CC BY
45
ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ
УДК 631.81:633.1
И. А. Яппаров, И. М. Суханова, В. О. Ежков, Л. М.-Х. Биккинина, В. В. Сидоров, А. В. Семенов
ВЛИЯНИЕ АГРОМИНЕРАЛОВ, ИХ НАНОСТУКТУРНЫХ АНАЛОГОВ ПО ФОНУ ВНЕСЕНИЯ
ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА СОДЕРЖАНИЕ ФОСФОРА В ГРЕЧИХЕ
Ключевые слова: сапропель, глауконит, биогумус, наносуспензия, качество, агроминералы.
Использование биогумуса в качестве органического фона увеличило содержание фосфора в вариантах с предпосевной обработкой семян и некорневой подкормкой растений водными органо-минеральными суспензиями (ВОМС) сапропеля и глауконита и их наноструктурными аналогами (НВОМС) в гречихе в большей степени, чем по минеральному фону. Сочетание обработок наносуспензиями по минеральному и органическому фону было эффективнее обработок макроаналогами на 14,3 и 26,3% соответственно. Ультрадисперсные частицы удобрений способствовали максимальному насыщению тканей семени и растения фосфором, что благоприятно отразилось на развитие растений и качеств зерна.
Keywords: sapropel, glauconite, vermicompost, nanosuspension, quality, agro minerals.
The use of biohumus as an organic background increased the phosphorus content in variants with presowing seed treatment and foliar top dressing of plants with aqueous organo-mineral suspensions (VOMS) of sapropel and glauconite and their nanostructured analogs (BVOMS) in buckwheat in a greater degree than in the mineral background. The combination of nanosuspension treatments by mineral and organic background was more effective than macroanalogs by 14.3 and 26.3%, respectively. Ultrafine particles of fertilizers contributed to maximum saturation of seed and plant tissues with phosphorus, which favorably affected the development of plants and grain qualities.
Введение
В условиях современного экономического кризиса резкое снижение применения удобрений и химических мелиорантов в нашей стране ведет к деградации плодородия почв, снижению производства сельскохозяйственной продукции, ухудшению её качества [1].
Исследования, выполненные как в стране, так и за рубежом, выявили возможность эффективного использования в качестве мелиорантов нерудных видов минерального сырья (агроминералов). Разнообразие осадочных, вулканических и других пород предопределило широкое развитие в Республике Татарстан (РТ) различных видов полезных ископаемых: карбонатов, цеолитов, бентонитов, фосфоритов, глауконитов, сапропелей, торфа и др. Внедрение данного сырья в сельское хозяйство республики позволит повысить объемы производства сельскохозяйственной продукции с одновременным улучшением её качества и биологической полноценности [2].
Внесение органических удобрений в виде традиционного навоза резко сокращено и вносится преимущественно количественно, а не качественно. В использовании биогумуса - органического удобрения, в основе производства которого заложена природная технология биоконверсии органических отходов, сырья, в том числе и навоза с использованием технологических (дождевых) червей мы видим путь к экологической безопасности в системе почва-растение. Биогумус превосходит органические удобрения не только по содержанию органического вещества, но и по содержанию подвижных элементов минерального
питания. Содержание подвижного фосфора (Р2О5), например, в его составе в 7 раз выше и составляет в среднем 1,3-2,5%. Обладая высокой буферной способностью, при внесении биогумуса не создается избыточной концентрации солей в почвенном растворе, что происходит при внесении высоких доз минеральных удобрений [3].
Состав агроминералов позволяет применять их в сельскохозяйственном производстве в качестве удобрений. В РТ запасы сапропеля составляют - 100 млрд. т и глауконитов - 36 млрд. т. Сапропель добывается из озера Белое, расположенного в Тукаевском районе РТ. Глауконит стоит рассматривать как бесхлорное калийное удобрение с высоким содержанием окисных форм железа, тонкорассеянного фосфатного вещества и микроэлементов. [4]. Перевод агроминералов в наноструктурное состояние и изучение влияния невысоких доз суспензий на развитие и качество зерна гречихи были основными составляющими исследований.
Цель нашей работы - изучить влияние природных агроминералов в виде макро- и наносуспензий по органическому и минеральному фону на содержание фосфора в гречихе.
Экспериментальная часть
Эксперимент проводили в 2015 году на базе Татарского НИИ агрохимии и почвоведения в условиях вегетационного опыта на серой лесной среднесуглинистой почве со следующими исходными агрохимическими показателями: содержание гумуса -3,26%; Р2О5 -168,0 мг/кг; К2О -128,0 мг/кг (по Кирсанову); сумма поглощенных
оснований - 18,6 мг-экв./100 г почвы; гидролитическая кислотность - 1,86 мг-экв./100 г почвы, рНсол. - 5,3.
Схема опыта I: 1) фон - биогумус 9 т/га, 2) фон + предпосевная обработка семян воднорастворимой органоминеральной суспензией глауконита и сапропеля (ВОМС) в дозе 1,5 кг/т, 3) фон + предпосевная обработка семян наноструктурной воднорастворимой органо-минеральной суспензией глауконита и сапропеля (НВОМС) в дозе 1,5 кг/т, 4) фон + предпосевная обработка семян воднорастворимой органо-минеральной суспензией глауконита и сапропеля в дозе 1,5 кг/т + некорневая обработка растений 0,5% (ВОМС), 5) фон + предпосевная обработка семян наноструктурной воднорастворимой органо-минеральной суспензией глауконита и сапропеля в дозе 1,5 кг/т + некорневая обработка растений 0,5% (НВОМС). В качестве фона был использован биогумус ООО Агрофирмы «Поля Русские» Тамбовской области с. Калугино.
Схема опыта II: 1) фон - ^0Р60К60, 2) фон + предпосевная обработка семян воднорастворимой органоминеральной суспензией глауконита и сапропеля (ВОМС) в дозе 1,5 кг/т, 3) фон + предпосевная обработка семян наноструктурной воднорастворимой органоминеральной суспензией глауконита и сапропеля (НВОМС) в дозе 1,5 кг/т, 4) фон + предпосевная обработка семян воднорастворимой органоминеральной суспензией глауконита и сапропеля в дозе 1,5 кг/т + некорневая обработка растений 0,5% (ВОМС), 5) фон + предпосевная обработка семян наноструктурной воднорастворимой органоминеральной суспензией глауконита и сапропеля в дозе 1,5 кг/т + некорневая обработка растений 0,5% (НВОМС). В качестве минеральных удобрений (фон) использовали комплексное универсальное удобрение - Агрикола производства ООО «ПСК Техноэкспорт» Московской области.
Повторность опыта трехкратная. Культура -гречиха «Черемшанка»
Применяли водные суспензии агроминералов и их наноструктурные водные суспензии из расчета 1:4. Для получения наноструктурных агроминералов использовали метод ультразвукового воздействия. Исходный порошкообразный минерал помещали в деионизированную воду. Полученную суспензию подвергали ультразвуковому диспергированию, в результате чего получали взвесь равномерно распределенных частиц агроминерала
наноразмерного диапазона в деионизированной воде [5].
После уборки урожая были проведены биохимические исследования зерна гречихи на содержание фосфора (п.4) ГОСТ 26657-97.
Результаты и их обсуждение
Одно из решений проблемы обеспечения почвы и растений элементами питания мы видим в использовании удобрений созданных самой природой. Использование органического фона и органоминеральных составляющих для обработки
семян и растений в виде макро - и нанокомпозитов увеличили содержание фосфора в зерне гречихи.
Установлено, что с момента прорастания семян и выхода семядолей на поверхность, растения гречихи нуждаются в легкоусвояемых солях фосфорной кислоты, которых в это время в почве недостает. Неразвившаяся корневая система еще не способна разлагать труднорастворимые формы фосфатов почвы. Поэтому какое-то время молодые растения могут испытывать фосфорный голод, что отрицательно влияет на их последующее развитие и продуктивность. В органических удобрениях часть фосфора находится в виде органических фосфатов, более подвижных, поэтому растения оказались отзывчивы к внесению элемента в почву и в виде обработок семян и вегетирующих растений, коэффициент поглощения элемента был максимальным. Содержание фосфора в изучаемых составах глауконита составляло - 9,7%; сапропеля -0,5...0,7%, биогумуса 1,0...2,56%.
Корневая система гречихи, при меньшей массе, в 1,5 - 5 раз поглощает больше элементов питания, чем другие яровые хлеба. По данным исследований, содержания фосфора в зерне гречихи по фону с использованием биогумуса выше, чем по минеральному фону на 31,7% (табл. 1).
Таблица 1 - Содержание фосфора в зерне гречихи
№/п Вариант Р2 О5 , %
1 Биогумус 9 т/га - фон 0,79
2 Фон+предпосевная обработка семян ВОМС в дозе 1,5 кг/т 0,85
3 Фон+предпосевная обработка семян НВОМС в дозе 1,5 кг/т 0,86
4 Фон+предпосевная обработка семян ВОМС в дозе 1,5 кг/т + некорневая обработка растений ВОМС (0,5 %) 0,87
5 Фон+предпосевная обработка семян НВОМС в дозе 1,5 кг/т + некорневая обработка растений НВОМС (0,5 %) 1,1
НСР05 0,29
1 N6(^60^0 - фон 0,60
2 Фон+предпосевная обработка семян ВОМС в дозе 1,5 кг/т 0,83
3 Фон+предпосевная обработка семян НВОМС в дозе 1,5 кг/т 0,62
4 Фон+предпосевная обработка семян ВОМС в дозе 1,5 кг/т + некорневая обработка растений ВОМС (0,5 %) 0,77
5 Фон+предпосевная обработка семян НВОМС в дозе 1,5 кг/т+ некорневая обработка растений НВОМС (0,5 %) 0,88
Нср05 0,22
Действие органического вещества, возможно, за счет большей степени растворимости, выделения в раствор гуминовых веществ и микроэлементов, способствовало повышению усваивания
питательных веществ, а слабокислая реакция почвенной среды 5,3 ед. рН также повысила подвижность элемента в растения.
Комплексное использование НВОМС в виде обработки семян и некорневой подкормки показало преимущество перед другими вариантами, по сравнению с контролем (органический фон), содержание фосфора было выше на 39,24%. Прирост к обработкам макросуспензиями составил 26,3%. Тонкое измельчение фосфоритов значительно увеличило активную поверхность частиц удобрения, способствуя улучшению усвоения комплекса питательных веществ растениями. Стимулирующий эффект НВФС при некорневой обработке обусловлен усвоением растениями питательных элементов через листья и стебли. Создание органического фона и микроскопические размеры органоминеральных частиц сапропеля и глауконита сделали фосфатное питание растений достаточным и сбалансированным во времени.
Комбинация обработок макро-суспензиями агроминералов повысила содержание фосфора на 10,13% в сравнении с фоновым вариантом.
По фону с использованием минеральных удобрений максимальные показатели содержания фосфора в зерне отмечены также в вариантах с комплексной обработкой семян и растений органоминеральной наносуспензией, что на 46,6% выше фонового контроля и на 14,3% выше обработок макросуспензиями. ВОМС обеспечила прибавку к минеральному фону на 38%. В виду того, что на различных соцветиях и в пределах отдельного соцветия цветки гречихи одновременно находились на разных этапах органогенеза, то для формирования полноценного урожая они постоянно испытывали повышенную потребность в элементах минерального питания, которое осуществлялось за счет использования фосфора в виде наноструктурной суспензии и его
пролонгированного действия.
Применение водорастворимых
органоминеральных суспензий для предпосевной обработки семян повысило содержание фосфора в зерне по фону ^0Р60К60 на 38,3% относительно фона, по органическому фону прирост составил 7,6%. Поступление Р2О5 из почвы в растения по органическому фону без обработок было также высоко, как и в варианте с обработкой семян,
поэтому прирост его (7,6%) отличался от фона с минеральными удобрениями.
Обеспечение семян гречихи и растений непосредственно в зоне роста фосфором из растворов органно-минеральных удобрений способствовало обогащению зерна элементом.
Заключение
Диффузная пропитка семенного материала и некорневая обработка растений в период вегетации в виде нано - и макро - суспензий по органическому и минеральному фонам послужили дополнительным источником поступления фосфора в растения гречихи. Ультрадисперсные частицы
наностуктурированных суспензий агроминералов удобрений обладали высокой степенью проницательности в ткани и были эффективнее своих макроаналогов. Прирост к комплексным обработкам по фону с биогумусом составил 26,3%, по минеральному фону 14,3%.
Литература
1. Алиев Ш.А., Ишкаев Т.Х., Яппаров А.Х. Научное обоснование применения местных агроруд в качестве удобрений в земледелии Среднего Поволжья. - Казань, 2009. - С.3.
2. Абузяров Р.Х., Ахметов Ф.Г., Аблямитов П.А. и др. Агроминеральные ресурсы Татарстана и перспективы их использования /под ред. Якимова А.В. Казань: Фэн, 2002. - С.3, 175.
3. Суханова И.М. Эффективность биогумуса в повышение урожайности и качества сельскохозяйственной продукции /Материалы XI международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие экологически безопасные технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции» Саранск, 2015. - С. 299-303.
4. Ишкаев, Т.Х. Технологические приемы эффективного использования местных агроминералов в земледелии Республики Татарстан / Т.Х. Ишкаев, А.Х. Яппаров, Ш.А. Алиев. - Казань: Центр инновационных технологий, 2010. - 112 с.
5. Ежков, В.О. Наноструктурные минералы: получение, химический и минеральный составы, стуктура и физико-химические свойства/В.О. Ежков, А.Х. Яппаров, Е.С. Нефедьев, А.М. Ежкова, И.А. Яппаров, А.П. Герасимов //Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т.17. № 11. С.41-45.
© И. А. Яппаров - д.б.н., профессор кафедры Технология мясных и молочных КНИТУ, niiaxp2@mail.ru; И. М. Суханова -к.б.н., в.н.с. отдела почвенной биологии, ФГБНУ «Татарский научно-исследовательский институт агрохимии и почвоведения», niiaxp2@mail.ru; В. О. Ежков - д.в.н., зав. отд. разработки био и нанотехнологий в земледелии и животноводстве того же института, egkov-vo@mail.ru; Л. М.-Х. Биккинина - к.с.-х. н., в.н.с., зав. лаб. агрохимических и биохимических анализов, того же института, niiaxp2@mail.ru; В. В. Сидоров - м.н.с. отдела разработки био и нанотехнологий в земледелии и животноводстве того же института; А. В. Семенов - декан агрономического факультета, к.с.-х.н., доц. каф. почвоведения, мелиорации, землеустройства и химии, Вятская госуд. сельскохозяйственная академия, agro@vgsha.info.
© I. A. Yapparov - b. Professor of the Department of Meat and Dairy Products Technology, KNRTU, niiaxp2@mail.ru; I. M. Sukhanova - b. Mr .., in. N. from. Department of Soil Biology, FGBU "Tatar Scientific Research Institute of Agrochemistry and Soil Science", niiaxp2@mail.ru; V.O. Ezhkov - Doctor of Veterinary Sciences, Head of Development of bio and nanotechnologies in agriculture and animal husbandry of the Tatar Scientific Research Institute of Agrochemistry and Soil Science, egkov-vo@mail.ru; L. M.-H. Bikkinina - k. S.-h. Mr., c. N. With., Head. Lab. Agrochemical and biochemical analyzes, FGBNU "Tatar Scientific Research Institute of Agrochemistry and Soil Science", niiaxp2@mail.ru; V. V. Sidorov - m. from. Department of Biotechnology and Nanotechnology in Agriculture and Livestock FGBNU "Tatar Scientific Research Institute of Agrochemistry and Soil Science"; A. V. Semenov - Dean of the Faculty of Agronomy, Candidate of Agricultural Sciences. Associate Professor of the Department of Soil Science, Land Reclamation, Land Management and Chemistry, FGBOU VO "Vyatka State Agricultural Academy", agro@vgsha.info.
