CC BY
41
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, [email protected]; И. М. Суханова -к.б.н., в.н.с. отдела почвенной биологии, ФГБНУ «Татарский научно-исследовательский институт агрохимии и почвоведения», [email protected]; В. О. Ежков - д.в.н., зав. отд. разработки био и нанотехнологий в земледелии и животноводстве того же института, [email protected]; Л. М.-Х. Биккинина - к.с.-х. н., в.н.с., зав. лаб. агрохимических и биохимических анализов, того же института, [email protected]; 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, [email protected].
© I. A. Yapparov - b. Professor of the Department of Meat and Dairy Products Technology, KNRTU, [email protected]; I. M. Sukhanova - b. Mr .., in. N. from. Department of Soil Biology, FGBU "Tatar Scientific Research Institute of Agrochemistry and Soil Science", [email protected]; 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, [email protected]; 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", [email protected]; 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", [email protected].
