CC BY
37
УДК 631.811.98:631.816.35:547.022 DOI 10.24411/0235-2516-2018-10057
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ АГРОХИМИКАТОВ ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОГО ВНЕСЕНИЯ В КАЧЕСТВЕ СРЕДСТВ УПРАВЛЕНИЯ РОСТОМ И РАЗВИТИЕМ РАСТЕНИЙ
1А.А. Комаров, 2А.А. Комаров, д.с.-х.н.
1 Ленинградский НИИСХ «Белогорка», e-mail: kommon@mail.ru 2Агрофизический институт, e-mail: Zelenydar@mail.ru
Рассмотрено использование комплексных агро-адаптогенов серии КАА, предназначенных для коррекции роста и развития растений. Эти композиты отличаются от всех предыдущих комплексных удобрений тем, что их состав определяется не совмещением различных элементов питания, а многокомпонентностью различных функциональных средств. При действии удобрений на растения наблюдается синергетический эффект, который обеспечивается новым качеством, свойственным экосистемной эмерджентности. Подобные удобрения могут найти применение в системе точного земледелия.
Ключевые слова: комплексные агро-адаптогены, коррекция роста и развития растений, критические фазы онтогенеза, точное земледелие.
PROSPECTS OF THE USE OF COMPLEX AGROCHEMICALS FOR DIFFERENTIATED ITS INTRODUCTION AS A MEANS OF GROWTH MANAGEMENT AND PLANT DEVELOPMENT
1А.А. Komarov, 2Dr.Sci. А.А. Komarov
1 Leningrad Scientific-Research Institute for Agroculture «Belogorka», e-mail: kommon@mail.ru 2Agrophysical Scientific-Research Institute, e-mail: Zelenydar@mail.ru
The use of complex agro-adaptogens of the KAA series, intended for correction of growth and plant development, is considered. These fertilizers differed from all previous complex fertilizers in that their composition was determined by a multicomponent composition of various functional agents. With the action offertilizers on plants, a synergistic effect was observed, which was provided by a new quality inherent in the ecosystem emergence. These fertilizers can be applied in the system ofprecise farming.
Keywords: complex agro-adaptogens, correction ofplant growth and development, critical phases of ontogeny, precision agriculture.
Для управления ростом и развитием культурных растений в динамике ростовых процессов в настоящее время используют широкий ассортимент различных корректирующих приемов и средств. Эти средства применяют уже не как корневое питание растений, а в качестве некорневых подкормок. Известен прием управления ростом и развитием растений путем регулирования потребления основных макро- и микроэлементов. Для этого предварительно оценивают наличие элементов питания путем почвенной и растительной диагностики. Затем рассчитывают дозы необходимых элементов питания, а недостающие вещества вносят в виде подкормок. В то же время некорневые подкормки не в состоянии полностью восполнить дефицит минеральных элементов в почве, особенно когда требуется внесение больших доз удобрений. Поэтому некорневые подкормки не могут заменить основное внесение элементов питания, но могут выступать в качестве средств коррекции урожая, особенно при ис-
пользовании подкормок микроэлементами. Несмотря на очевидные достоинства некорневой подкормки, этот прием имеет свои недостатки. Так, при использовании только одних минеральных питательных веществ в виде некорневых подкормок возникает проблема с концентрацией удобрений, поскольку уже при концентрации выше 5-7% наблюдается ожог листьев. Применение «плава», содержащего 30% азота и состоящего из растворов аммиачной селитры и мочевины, обеспечивает повышение концентрации питательных веществ, но не решает проблему управления питанием растений путем использования простых растворимых элементов. Наконец, кроме практики использования простых растворимых питательных веществ появились условия применения их в форме хелатов, поскольку растения усваивают хелаты гораздо лучше [1]. Однако и этот способ не всегда эффективен в связи с тем, что хелатирующие агенты различаются по силе связывания иона металла и применяются
преимущественно для микроэлементов. Причем для баковых смесей с различной реакцией среды и жесткостью нужны разные хелаты. Поэтому для правильного выбора хелата важно знать пределы его стабильности в зависимости от рН. Устранить этот недостаток были призваны жидкие комплексные полимерные удобрения, лишенные недостатков их предшественников [2]. Эти удобрения уже принципиально отличались от традиционных средств, используемых для некорневых подкормок. Существенные отличия заключались в том, что в полимерную матрицу удалось ввести значительное количество макроэлементов: азота (до 25%), фосфора (до 25%) и калия (до 15%), которые закреплялись в ней в виде органоминеральных комплексов [1-3]. Кроме того органический полимер, являющийся основой удобрений, обладая поверхностно-активными и адгезивными свойствами по отношению к поверхности листовой, способен депонировать, а затем снабжать элементами питания вегети-рующее растение. Сам же полимер (после использования из него всех элементов питания) разлагался на простые компоненты, не загрязняя окружающую среду [4]. Несмотря на очевидные достоинства удобрений на полимерной основе их потенциал до сих пор не был раскрыт.
Цель исследования - обоснование использования комплексных агрохимикатов в качестве средств управления ростом и развитием растений в системе точного земледелия.
Методика исследования. Объектами исследований были комплексные агрохимикаты серии КАА, микробиологический препарат Экстрасол, универсальный кремнийорганический биостимулятор Мивал-Агро и гуминовые удобрения (Стиму-лайф, Лигногумат). В качестве нового полимерного удобрения использовался Витанолл (№ Госрегистрации 434-11-1491-1). Комплексные композиционные средства управления ростом и развитием растений серии КАА готовили путем оптимальных комбинаций вышеперечисленных удобрительных средств и биопрепаратов. Исследования, раскрывающие свойства удобрений, проводили в лабораторных условиях. Полевые эксперименты проводили в производственных опытах, площадь делянки более 1 га. Схема опыта: Контроль - хозяйственный высокоинтенсивный фон; вариант 1 - Экстрасол (обработка семян, 1 л/га, обработка растений в 2 приема, 1 л/га); вариант 2 - Мивал-Агро (обработка семян, 5 г/т, обработка растений в 2 приема, 5 г/га); вариант 3 - Витанолл (обработка растений в 2 приема, 0,5 л/га); вариант 4 - Обработка по вегетации в 2 приема КАА состава Мивал-Агро, 5 г/га + Витанолл, 0,5 л/га + Экстрасол, 0,5 л/га. Место проведения Ростовская область, Зерноградский район, 2016 г. Культура - озимая пшеница, сорт Юка, предшественник - пар.
Внедрение удобрений серии КАА осуществляли в различных хозяйствах. Эксперименты проводили на высокоинтенсивном хозяйственном фоне, принятом для возделывания каждой культуры. Площадь каждого опыта не менее 10 га (таблица). Подготовка почвы: вспашка, боронование, культивация. Удобрения: основное внесение (аммиачная селитра, 100 кг/га); подкормка (аммиачная селитра, 80 кг/га). Вариант сравнения включал дополнительное использование КАА на фоне используемых удобрений.
Республика Марий Эл, Медведковский район, ЗАО «Шойбулакский». Культура - ячмень, сорт Владимир. Вариант сравнения (контроль) включал все необходимые хозяйственные операции. Состав КАА: Мивал-Агро + Лигногумат + Витанолл;
Ленинградская область, Ломоносовский район, ЗАО «Победа. Культура - картофель, сорт Невский. Состав КАА: Стимулайф + Витанолл;
Ленинградская область, Всеволожский район, ЗАО Племзавод «Приневское». Культура - белокочанная позднеспелая капуста Парадокс. Состав КАА: Стимулайф + Витанолл.
Эффект действия разных сроков обработки веге-тирующих растений оценивали в ЗАО «Агротехника», Ленинградская обл., Тосненский район. Культура - морковь среднеспелый гибрид Морелия. Растения обрабатывали в три срока: 10.06 - ранняя обработка, 26.06 - своевременная обработка, 5.07 -поздняя обработка. Для некорневой обработки растений использовали один из компонентов КАА, раствор Стимулайф. Препарат применяли из расчета 300 мл/га маточного раствора при норме внесения 200 л/га.
Уборку урожая во всех опытах осуществляли в оптимальные сроки. Все представленные экспериментальные данные статистически достоверны.
Особенности и механизм действия новых удобрений серии КАА. При создании новых видов удобрений целесообразно было ввести в полимерную матрицу не только элементы питания, а также средства контроля за их использованием, средства проникновения и закрепления в ткани растений, гормональные и ферментные регуляторы, гуматы и другие природные метаболиты. Таким путем возник новый этап формирования сложных полимерных композиций, где основной эффект уже определялся не суммой составляющих композит компонентов, а эффектами синергизма, регулирующими ростовые процессы растений на разных этапах онтогенеза, обеспечивая реализацию скрытых генетических признаков, стрессоустойчивость и адаптацию к неблагоприятным условиям меняющейся среды обитания. Так были разработаны комплексные агро-адаптогены серии КАА. Основу этих удобрений составляет органическая полимерная матрица с включением в состав полимера не только
Рис. 1. Эффект смачивателя (http://izagri.ru/img/preim2.png)
необходимых элементов питания, но и различных средств, которые обеспечивают комплексный эффект действия на синергетическом уровне. Например, применяемый эффект смачивателя, где в удобрении были заложены свойства поверхностно-активного вещества (ПАВ) позволял обеспечить распределение удобрений и композитов по поверхности листа равномерным тонким слоем, покрывающим пленкой всю листовую поверхность. Подобный эффект уже используется некоторыми производителями новых видов удобрений (рис. 1).
Комплексные удобрения серии КАА (комплексные агро-адаптогены) отличаются от всех предыдущих комплексных удобрений тем, что их свойства определяются не совмещением различных элементов питания, а многокомпонентным составом различных функциональных средств. При этом синергетический эффект обеспечивается новым качеством, свойственным экосистемной эмер-джентности. Где эмерджентность - свойство системы, не присущее ее компонентам в отдельности. Это новые качества и свойства, которые возникают у вновь созданной системы в результате объединения ее составных элементов в единую целостную. Причем, ими не обладали никакие другие составные элементы системы. Синергетика предполагает взаимодействие компонентов системы. Это дополнительная энергия или сила, создаваемая в процессе функционирования различных частей или процессов, обеспечивающая гармоничное взаимодействие всех элементов системы [5]. В результате объединения различных частей и процессов в единое целое формируется синергетическая связь. Она возникает между составными элементами системы, изменяет ее эффективность [6]. Причем формирование синер-гетического эффекта происходит в критические моменты развития организации, т.е. когда система находится в неравновесном состоянии (для растительных систем это критические фазы онтогенеза).
В результате система (в данном случае новые удобрения серии КАА) приобретает некоторые качественные характеристики, которыми не обладают ее составляющие. За время практического исполь-
зования комплексных удобрений серии КАА неоднократно наблюдался синергетический эффект, особенно при совместном использовании с регуляторами роста растений.
Результаты. В серии лабораторных исследований было установлено, что действие солевых растворов обычных элементов питания и элементов питания, применяемых в удобрении Витанолл существенно отличаются. На рисунке 2 видно, что капли новых удобрений не только обеспечивают эффект смачивателя (что представлено на рисунке 1), но и обладают синергетическими свойствами. Так, после высыхания состава с обычными удобрениями остаются их высушенные соли, которые выкристаллизовываются на поверхности листа и не усваиваются растением. В то время как питательные элементы, нанесенные на полимерную матрицу Ви-танолл, сохраняются в составе полимера и постепенно усваиваются растением. Простое добавление ПАВ к растворам обычных удобрений не обеспечивает подобный эффект.
На рисунке 3 проиллюстрировано действие удобрений серии КАА на урожайность озимой пшеницы в интенсивных технологиях, то есть в тех условиях, когда эффективность обычных средств химизации практически уже исчерпана. В то же время некорневые подкормки позволили добиться повышения урожайности на 10-15% даже относительно высокого фона удобрений.
Каждое из испытуемых средств коррекции урожая проявляло значительное позитивное действие на урожайность пшеницы. Так, микробиологический препарат Экстрасол обеспечивал прибавку на 4,5 ц/га, или 9,2%; универсальный кремнийоргани-ческий биостимулятор Мивал-Агро - на 5,9 ц/га, или на 10,2%, а полимерное удобрение Витанолл -на 5,9 ц/га, или на 12%. Однако только при формировании композита КАА проявлялся синергетиче-ский эффект, обеспечивающий получение прибавки до 7,7 ц/га, или 15,7%. Необходимо учитывать, что при формировании композита дозы отдельных компонентов могут быть даже сокращены.
А) обработка растений Б) после обработки растений
Рис. 2. Сравнительное действие водорастворимых элементов питания и полимерного удобрения
5,8 5,6 5,4 5,2 5
4,8 4,6 4,4
Контроль Экстрасол Мивал-Агро Витанолл
КАА
Рис. 3. Влияние удобрений серии КАА на урожайность озимой пшеницы
Действие композитов КАА на урожайность различных культур
Хозяйство Культура Урожайность, т/га Прибавка за счет КАА, %
фон КАА
ЗАО «Шойбулакский», Республика Марий Эл Ячмень 3,47 4,38 26,2
ЗАО «Победа», Ленинградская область Картофель 30,2 36,3 20,2
ЗАО Племзавод «Приневское», Ленинградская область Капуста 65,4 83,7 28,0
Эффективность применения различных композитов в производственных условиях представлена в таблице 2, где, несмотря на высокий удобрительный фон, были получены весьма значительные прибавки. Прибавка урожайности по ячменю составила 0,91 т/га, или 26%, прибавка урожайности картофеля - 6,1 т/га, или 20,2%, прибавка урожайности капусты - 18,3 т/га, или 28%.
Применение новых удобрений адаптировано к условиям производства как в интенсивных технологиях, так и в системах точного земледелия [7]. Оптимизация биопродуктивности культур достигается за счет реализации прогнозирования состояния растений, что обеспечивает выбор сроков обработки растений в критические фазы онтогенеза корректирующим средством Витанолл и другими корректорами. При этом входящие в состав КАА гума-ты могут проявлять функции экзогенных фитогор-монов [8], переключая интенсивность и направлен-
ность физиологических процессов. На рисунке 4 схематично представлена оптимизация использования удобрения во времени за счет использования гуминового препарата Стимулайфа. Так, ранняя обработка растений обеспечивала прибавку на 16,9%, а запоздалая обработка обеспечивала прибавку до 7,3% к хозяйственному фону. Наибольшую эффективность действия давала своевременная обработка растений, обеспечивая прибавку до 21%.
Таким образом, использование комплексных удобрений в составе некорневых подкормок может обеспечить коррекцию урожайности в системе точного земледелия и точного растениеводства. При этом «точность» здесь определяется не дифференцированным внесением удобрения в пространстве неоднородного по агрохимическим показателям поля, а неким другим фактором управления урожайностью. Это фактор оптимального времени воздействия на растущее
Поздняя обработка Урожай 57,6 т/га Прибавка 7,3%
Своевременная обработка Урожай 65,0 т/га Прибавка 21,0%
Ранняя обработка Урожай 62,8 т/га Прибавка 16,9%
Рис. 4. Эффект оптимальных сроков обработки растений
растение корректирующим агентом в критические фазы роста и развития возделываемой культуры. Особенно это важно при переключении физиологических механизмов питания растений, когда вместо накопления биофильных элементов в органах побочной продукции (листьях, стеблях и др.) питательные элементы реутилизируются в органы запаса и репродукции
(зерно, клубни, плоды). Дифференциация внесения подобных удобрений во времени расширяет сферу технологий точного земледелия. Это обеспечивает экономию средств химизации путем направленной реутилизации накопленных в растении элементов питания в хозяйственно ценные органы растений.
Работа выполнена в рамках фундаментальных научных исследований ФГБНУ АФИ и ФГБНУ ЛенНИИСХ.
Литература
1. Гайсин И.А., Пахомова В.М., Даминова А.И. Теоретическое и практическое обоснование защитных свойств полифункциональных хелатных микроудобрений марки ЖУСС // Агрохимический вестник, 2017, № 1. - С. 44-47.
2. Найда Н.М., Петропавловский А.Г., Комаров А.А. Перспективы использования новых полимерных удобрений «Зеленит» при культивировании козлятника лекарственного // Известия СПбГАУ, 2010, № 19. - С. 14-20.
3. Найда Н.М., Комаров А.А. Особенности культивирования бурачника лекарственного при использовании новых полимерных удобрений // Известия СПбГАУ, 2010, № 20. - С. 9-14.
4. Санина Н.В. Влияние комплекса Мивал-агро, Лигногумата и Зеленита на урожайность и качество зерна ячменя в аридных условиях среднего Поволжья // АгроЭкоИнфо, 2017, № 4(30). - С. 1-8.
5. Боулдинг К. Общая теория систем - скелет науки / Исследования по общей теории систем. - М.: Прогресс, 1969. - С. 106-124.
6. Спицнадель В.Н. Основы системного анализа: учеб. пособие. - СПб.: Бизнес-пресса, 2000. - 326 с.
7. Матвиенко Д.А., Якушев В.П., Канаш Е.В., Петрушин А.Ф. Методические подходы к проведению дифференцированных азотных подкормок с использованием тестовых площадок // Агрохимический вестник, 2017, № 1. - С. 19-24.
8. Комаров А.А., Комаров А.А. Гипотеза проявления физиологической активности гумусовых веществ в аспекте процесса гумификации // Агрохимический вестник, 2017, № 6. - С. 49-54.
