CC BY
55
УДК 635.713
Влияние гуминово-фульватного комплекса на рост, развитие и качество
продукции базилика (Ocimum basilicum L.)
Белопухов Сергей Леонидович, профессор кафедры химии, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
e-mail: [email protected]
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева
Хамидреза Баят, аспирант кафедры химии
e-mail: [email protected]
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева
Байбеков Равиль Файзрахманович, профессор кафедры почвоведения, геологии и ландшафтоведения, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик РАН
e-mail: [email protected]
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева
Ключевые слова: базилик, гуминовые препараты, регуляторы роста растений, химический состав, качество продукции.
Аннотация. Проведены исследования по влиянию гуминово-фульватного комплекса на рост и развитие растений базилика (Ocimum basilicum L.), накопление в зеленой массе эфирного масла. Исследования поведены на полях опытной станции Российского государственного аграрного университета - МСХА имени К.А. Тимирязева в 2017-2018 гг. Почва дерново-подзолистая с содержанием гумуса 2,2%, азота общего 35,7 мг/кг, Р2О5 235 мг/кг, калия 180 мг/кг, рН водной вытяжки 6,0. Обработка растений проведена гуминово-фульватным комплексом, который получен из сухой гумифицированной льняной костры замачиванием в 0,1 М растворе гидроксида калия в течение 2 часов при температуре 85-90 оС. После очистки препарата по данным химического анализа содержание гуминовых кислот составило 80-82 %, фульвокислот - 13-15 %, содержание калия в расчете на К2О - 4-5%. Гуминово-фульватный комплекс (ГФК) применяли путем 2-кратного опрыскивания растений, первый раз - в фазу проростков, повторно - через 3 дня. Использовали
15%-ный раствор ГФК, обработку проводили из расчета 3, 6, 9 л/га или 450, 900 и 1350 г/га по действующему веществу (ГФК). Расход рабочего раствора 300 л/га. Отмечено, что применение гуминово-фульватного комплекса вызывает увеличение динамики роста и развития растений базилика, содержание эфирного масла составляет 1,1-1,2%, сырой вес 0,9-1,1 кг/м2, сухой вес 250-280 г/м2. Рекомендуется проводить некорневую обработку растений базилика гуминово-фульватным комплексом в дозе 900 г/га для повышения в зеленой массе содержания эфирных масел.
Введение
Базилик использовался в течение многих тысячелетий как лекарственное растение в народной медицине для лечения головной боли, кашля, паразитарных заболеваний и нарушения функции почек. Эфирное масло базилика применяли в настойках, парфюмерии для нужд косметической и фармацевтической промышленности. Базилик относится к однолетним травянистым растениям, выращивается и используется практически во всех регионах с умеренным климатом как пряная культура, специи и свежая зелень [1]. Гуминовые и фульвокислоты как гимино-во-фульватный комплекс (ГФК) являются одними из наиболее распространенных органических компонентов, которые присутствуют в почвах, а растворимые компоненты обнаруживают в других средах, таких как ручьи, реки, озера и океаны. ГФК постоянно образуются в процессе разложения органического вещества в почве, а сам комплекс в почвах улучшает их физические, химические и биологические свойства [2, 3, 4]. Гуминовые и фульвокислоты играют чрезвычайно полезную роль в росте и развитии растений, их применяют в качестве дополнительного компонента в орагно-минеральных удобрениях. В проведенных ранее исследованиях было показано, что ГФК выступает в качестве позитивного регулятора роста растений и увеличивает динамику роста корневой системы, листьев и плодов [5], повышение урожайности овощных и зерновых культур [6].
Материалы и методы
Эксперимент проводили методом рандомизированных повторений в 4-кратной повторности для каждого варианта. Перед тестированием образцы дерново-подзолистой почвы в поверхностном слое (0-20 см) случайным образом были отобраны и определены агрохимические характеристики: гумус 2,2%, азот общий 35,7 мг/кг, содержание Р2О5 - 235 мг/кг, содержание калия - 180 мг/кг, рН водной вытяжки 6,0.
Опыты проводили с базиликом Любимчик, который относится к среднеспелым высокоурожайным сортам с периодом от всходов до начала хозяйственной годности 50-55 дней. Посев на рассаду проводили в апреле, пикировка в фазе 1-2 настоящих листьев. Рассаду высаживали в открытый грунт 28 мая в фазе 5-6 настоящих листьев. Схема посадки 25х25 см. Площадь делянки 2 м2, учетная площадь 1 м2. [7].
Экспериментальные исследования проводили по схеме:
Вариант 1 - контроль, обработка водой; вариант 2 (А2) - опрыскивание ГФК из расчета 450 г/га с расходом рабочего раствора 300 л/га; вариант 3 (А3) - опрыскивание ГФК из расчета 900 г/га с расходом рабочего раствора 300 л/га; вариант 4 - опрыскивание ГФК из расчета 1350 г/га с расходом рабочего раствора 300 л/ га. Гуминово-фульватный комплекс получен обработкой сухой гумифицированной льняной костры 0,1 М раствором гидроксида калия в течение 2 часов при температуре 85-90 оС. После очистки препарата по данным химического анализа в со-
ставе гуминово-фульватного комплекса содержание гуминовых кислот составило 80-82%, фульвокислот - 13-15%, содержание калия в расчете на К2О - 4-5%.
Для определения сухого веса образцы помещали в сушильный шкаф и выдерживали в течение 48 часов при температуре 70°C. Определение содержания эфирного масла проводили по ГОСТ 24027.2, метод 1. Определение хлорофилла проведено по ГОСТ 17.1.4.02-90. Уборку проводили на 30 день после посадки. Измерение хлорофилла проводили на измерителе хлорофилла SPAD 502 Plus.
Статистическую обработку данных проводили с помощью программного обеспечения SAS (Version 9.1) со значением P <0.05 [8].
Результаты и обсуждение
Наибольший интерес представляло изучение влияния разных доз препарата на динамику накопления эфирного масла в листьях и цветках базилика. Результаты по определению эфирного масла в листьях базилика в среднем за два года представлены рисунке 1а.
Из полученных данных следует, что обработка ГФК в концентрации до 1350 г/га повышает содержание эфирного масла до 23,5% относительно контроля. С учетом того, что сбор эфирного масла с 1 га составляет от 5 до 12 кг, то обработка гуминово-фульватным комплексом может существенно повысить сбор масла на 1,1-2,5 кг. При цене на мировом рынке за 1 кг масла базилика 350-400 евро, дополнительный доход может составить до 1000 евро с 1 га. Представляется нецелесообразным применять дозы ГФК больше 900 г/га, поскольку содержание эфирного масла в листьях и цветках практически не увеличивается с увеличением дозы до 1350 г/га. Такой эффект действия ГФК коррелирует с данными других авторов. Так эффективность действия органических соединений и органоминеральных удобрений на растения базилика и выход эфирного масла почти в 2 раза отмечали ранее в работах [9, 12, 13]. Также положительное влияние оказывали биопрепараты [10, 11].
Результаты по определению содержания сухого вещества представлены на рисунке 1б.
Динамика накопления сухого вещества свидетельствует о том, что применение гуминово-фульватного комплекса увеличивает концентрацию полезных компонентов в растениях базилика и сбор сухого вещества с 1 кв.м повышается на 9-12% относительно контроля.
б)
Рис. 1. а) Концентрация эфирного масла в базилике при обработке ГФК в дозе до 1350 г/га; б) содержание сухого вещества в надземной биомассе базилика
Относительно концентраций применяемого препарата также следует, что применение более высоких, чем 900 г/м2, доз не приводит к существенному увеличению сбора сухого вещества базилика. Необходимо отметить, что высота растений, длина корня и ширина листьев базилика, обработанных ГФК, также превышала показатели на контроле (рис. 2).
Интенсификация процессов роста и развития растений базилика может быть связана с увеличением концентрации хлорофилла в листьях. Данные по содержанию хлорофилла в листьях базилика с среднем за два года представлены на рис. 3.
а)
б)
в)
Рис. 2. а) Высота растений базилика (см) в зависимости от дозы ГФК; б) длина корня растений базилика (см) в зависимости от дозы ГФК; в) ширина листьев базилика (см) в зависимости от дозы ГФК
Рис. 3 Содержание хлорофилла (отн. ед.) в листьях базилика
Как следует из экспериментальных данных, применение ГФК повышало содержание хлорофилла в листьях до 11,0 отн.ед., а также, вероятно, снижало кинетику его деградации, как отмечали ранее [2]. Есть несколько мнений о механизмах действия гуминовых веществ, которые подразделяются на две группы: 1) прямое воздействие на растения и 2) косвенные механизмы, посредством воздействия на микроорганизмы в почве, поглощение питательных веществ из почвы, а также изменение физико-химических показателей почвы. Полученные нами результаты согласуются с результатами других исследователей [14, 15, 16]. Например, увеличение высоты растений многие авторы объясняют тем, что гуминовые вещества делают питательные вещества в почве легкодоступными для растений [17], способствуют повышению пористости почвы, оказывают существенное влияние на развитие корня, который в свою очередь может вызвать рост дополнительных побегов [18, 19], усиливают поглощение азота корнями растений [20]. Также по другим опубликованным данным, благоприятные эффекты гуминовой кислоты на рост и развитие растений объясняются его гормон-подобному способу действия, действию на метаболизм, в том числе интенсификацию клеточного дыхания, фотосинтеза, окислительного фосфорилирования, синтез белка и различных ферментативных реакций [21, 22, 23]. Предполагается, что механизм действия гуминовых кислот на рост растений идентичен растительным гормонам, однако до сих пор не однозначно не доказано, что гуминовые кислоты обладают гормоноподобным действием [23].
Заключение
Показано, что гуминово-фульватный комплекс в дозе 900 г/га положительно влияет на рост и развитие растений базилика, увеличивая в зеленой массе концентрацию эфирных масел. Рекомендуется гуминово-фульватный комплекс применять двукратно опрыскиванием растений. Первую обработку проводят в фазу проростков, повторно - через 3 дня. Для обработок применяют 15% раствор ГФК, обработку проводят из расчета 900 г/га по ГФК. Применение гуминово-фульватно-го комплекса вызывает увеличение динамики роста и развития растений базилика, содержание эфирного масла составляет 1,1-1,2%, сырой вес 0,9-1,1 кг/м2, сухой вес 250-280 г/м2.
Список литературы:
1. Omibeigi R. 1999 . Production of medicinal plants (In Persian). Astan qods press; pp: 1 - 50.
2. Nardi, S., D. Pizzeghello, and S. G. Pandalai. 2004. Rhizosphere: A communication between plant and soil. Recent Res. Development in Crop Sci.,1 (2): 349-360.
3. Varanini, Z., R. Pinton, H. D. Behnke, U. Luttge, K. Esser, J. W. Kadereit and M. Runge. 1995. Humic substances and plant nutrition. Progress in Botany: Structural botany, physiology, genetics and taxonomy. Geobotany, 56: 97-117.
4. Mikkelsen, R. L. 2005. Humic materials for agriculture, Davis, California, USA. Better Crops with Plant Food. 89 (3): 6-7.
5. Chen Y, C E Clapp, H Magen (2004) Mechanisms of plant growth stimulation by humic substances: the role of organic iron complexes. Japan Soc. Soil Sci. Plant Nutr. 50:1089-1095.
6. Nikbakht A, L Ancheng, E. Nemat-allah, X Yi Ping, K Mohsen, B Mesbah (2008) Effect of humic acid on plant growth, nutrient uptake and postharvest life of gerbera. J. Plant Nutr. 31:2155-2167.
7. Arnon, A. N. 1967. Method of extraction of chlorophyll in the plants. Agronomy Journal, 23:112-121.
8. SAS Institute, 1990. SAS Procedures Guide, Version 6, third ed. SAS Institute, Cary.
9 Khalid. A. Kh, Hendawy, S.F., and El-Gezawy, E. 2006. Ocimum basilicum L. Production under Organic Farming. Research Journal of Agriculture and Biological Sciences 2(1): 25-32.
10. Mahfouz, S.A. and M.A. Sharaf-Eldin. 2007. Effect of mineral vs. biofertilizer on growth, yield, and essential oil content of fennel (Foeniculum vulgare Mill.). Int. Agrophysics. 21: 361-366.
11. Mehnaz, S. and G. Lazarovits. 2006. Inoculation effects of Pseudomonas putida, Gluconacetobacter azotocaptans, and Azospirillum lipoferum on corn plant growth under green house conditions. Microbial Ecology. 51: 326-335.
12. Badran, F.S. and M.S. Safwat. 2004. Response of fennel plants to organic manure and bio-fertilizers in replacement of chemical fertilization. Egyptian J. Agric. Res., 82: 247-256.
13. Amin, I.S. 1997. Effect of bio-and chemical fertilization on growth and production of Coriandrum sativum, Foeniculum vulgare and Carum carvi plants. Annals Agric. Sci. Moshtohor. 35: 2327-2334.
14. Hemantaranjan, A., and Gray, O.K. 1988. Iron and Zinc nutrition of corn in an calcareous soil. Journal of Plant Nutrition 18(10): 2271-22261.
15. Sangee tha M, Singaram P,Uma.Devi, R.2006.Effect of lignite humic acid and fertilizer on yield of onion and nutrient availabitity.International Onion of soil sci .21,163.
16. Radpour, S., Sohani, A.R., and Rousta Nezhad, M.R. 2007. Effects of organic and inorganic elements on quantitative characteristics of tomato cultivars Mobil. The first National Congress of Tomato Processing Technology - January - Mashhad, Iran.
17. Abdel-Mawgoud, A. M. R., N. H. M, El- Greudy, Y. I. Helmy and S. M. Singer (2007). Responses of tomato plants to different rates of humic based fertilizer and NPK fertilization. J. Applied Sci. Research. 3(2):169-174.
18. Garcia M. C. V., F. S. Estrella, M. J. Lopez and J. Moreno (2008). Influence of compost amendment on soil biological properties and plants. Dynamic Soil, Dynamic Plant. 1. 1-9.
19. Mataroiev, I. A. (2002). Effect of humate on diseases plant resistance. Ch.Agri. J. 1:15-16.
20. Tattini, M., Bertoni, P., Landi, A., Traversim, M.L., 1991. Effect of humic acids on growth and biomass partitioning of container grown olive plants. Acta Horticulturae 294, 75-80.
21. Vaughan, D. and Malcom R.E. 1985. Influence of humic substances on growth and physiological processes. In: Vaughan, D., Malcom, R.E. (Eds.), Soil Organic Matter and Biological Activity, Martinus Nijhoff/ Junk W,Dordrecht, The Netherlands, pp.31: 37-76.
22. Chen Y., Aviad T., 1990. Effects of humic substances on plant growth. In: Humic substances in soil and crop sciences: selected readings (MacCarthy P., Clapp C., Malcolm R.L., Bloom P.R., eds). Am Soc Agron, Madison, WI, USA. pp. 161-186.
23. Muscolo, A., Felicim, M., Concheri, G., Nardi, S., 1993. Effect of earthworm humic substances on esterase and peroxidase activity during growth of leaf explants of Nicotiana plumbaginifiolia. biology and Fertility of Soils 15, 127-131.
References:
1. Omibeigi R. Production of medicinal plants (In Persian). Astanqods press, 1999, pp. 1 - 50.
2. Nardi S., Pizzeghello D., Pandalai S. G. Rhizosphere: A communication between plant and soil. Recent Research Development in Crop Scence, 2004, Vol. 1 (2), pp. 349360.
3. Varanini Z., Pinton R., BehnkeH. D., Luttge U., Esser K., Kadereit J. W., Runge M. Humic substances and plant nutrition. Progress in Botany: Structural botany, physiology, genetics and taxonomy. Geobotany, 1995, Vol.56, pp. 97-117.
4. Mikkelsen R. L. Humic materials for agriculture. Better Crops with Plant Food, 2005, Vol. 89 (3), pp. 6-7.
5. Chen Y, Clapp C. E., Magen H. Mechanisms of plant growth stimulation by humic substances: the role of organic iron complexes. Japan Soc. Soil Sci. Plant Nutr., 2004, Vol.50, pp.1089-1095.
6.Nikbakht A., Ancheng L., Nemat-allah E., Ping X. Yi., Mohsen K., Mesbah B. Effect of humic acid on plant growth, nutrient uptake and postharvest life of gerbera. J. Plant Nutr., 2008, Vol.31, pp. 2155-2167.
7. Arnon A. N. Method of extraction of chlorophyll in the plants. Agronomy Journal, 1967, Vol. 23, pp. 112-121.
8.SAS Institute. SAS Procedures Guide, Version 6, third ed. SAS Institute, Cary, 1990.
9. Khalid A. Kh., Hendawy S.F., El-Gezawy E. Ocimum basilicum L. Production under Organic Farming. Research Journal of Agriculture and Biological Sciences, 2006, Vol. 2(1), pp. 25-32.
10. Mahfouz S. A., Sharaf-Eldin M. A. Effect of mineral vs. biofertilizer on growth, yield, and essential oil content of fennel (Foeniculum vulgare Mill.). Int. Agrophysics,2007, Vol. 21, pp. 361-366.
11. Mehnaz S., Lazarovits G. Inoculation effects of Pseudomonas putida, Gluconacetobacter azotocaptans, and Azospirillum lipoferum on corn plant growth under green house conditions. Microbial Ecology, 2006, Vol. 51, pp. 326-335.
12. Badran F. S., Safwat M. S. Response of fennel plants to organic manure and bio-fertilizers in replacement of chemical fertilization. Egyptian J. Agric. Res., 2004, Vol.
82, pp. 247-256.
13. Amin I. S. Effect of bio-and chemical fertilization on growth and production of Coriandrum sativum, Foeniculum vulgare and Carumcarvi plants. Annals Agric. Sci. Moshtohor, 1997, Vol. 35, pp. 2327-2334.
14. Hemantaranjan A., Gray O. K. Iron and Zinc nutrition of corn in a calcareous soil. Journal of Plant Nutrition,1988, Vol. 18(10), pp. 2271-22261.
15.Sangeetha M., Singaram P., Uma Devi R. Effect of lignite humic acid and fertilizer on yield of onion and nutrient availabitity. International Onion of soil sci., 2006, Vol. 21,163 p.
16.Radpour S., Sohani A. R., Rousta Nezhad M. R. Effects of organic and inorganic elements on quantitative characteristics of tomato cultivars Mobil. The first National Congress of Tomato Processing Technology - January - Mashhad, Iran, 2007.
17. Abdel-Mawgoud A. M. R., El- Greudy N. H. M, HelmyY. I., Singer S. M. Responses of tomato plants to different rates of humic based fertilizer and NPK fertilization. J. Applied Sci. Research, 2007, Vol. 3(2), pp. 169-174.
18. Garcia M. C. V., Estrella F. S., Lopez M. J, Moreno J. Influence of compost amendment on soil biological properties and plants. Dynamic Soil, Dynamic Plant, 2008, Vol.1, pp. 1-9.
19.Mataroiev I. A. Effect of humate on diseases plant resistance. Ch. Agri. J., 2002, Vol.1, pp. 15-16.
20. Tattini M., Bertoni P., Landi A., Traversim M. L.Effect of humic acids on growth and biomass partitioning of container grown olive plants. Acta Horticulturae, 1991, Vol. 294, pp. 75-80.
21. Vaughan D., Malcom R. E. Influence of humic substances on growth and physiological processes. Soil Organic Matter and Biological Activity, 1985, pp. 37-76.
22. Chen Y., Aviad T. Effects of humic substances on plant growth. Humic substances in soil and crop sciences: selected readings. American Society of Agronomy and Soil Sciences, 1990, pp. 161-186.
23. Muscolo A., Felicim M., Concheri G., Nardi S. Effect of earthworm humic substances on esterase and peroxidase activity during growth of leaf explants of Nicotiana plumbaginifiolia. Biology and Fertility of Soils, 1993, Vol. 15, pp. 127-131.
Influence of the humic-fulvate complex on growth, development and quality of basil production (Ocimumbasilicum L.)
Belopukhov Sergey Leonidovich, Doctor of Science (Agriculture), Professor, the Chair of Chemistry
e-mail: [email protected]
Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education the Russian State Agrarian University - the Moscow Agricultural Academy named after K. A. Timiryazev
Hamidreza Bayat, postgraduate student, the Chair of Chemistry
e-mail: [email protected]
Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education the Russian State Agrarian University -the Moscow Agricultural Academy named after K.A. Timiryazev
Baybekov RaviT Fayzrakhmanovich, Doctor of Science (Agriculture), Professor, the Soil Science, Geology and Landscape Study Chair, Academician of the Russian Academy of Sciences
e-mail: [email protected]
Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education the Russian State Agrarian University - the Moscow Agricultural Academy named after K. A. Timiryazev
Keywords: basil, humic preparations, plant growth regulators, chemical composition, product quality
Abstract. Studies on the influence of the humic-fulvate complex on the growth and development of basil plants (Ocimumbasilicum L.), and the accumulation of essential oil in the green mass have been carried out. The investigations were conducted in the fields of the experiment station of the Russian State Agrarian University - the Moscow Agricultural Academy named after K. A. Timiryazev in 2017-2018. The soil of the experimental plot was sod-podzolic, the humus content was 2.2%, total nitrogen 35.7 mg / kg, P2O5 - 235 mg / kg, potassium 180 mg / kg, pH of the aqueous extract 6.0. The plants were treated with a humic-fulvate complex, which was produced from a dry humified flax waste by soaking in a 0.1 M potassium hydroxide solution for 2 hours at a temperature of 85-90 °C. According to chemical analysis after purification of the preparation the content of humic acids was 80-82%, fulvic acids - 13-15%, potassium content per K2O - 4-5%. The humic-fulvate complex (HFC) was used by spraying the plants 2 times, the first time in the seedling phase, andfor a second time -3 days after. A 15% solution of HFC was used. The treatment was carried out at the rate of 3, 6, 9 l / ha or 450, 900 and 1350 g / ha for the active substance (HFC). The flow rate of the working solution was 300 l / ha. It has been found that the use of the humic-fulvate complex contributes to an increase in the dynamics of growth and development of basil plants, the content of essential oil is 1.1-1.2%, green weight 0.9-1.1 kg / m2, dry weight - 250-280 g / m2. Foliar treatment of basil plants is recommended to be carried out with a humic-fulvate complex in a dose of 900 g / ha to increase the content of essential oils in the green mass.
