CC BY
13
УДК 633.11:631.559:581.1
ИТОГИ РАЗРАБОТКИ И ИЗУЧЕНИЯ МЕХАНИЗМА ДЕЙСТВИЯ ХЕЛАТНЫХ МИКРОУДОБРЕНИЙ МАРКИ ЖУСС
!И.А. Гайсин, д.с.-х.н., 2В.М. Пахомова, д.б.н.
ХНИИагрохимии и почвоведения, e-mail: [email protected] 2Казанский государственный аграрный университет, e-mail: [email protected]
Разработаны технологии получения новых жидких хелатных форм микроудобрений марки ЖУСС, содержащих одно- и двойные сочетания различных микроэлементов (15 вариантов). Двойные сочетания микроэлементов подобраны из числа наиболее дефицитных для данной культуры в конкретных почвенных условиях. Изучение механизма действия показало, что данные микроудобрения являются полифункциональными составами, проявляющими ростстимулирующее, адапто-генное, мембраностабилизирующее, антиоксидантное, регуляторное, протекторное, антимутагенное действие и последействие. Применение ЖУСС в полевых условиях обеспечивает рост сим-биотического потенциала бобовых культур, фотосинтетической деятельности и устойчивости сельскохозяйственных культур, повышает всхожесть семян, снижает пестицидную нагрузку в севооборотах за счет активизации защитных ферментов и проявления фунгистатического действия, а также запускает активные и пассивные формы иммунитета к различным инфекционным заболеваниям, повышает количественные и качественные характеристики урожая. Лучшими способами их применения являются инкрустация семян, обработка клубней, посадочных материалов, а также некорневые подкормки и внесение поливной водой при капельном орошении. Для каждого способа применения и для каждой культуры разработаны оптимальные дозы.
Ключевые слова: хелатные микроудобрения, технологии получения, полифункциональный механизм действия, последействие, сельскохозяйственные культуры, урожайность.
RESULTS OF DEVELOPMENT AND RESEARCH OF CHELATED MICROFERTILIZERS ZHUSS ACTIVITY
1Dr.Sci. I.A. Gaisin, 2Dr.Sci. V.M. Pakhomova
1 Institute of Agrochemistry and Soil Science, e-mail: [email protected] 1 Kazan State Agrarian University, e-mail: [email protected]
There have been developed technologies for obtaining new liquid chelated forms of microfertilizers of the brand ZHUSS, containing single and double combinations of different trace elements (15 variants). Double combinations of trace elements are selected from among the most deficient for a given culture in specific soil conditions. A study of the mechanism of action has shown that these microfertilizers are multifunctional compositions showing growth-stimulating, adaptogenic, membrane-stabilizing, antioxidant, regulatory, protective, antimuta-genic action and aftereffect. The application of the ZHUSS in the field provides for the growth of the symbiotic potential of legumes, photosynthetic activity and the stability of crops, increases the germination of seeds, reduces the pesticide load in crop rotations by activating protective enzymes and the manifestation of fungistatic action, and also activates active and passive forms of immunity to various infectious diseases, increases the quantitative and qualitative characteristics of the crop. The best ways to use them are seed incrustation, treatment of tubers, planting materials, as well as foliar top dressing and irrigation with drip irrigation. Optimal doses were developed for each method of use and for each culture.
Keywords: chelate microfertilizers, production technologies, polyfunctional mechanism of action, aftereffect, agricultural crops, yield.
Обследование около 40 млн. га пахотных почв в Российской Федерации показало, что площадь с недостаточным (низким и средним) содержанием подвижных форм Мо составляет 81%, 2п - 95, Со - 86, Си - 49 и В - 38% [1]. Аналогичное положение обнаруживается и в земледелии Республики Татарстан (дефицит в балансе важнейших микроэлементов
очень высокий - 64-85%) [2]. Огромные площади пашни и другие сельскохозяйственные угодья многих регионов страны по уровню концентрации доступных для растений форм соединений важнейших микроэлементов оцениваются как «бедные» и «очень бедные». В таких условиях баланс практически всех микроэлементов в земледелии складывает-
ся с большим дефицитом, что во многих случаях не позволяет реализовывать климатический, агроланд-шафтный и биологический потенциал продуктивности основных культур и сортов. Недостаток основных микроэлементов отражается на иммунном статусе растительного организма. Растения больше страдают при неблагоприятных условиях среды, и все это сопровождается распространением и развитием различных болезней. В подобных ситуациях в производстве возрастает применение пестицидов, что отражается на качественных показателях компонентов аграрных ландшафтов. Необходимо иметь в виду и то, что на этих агрохимических фонах будет формироваться сельскохозяйственная продукция с недостаточным уровнем содержания важнейших микроэлементов. Между тем элементный состав растениеводческой продукции служит важнейшим показателем, определяющим качество продуктов животноводства и растениеводства.
В современном земледелии ассортимент микроудобрений не отвечает требованиям высокоразвитого сельскохозяйственного производства и нуждается в расширении и оптимизации. С этих позиций перспективно более интенсивное использование микроудобрений в виде хелатных форм. Эффективность действия хелатных соединений на растения связана с их малой токсичностью, пролонгированностью действия, меньшим адсорбированием почвой по сравнению с неорганическими солями, в результате чего они длительное время способны поглощаться растениями [3-5]. В связи с этим были разработаны лабораторные и промышленные технологии получения хелатных форм микроудобрений марки ЖУСС (жидкие удобрительно-стимулирующие составы), где в качестве лигандов используют этаноламины, обладающие ростстимулирующим и антиоксидант-ным действием, и содержатся одно-двойные сочетания микроэлементов (медь - бор, медь - молибден, медь - цинк, цинк - бор, кобальт - бор, кобальт -молибден, цинк - молибден, медь - марганец, железо и др.) [6]. Разработанные микроудобрения выпускают в жидком состоянии, растворы устойчивые, хорошо растворяются в воде, могут сочетаться с гербицидами и инсектицидами, не проявляют мутагенное действие в рекомендуемых для производства концентрациях. К настоящему времени разработаны 15 вариантов микроудобрений, содержащих двойные сочетания микроэлементов. Они защищены патентами РФ (получено 11 патентов).
Результаты, полученные в полевых опытах на различных культурах и сортах, показывают, что хелатные микроудобрения ЖУСС в определенных дозах обеспечивают ускоренное, более мощное развитие корневой системы, повышают засухо- и морозоустойчивость; увеличивают площадь листьев и количество продуктивных стеблей и зерен в колосе; повышают прибавку всхожести семян на 7-
11%; снижают пестицидную нагрузку на 15-30% за счет стимулирования естественных защитных систем растений [7-9]. Микроудобрения ЖУСС увеличивают уровень использования элементов питания из почвы и внесенных удобрений в 1,5-2,0 раза, что способствует повышению продуктивности (полевых) севооборотов на 30-55% и росту окупаемости каждого вложенного рубля [6].
Проведено комплексное изучение физиолого-биохимических механизмов действия ЖУСС при некорневой подкормке яровой пшеницы в лабораторных (модельных) и полевых опытах с применением различных методов исследования [10]. Установлено, что полифункциональные составы ЖУСС проявляют ростстимулирующее, адаптогенное, мембраностабилизирующее, регуляторное, протекторное, и др. действия [8, 9]. Активизация ростовых и продукционных процессов обусловлена изменением энергетических процессов клеток за счет стимуляции дыхания роста и фотосинтетической деятельности, усиления активности нитратредукта-зы и донорно-акцепторных отношений между органами, оптимизации водного статуса растений (снижения транспирации и увеличения водоудерживаю-щей способности клеток), увеличения общей адсорбирующей и рабочей поверхности корней, зоны корневых волосков по отношению к общей длине корней и их поглотительной активности [11-13]. Фотосинтетическая деятельность яровой пшеницы оценивалась по таким показателям, как хлорофилльный индекс, хлорофилльный фотосинтетический потенциал, ассимиляционное число и др. [14-17].
Зарегистрировано количественное изменение ряда растворимых белков в клетках листьев и корней (наибольшее увеличение характерно для полипептидов с молекулярной массой 94 и 145 кД, содержание полипептидов с М.м. 13-66 кД уменьшалось по сравнению с контрольным вариантом) [10]. Высказано положение о том, что обработка вегетирующих растений препаратами микроэлементов может выступать в качестве абиогенных элиситоров и приводить к «включению» защитных сигнальных систем клеток. Показано, что некорневая обработка пшеницы препаратами ЖУСС приводит к обогащению вегетативной массы и зерна микроэлементами, увеличению содержания суммы незаменимых аминокислот (до 28%), снижению содержания в клетках вегетативных органов «агрессивных» форм кислорода (перекиси водорода и супероксиданионрадикала), продуктов перекисного окисления липидов (малонового диальдегида), тяжелых металлов (свинца, кадмия, никеля хрома, ртути и мышьяка) и радионуклидов (цезия и стронция), что повышает качество сельскохозяйственной продукции [7, 12].
Электрофоретический анализ спектра запасных белков (проламина) семян анализируемых образцов показал отсутствие качественных различий между
вариантами, что свидетельствует об отсутствии из- ного действия [9]. В итоге разработана интегральная менений в кодируемых областях генома при обра- схема положительного действия и последействия ботке растений препаратами ЖУСС. При этом не данных полифункциональных составов. менялись и технологические показатели качества Исследования выполнены при поддержке гран-зерна (натура, стекловидность, массовая доля сы- тов РФФИ (№ 03-04-96226 р-2005 Татарстана) и рой клейковины и др.). Не наблюдалось также зна- НИОКР АН Татарстана (№ 04-4.5-157/2005 (ф)). чительных изменений в ультраструктуре клеток Разработанные полифункциональные хелатные листьев и корней под действием ЖУСС [17]. микроудобрения находят применение в Республике
Одним из наиболее выраженных эффектов Татарстан, Пензенской, Воронежской, Оренбург-ЖУСС является антистрессорный эффект, в основе ской областях, Ставропольском крае на площади до которого лежит антиоксидантное действие в связи с 1,0 млн. га, а также испытаны в Республике Бела-активизацией антиоксидантных ферментов (супе- русь, Туркмении, Германии, Китае. роксиддисмутазы, пероксидазы, каталазы) [18]. Ан- Таким образом, новые полифункциональные тистрессорный эффект ЖУСС имеет пролонгиро- хелатные микроудобрения ЖУСС находят приме-ванное действие, обусловленное антиоксидантным нение в растениеводстве в различных почвенно-эффектом в связи с кумулятивным эффектом микро- климатических условиях, проведено комплексное элементов препаратов в семенах. Антиоксидантное изучение механизмов их действия и широкое действие ЖУСС лежит и в основе их антимутаген- внедрение в сельскохозяйственное производство.
Литература
1. Панасин В.И. Мониторинг микроэлементного состояния агроэкосистем // Агрохимический вестник, 2014, № 4. - С. 18-21.
2. Лукманов А.А., Нуриев С.Ш., Бектимиров Р.И. Мониторинг плодородия почв Республики Татарстан // Агрохимический вестник, 2013, № 4. - С. 52-53.
3. Пахомова В.М., Бунтукова Е.К., Гайсин И.А., Даминова А.И. О механизме действия хелатных форм микроудобрений на клетки яровой пшеницы при некорневой обработке // Вестник РАСХН, 2005, № 3. - С. 26-28.
4. Пахомова В.М., Гайсин И.А., Бунтукова Е.К., Даминова А.И. Антиоксидантное действие жидкого микроудобрения марки ЖУСС-2 при некорневой обработке яровой пшеницы // Доклады РАСХН, 2006, № 3. - С. 20-22.
5. Пахомова В.М., Бунтукова Е.К., Галияхметов И.В. Положительный пролонгированный эффект жидкого хелатного микроудобрения при некорневой обработке яровой пшеницы // Вестник Казанского ГАУ, 2006, № 3. - С. 26-30.
6. Гайсин И.А., Пахомова В.М. Хелатные микроудобрения: практика применения и механизм действия. - Казань, 2016. - 316 с.
7. Пахомова В.М., Кузнецова Н.А., Бунтукова Е.К., Хабиров Р.Н., Галиахметов И.В. Обработка растений микроудобрениями ЖУСС как способ повышения урожайности и качества продукции // Агрохимический вестник, 2007, № 4. - С. 17-18.
8. Закиров Э.Ш., Саштова Р.Н., Гайсин И.А., Пахомова М.А. и др. Стимулирование и защитное действие препаратов ЖУСС при обработке семян // Агрохимический вестник, 2006, № 4. - С. 7-8.
9. Гайсин И.А., Хисамеева Ф.А., Сагитова Р.Н., Пахомова В.М. Модифицирующее действие полифункциональных жидких удобрительно-стимулирующих составов (ЖУСС) // Доклады Российской Академии сельскохозяйственных наук, 2010, № 2. - С. 24-27.
10. Пахомова В.М., Кузнецова Н.А., Бунтукова Е.К., Хабиров Р.Н., Галиахметов И.В. Обработка растений микроудобрениями ЖУСС как способ повышения урожайности и качества продукции // Агрохимический вестник, 2007, № 4. - С. 17.
11. Пахомова В.М., Бунтукова Е.К., Фомина Н.М. Физиологические и продукционные процессы яровой пшеницы сорта МиС при оптимизации минерального питания полифункциональным препаратом ЖУСС-4 // Вестник Казанского государственного аграрного университет, 2009, № 2 (12). - С. 144-148.
12. Пахомова В.М., Кузнецова Н.А., Бунтукова Е.К. Урожайность и качество урожая яровой пшеницы при оптимизации минерального питания в связи с физиологическими процессами // Вестник Казанского государственного аграрного университет, 2009, № 2 (12). - С. 149-154.
13. Пахомова В.М., Бунтукова Е.К., Кузнецова Н.А., Фомина Н.М., Хабиров Р.Н. Морфофункциональная характеристика и урожайность яровой пшеницы при некорневой обработке хелатными микроудобрениями // Агрохимический вестник, 2009, № 5. - С. 10-12.
14. Пахомова В.М., Бунтукова Е.К., Фомина Н.М. Функциональные составляющие дыхания и ростовые процессы яровой пшеницы сорта МиС при оптимизации минерального питания // Вестник Казанского государственного аграрного университет, 2010, № 1 (15). - С. 126-129.
15. Пахомова В.М., Бунтукова Е.К., Фомина Н.М. Фотосинтетическая деятельность и урожайность яровой пшеницы сорта МиС при некорневой обработке хелатным Бе-содержащим микроудобрением // Вестник Казанского государственного аграрного университет, 2010, № 2 (16). - С. 146-152.
19. Пахомова В.М., Бунтукова Е.К., Даминова А.И., Андреева Т.В. Физиолого-биохимические показатели и продукционные процессы яровой пшеницы при обработке вегетирующих растений микроудобрениями различного состава // Вестник Казанского государственного аграрного университет, 2010, № 4 (18). - С. 142-147.
20. Пахомова В.М., Бунтукова Е.К., Даминова А.И., Андреева Т.В., Фомина Н.М. Продукционные и физиологические процессы яровой пшеницы при обработке вегетирующих растений 2п, В-содержащим микроудобрением // Вестник Казанского государственного аграрного университет, 2012, № 3 (25). - С. 142-146.
21. Пахомова В.М., Гайсин И.А. Устойчивость и зашита растений при оптимизации минерального питания. - Казань: Издательский дом «Меддок», 2008 а. - 212 с.
22. Пахомова В.М., Бунтукова Е.К., Кузнецова Н.А., Гайсин И.А. Водный статус и засухоустойчивость яровой пшеницы сорта МиС при некорневой обработке микроудобрением марки ЖУСС-2 // Агрохимический вестник, 2010, № 4. - С. 15-17.
23. Пахомова В.М., Фомина Н.М., Бунтукова Е.К. Адаптивный потенциал яровой пшеницы сорта Симбирцит при оптимизации минерального питания в условиях засухи // Вестник Казанского государственного аграрного университет, 2011, № 4 (22). - С. 145-153.
