CC BY
0
УДК 631.82:631.86(470.41) DOI: 10.24412/1029-2551-2024-5-005
УРОЖАЙНОСТЬ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ ЦЕОЛИТА
НА СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ПОЧВЕ
Р.Р. Газизов, к.с.-х.н., Г.Ф. Рахманова, к.с.-х.н., И.А. Дегтярева, д.б.н., К.Р. Гарафутдинова, Р.Р. Сафина
Лаборатория молекулярно-генетических и микробиологических методов ФИЦ КазНЦ РАН,
e-mail: rasim_0410@mail.ru
Приведены результаты исследований в полевом опыте на серой лесной среднесуглинистой почве по изучению влияния разных доз цеолита (2 и 3 т/га) на урожайность яровой пшеницы и элементы структуры урожая при внесении в чистом виде и по фону минеральных удобрений. Отмечено достоверное повышение урожайности под действием удобрений в 2022 г. до 21%, в 2023 г. -до 18% по сравнению с контролем. Более высокий отклик показали варианты с повышенной дозой цеолита, как при применении в чистом виде, так и по фону минеральных удобрений. Число зерен в колосе яровой пшеницы в зависимости от доз удобрений и их сочетания возросло в 2022 г. на 619%, в 2023 г. - до 23%. В 2022 г. лучший результат отмечен в варианте с цеолитом в дозе 3 т/га. В 2023 г. растения яровой пшеницы продолжали отзываться на действие удобрения формированием более полновесного зерна: масса 1000 зерен повысилась на 11-15% по сравнению с контролем. Максимальные значения получены в варианте с применением повышенной дозы цеолита.
Ключевые слова: серая лесная почва, яровая пшеница, цеолит, минеральные удобрения, урожайность.
YIELD OF SPRING WHEAT WITH APPLICATION OF ZEOLITE ON GRAY FOREST SOIL
Ph.D. R.R. Gazizov, Ph.D. G.F. Rakhmanova, Dr.Sci. I.A. Degtyareva, K.R. Garafutdinova, R.R. Safina
Laboratory of molecular-genetic and microbiological methods of the FRC Kazan SC of the RAS,
e-mail: rasim_0410@mail.ru
The article presents the results of a field experiment on gray forest medium loamy soil on the effect of different doses of zeolite (2 and 3 t/ha) on the yield of spring wheat and elements of the crop structure when applied in pure form and against the background of mineral fertilizers. A reliable increase in yield under the influence of fertilizers was noted in 2022 up to 21%, in 2023 - up to 18% compared to the control. A higher response was shown by variants with an increased dose of zeolite, both when applied in pure form and against the background of mineral fertilizers. The number of grains in an ear of spring wheat in the studied variants, depending on the doses of fertilizers and their combination, increased in 2022 by 6-19%, in 2023 - up to 23%. In the 2022 studies, the best result was noted in the variant with zeolite at a dose of 3 t/ha. In 2023, spring wheat plants continued to respond to the fertilizer by forming fuller grain: the weight of 1000 grains increased by 11-15% compared to the control. The maximum values were obtained in the variant using an increased dose of zeolite.
Keywords: zeolite, yield, spring wheat, mineral fertilizers, gray forest soil.
При интенсивном земледелии возрастает актуальность изучения способов применения биологически активных и безопасных природных удобрительных материалов. К их числу относят кремний-содержащие агроруды и, в частности, цеолиты, которые благодаря богатому элементному составу и уникальным свойствам способны поддерживать актуальное плодородие [1]. Цеолиты имеют ярко выраженные ионообменные и сорбционные свойства, термическую и химическую устойчивость, что делает их ценными в практическом отношении и определяет разностороннее широкое использование в народном хозяйстве [2-4]. Их применение способствует оптимизации водно-физических свойств почвы, устойчивости растений к неблагоприятным
условиям, биотическим и абиотическим стрессам [5]. К тому же каталитические и сорбционные свойства цеолита способствуют удержанию влаги и удобрений, помогая рационально расходовать их в течение вегетации [6]. В последние годы, благодаря специфическим особенностям, цеолитсодержащие породы используют в сельскохозяйственном производстве как мелиоранты, пролонгаторы удобрений, сорбенты, средство для получения экологически безопасной продукции растениеводства [7].
В полевых опытах на зерновых культурах эффективность применения кремнийсодержащих пород проявляется при внесении их в чистом виде и по фону минеральных удобрений. Отмечено, что цеолит оказывает значительное положительное
влияние на урожайность основной и побочной продукции зерновых культур в прямом действии и последействии при использовании его по фону оптимальных доз минеральных удобрений [8]. Наличие в составе цеолита основных элементов питания в доступной для растений форме и ряда необходимых растению микроэлементов способствует увеличению урожайности культур, а длительное последействие ведет к окупаемости затрат на применение цеолита [9, 10].
Цель исследований - изучение влияния цеолита при одностороннем применении и по фону минеральных удобрений на урожайность яровой пшеницы.
Методика. Исследования проводили в Лаишев-ском районе Республики Татарстан на опытном поле ФИЦ КазНЦ РАН в 2022-2023 гг. в полевом опыте на серой лесной среднесуглинистой почве, имеющей следующую характеристику: органическое вещество 2,64%; pHKCl 6,9; гидролитическая кислотность 1,28 мг-экв/100 г; сумма поглощенных оснований 24,0 мг-экв/100 г; щелочногидролизуе-мый азот 142,1 мг/кг; подвижный фосфор 284,0 мг/кг почвы; обменный калий 150,0 мг/кг почвы. Объект исследований - яровая пшеница (ТгШеыт авзйуыт Ь.) сорта Йолдыз.
Схема опыта включала следующие варианты: 1) контроль; 2) ^^Р^К^ - фон; 3) цеолит, 2 т/га; 4) цеолит, 3 т/га; 5) фон + цеолит, 2 т/га; 6) фон + цеолит, 3 т/га. Размещение вариантов в опыте систематическое, повторность трехкратная, учетная площадь делянок 14 м2. Агротехника возделывания яровой пшеницы общепринятая для Среднего Поволжья.
В исследованиях применяли цеолит Татарско-Шатрашанского месторождения Республики Татарстан (ОАО «Цеолиты Поволжья»), имеющий следующий химический и минералогический состав: 65,8% 8Ю2; 17,16% СаО; 6,19% АЬ0з; 2,65% Бе20з общ.; 1,45% Mg0; 1,43% К2О; 0,35% ТЮ2; 0,16% №20; 0,13% Р205; < 0,01% МпО; клиноптилолит 20-30%; монтмориллонит 20-30%; опал-кристобалит 28,0-36,7%; кальцит 10,6-21% и кварц 4,6-11,3% [11]. В качестве фона использовали комплексное минеральное гранулированное удобрение аммофоску ((N^^04 + (№4)2^04 + ^04) в соотношении 12:15:15 и аммиачную селитру (N№(N0^. Кремнийсодержащее и минеральные удобрения вносили в почву однократно под пред-
посевную обработку при закладке опыта.
Закладку опыта и статистическую обработку полученных результатов проводили по Б.А. Доспехо-ву (1985) с использованием Microsoft Office Excel.
Агрометеорологические условия 2022 г. в период вегетации яровой пшеницы: температура воздуха в мае фиксировалась на 4°C ниже средних многолетних показателей при количестве осадков, превышающем норму на 182%. Температура в июне -августе составила 16,6-23,2°C, что с небольшими отклонениями соответствовало норме. Количество осадков в летние месяцы составило 44-138% от средних многолетних показателей. Наибольшее их количество выпало в июле, обеспеченность осадками в июне и августе была близка к норме с некоторым превышением средних показателей в начале лета. В целом погодные условия были благоприятными для произрастания яровой пшеницы.
Агрометеорологические условия вегетационного периода 2023 г. (май - август) характеризовались температурами, превышающими климатическую норму на 1,3-3,2°С, за исключением июня, когда среднесуточная температура была ниже на 1,7°С средних многолетних значений. Количество осадков в мае и июле было в пределах нормы, в июне и августе составило 16 и 39% от нормы соответственно [12].
Результаты. Данные таблицы 1 показывают, что в 2022 г. урожайность яровой пшеницы от внесения полного минерального удобрения повышалась на 5,9 ц/га, или 18% по сравнению с контролем. В вариантах с применением цеолита в чистом виде в дозах 2 и 3 т/га урожайность увеличилась в среднем на 4,97,3 ц/га, или 15-21% по сравнению с контролем, а совместное применение кремнийсодержащей агро-руды в дозах 2 и 3 т/га с минеральными удобрениями позволило получить на 3,1-3,7 ц/га зерна (9-11%) больше по сравнению с фоном. Отзывчивость культуры прибавкой урожая от внесения цеолита объясняется наличием в его составе доступных растению элементов питания, а также его ионообменными и каталитическими свойствами, способностью оптимизировать фосфатный режим почвы [13, 14].
В 2023 г. на второй год после внесения удобрений отмечали последействие цеолита, которое выражалось в получении более высокой урожайности по сравнению с контролем: при дозах 2 и 3 т/га увеличение составило соответственно 4,2 (12%) и
1. Влияние удобрений на урожайность яровой пшеницы в 2022-2023 гг.
Вариант Урожайность, ц/га Прибавка к контролю, ц/га
2022 г. 2023 г. 2022 г. 2023 г. средняя за 2 года
1. Контроль 26,9 32,0 - -
2. ^Р60К60 - фон 32,8 35,4 5,9 3,4 4,6
3. Цеолит, 2,0 т/га 31,8 36,2 4,9 4,2 4,5
4. Цеолит, 3,0 т/га 34,2 38,8 7,3 6,8 7,0
5. Фон + цеолит, 2,0 т/га 35,9 36,4 9,0 4,4 6,7
6. Фон + цеолит, 3,0 т/га 36,5 35,8 9,6 3,8 6,7
НСР05 1,6 2,9
2. Изменение показателей структуры урожая яровой пшеницы от влияния удобрений
Вариант Число зерен в колосе, шт. Масса 1000 семян, г
2022 г. 2023 г. 2022 г. 2023 г.
1 16,2 23,8 41,5 34,0
2 17,4 27,9 42,5 37,9
3 17,3 29,9 42,3 38,3
4 20,1 30,7 44,0 39,8
5 17,6 29,6 42,6 33,0
6 20,2 27,6 43,7 36,7
НСР05 1,3 1,5 6,4 2,9
6,8 ц/га (18%). В вариантах с совместным внесением цеолита и минеральных удобрений урожайность по сравнению с фоном повышалась соответственно на 1 ц/га (3%) и 1,4 ц/га (4%). Снижение эффективности в этих вариантах на второй год связано с тем, что значительная часть элементов питания из ам-мофоски была усвоена при формировании урожая в первый год. Сохранение же более высокой урожайности в вариантах с цеолитом по сравнению с минеральными удобрениями объясняется его пролонгированным действием и в последующие годы после внесения, а также функцией кремния, повышающей устойчивость растений к неблагоприятным условиям и стрессам, комплексным действием на агрохимические, водно-физические, микробиологические свойства почвы [5, 10, 15]. К тому же растения яровой пшеницы получали макроэлементы и ряд микроэлементов из самого цеолита [9].
Для оценки влияния изучаемых удобрений исследовали изменения основных элементов структуры урожая яровой пшеницы (табл. 2).
В 2022 г. в варианте с цеолитом в дозе 2 т/га число зерен в колосе увеличивается на 6% по сравнению с контролем, а при повышении дозы до 3 т/га - в среднем на 19%. При применении цеолита в дозе 2 т/га по минеральному фону количество зерновок несущественно превышает показатели варианта с фоном, а при повышении дозы цеолита до 3 т/га отмечено существенное увеличение - в среднем на 14%. В 2023 г. во всех вариантах в колосьях сформировано больше зерновок по сравнению с предыдущим годом. Число зерновок в вариантах только с цеолитом увеличивается до 23% по сравнению с контролем, по фону минеральных удобрений - до 6%.
В благоприятном по погодным условиям 2022 г. масса 1000 зерен была высокая во всех вариантах. При применении цеолита без минеральных удобрений в дозе 3 т/га она повышалась на 6% к контролю и на 4% по сравнению с дозой 2 т/га. В 2023 г. лучший эффект получен в вариантах с внесением цеолита в чистом виде: масса 1000 семян повысилась на 11-15% по сравнению с контролем. Лучшее влияние на формирование элементов структуры урожая отмечено в вариантах с повышенной дозой цеолита.
Таким образом, при анализе урожайности яровой пшеницы отмечено, что применение цео-
лита без минеральных удобрений повышает урожайность до 21% (2022 г.) и до 18% (2023 г.). Максимальная прибавка урожая культуры получена в вариантах с дозой 3 т/га. Внесение цеолита в почву по минеральному фону также эффективно: урожайность в среднем за два года повысилась на 11%. Отмечено положительное влияние цеолита и минеральных удобрений на элементы структуры урожая, а именно на увеличение числа зерновок в колосе до 23% и массы 1000 зерен до 15% по сравнению с контролем.
Работа выполнена в рамках Государственного задания № 1023033000409-3.
Литература
1. Козлов А.В., Куликова А.Х., Уромова И.П. Подвижность силикатов, показатели плодородия дерново-подзолистой почвы, биоаккумуляция кремния и продуктивность сельскохозяйственных культур под действием кремния // Сельскохозяйственная биология, 2021, Т. 56, № 1. - С. 183-198.
2. Середина В.П. Агроэкологические аспекты использования цеолитов как почвоулучшителей сорбционного типа и источника калия для растений // Известия Томского политехнического университета, 2003, Т. 306, № 3. - С. 56-60.
3. Куликова А.Х., Козлов А.В., Уромова И.П. Оценка изменения актуальной и обменной кислотности дерново -подзолистой легкосуглинистой почвы при применении цеолита Хотынецкого месторождения // Самарский научный вестник, 2018, Т. 7, № 2(23). - С. 77-81.
4. Куликова А.Х., Козлов А.В., Яшин Е.А., Ромашкин А.С. Влияние цеолита, обогащенного аминокислотами, на питательный режим чернозема типичного и урожайность проса в Среднем Поволжье // Агрохимический вестник, 2023, № 6. - С. 19-23.
5. Бочарникова Е.А., Матыченков В.В., Матыченков И.В. Кремниевые удобрения и мелиоранты: история изучения, теория и практика применения // Агрохимия, 2011, № 7. - С. 84-96.
6. Куликова А.Х. Влияние кремнистых пород на свойства почвы и урожайность сельскохозяйственных культур // Агрохимия, 2023, № 12. - С. 11-21.
7. Ишкаев Т.Х., Алиев Ш.А., Яппаров И.А. Агроэкологиче-ские аспекты комплексного использования местных сырьевых ресурсов и нетрадиционных агроруд в сельском хозяйстве. -Казань: Центр инновационных технологий, 2007. - 230 с.
8. Титова В.И., Забегалов Н.В. Сравнительное изучение влияния цеолита и минеральных удобрений на продуктивность зерновых культур и агрохимическую характеристику светлосерой лесной легкосуглинистой почвы // Почвоведение и агрохимия, 2014, № 1(52). - С. 190-198.
9. Куликова А.Х. Влияние высококремнистых пород как удобрений сельскохозяйственных культур на урожайность и качество продукции // Агрохимия, 2010, № 7. - С. 18-25.
10. Самсонова Н.Е., Капустина М.В., Зайцева З.Ф. Влияние соединений кремния и минеральных удобрений на урожайность яровых зерновых культур и содержание в них антиокси-дантных ферментов // Агрохимия, 2013, № 10. - С. 66-74.
11. Цеолиты Поволжья [Электронный ресурс]. - Электронные данные. - URL: https://zeol.ru/ceolit-aktivirovannyy.
12. ФГБУ «УГМС Республики Татарстан» [Электронный ресурс]. - URL: http://www.tatarmeteo.ru/ru/meteorologiya-i-klimat/obzor-pogodyi-po-mesyaczam.html (дата обращения 03.11.2023).
13. Самсонова Н.Е., Зайцева З.Ф., Капустина М.В., Антонова Н.А. Влияние соединений кремния и сложного NPK-удобрения на водный режим листьев и урожайность яровой пшеницы // Агрохимия, 2014, № 9. - С. 58-66.
14. Самсонова Н.Е. Кремний в почве и растениях // Агрохимия, 2005, № 6. - С. 76-85.
15. Арефьев А.Н. Изменение агрофизических свойств чернозема выщелоченного при использовании природных цеолитов и удобрений // Нива Поволжья, 2014, № 3(32). - С. 8-14.
