19 октября 2017 г., г. Москва.
Подробную информацию о Конкурсе можно найти на официальных сайтах компании: www.lifeforce.pro и www.silazhizni.ru.
По всем вопросам Вы можете обратиться по телефонам: +7 (8452) 44-40-40 или +7 (8452) 45-95-74 к координатору проекта Архиповой Анастасии (добавочный 124), а также по электронной почте science@lifeforce.pro.
