CC BY
54
МИКРОЭЛЕМЕНТЫ И МИКРОУДОБРЕНИЯ
УДК 631.81.095.337
ВЛИЯНИЕ ХЕЛАТНЫХ МИКРОУДОБРЕНИЙ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАСТЕНИЕВОДЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ
Э.Ш. Закиров, Р.Н. Сагитова, к.х.н., И.А. Гайсин, д.с.-х.н., М.А. Тихонова
Казанская государственная сельскохозяйственная академия, e-mail: kgau-agro@mail.ru
Показано, что применение хелатных микроудобрений значительно изменяло качество растениеводческой продукции: в зерне злаковых культур повышается содержание белка, в картофеле - крахмала, в корнеплодах столовой свеклы и моркови снижается количество нитратов. Оптимизируя питание растений можно не только повышать качество урожая, но и существенно снизить риск накопления загрязняющих веществ.
Ключевые слова: микроудобрения, предпосевная обработка, урожай, качество продукции.
INFLUENCE OF CHELATE MICROFERTILIZERS ON YIELD AND QUALITY OF PLANT PRODUCTION
E.Sh. Zakirov, PhD. R.N. Sagitova, Dr. Sci. I.A. Gaysin, M.A. Tikhonova
Kazan State Agrarian Academy, e-mail: kgau-agro@mail.ru
It's shown that application of chelate microfertilizers rather improves plant production quality: albumin content in cereal crops grain increases, starch content - in potato, nitrates' content in carrot and beet decreases. Optimization of plant nutrition can as improve harvest quality rather decrease risk of pollutants accumulation.
Keywords: microfertilizers, presowing treatment, harvest, production quality.
Высокая эффективность хелатных микроэлементов (ЖУСС) при разных способах их использования отмечена в исследованиях, проведенных во многих областях Российской Федерации. Так, применение медь-борного ЖУСС в норме 2-5 л/т для предпосевной обработки семян яровой пшеницы увеличивает урожайность до 25% [1]. В Ростовской области получены результаты по эффективности некорневой подкормки озимой пшеницы 0,15% рабочими растворами ЖУСС-1 и ЖУСС-2. При этом прибавки урожая зерна составили 5,3 и 6,1 ц/га при урожайности на контроле - 51,2 ц/га [2]. Ряд исследователей [3-5] свидетельствует о роли микроудобрений в повышении содержания белков и уменьшении количества N03 в 2-3 раза в продукции растениеводства. В полевых опытах кафедры агрономической и биологической химии РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева использование молибденово-кислого аммония в 2 раза снижало содержание нитратов в корнеплодах столовой свеклы и в 1,5 раза в корнеплодах моркови [6]. В исследованиях С.А. Ильина и Н.И. Благовещенского [7] установлено, что применяемые микроэлементы повышали содержание крахмала в зерне злаковых и в клубнях картофеля. В работе О.С. Новиковой с соавторами [4], борная добавка повысила содержание водорастворимых углеводов в моркови, а в смеси вики с овсом замедлила синтез целлюлозы.
В процессе фотосинтеза у боробеспеченных растений увеличивается содержание аминокислот и уменьшается содержание органических кислот, усиливается синтез амидов, аминокислот и белков [8]. По мнению М.Я. Школьника [9], влияние цинка на синтез белка в большей степени осуществляется через цинксодержащий фермент глутаматдегидро-геназу. Имеются данные о положительном влиянии цинка на конформацию белков [10]. Таким образом, весь сложный цикл включения азота в молекулу белков зависит от обеспеченности растений микроэлементами.
При накоплении в растениях нитратов, в присутствии природных вторичных аминов, начинается последовательные реакции, которые могут индуцировать у теплокровных организмов развитие онкологических заболеваний [11]. Поэтому одним из основных критериев оценки качества продукции является содержание в них нитратов.
Томат - одна из немногих культур, которая накапливает наименьшее количество нитратов в основной продукции по сравнению со шпинатом, свеклой, редисом, салатом [11]. ПДК для томата защищенного грунта составляет 300 мг/га. Несмотря на то, что содержание нитратов в плодах томата в условиях опыта было ниже ПДК в 6-12 раз, двукратная подкормка растений ЖУСС обеспечивала снижение показателя по сравнению с контролем в
1,6-1,7 раза. Наиболее существенным понижение было для 0,1% концентрации CuВMo ЖУСС и обеих концентраций ЖУСС-1 (табл. 1).
Для раннего картофеля ПДК нитратов в клубнях установлен на уровне 250 мг/кг. Как видно из таблицы 2, на контроле в вариантах с предпосевной обработкой семян медным купоросом и ЖУСС-1 содержание нитратов в клубнях было близко к значениям ПДК, тогда как использование препарата ЖУСС-2 в норме 25 и 50 мл/т обеспечило снижение показателя.
Некорневая обработка посадок картофеля ЖУСС-2 понизила содержание нитратов в товарной части урожая, при этом наиболее выраженный положительный эффект достигнут от двукратного использования этого состава с максимальной концентрации рабочего состава (табл. 3).
Микроэлементы, прежде всего медь и бор, оказывают выраженное положительное влияние на крахмалистость клубней [1, 4]. Предпосадочная обработка ЖУСС способствовала росту крахмали-стости клубней с опережающим эффектом от обработки ЖУСС-2 в норме 25 мл/т. В данном варианте отмечался и максимальный уровень товарности продукции.
Применение медь-борного ЖУСС способствовало увеличению крахмалистости клубней по сравнению с контролем при использовании ЖУСС-1 дважды за вегетацию с 0,05% концентрацией раствора.
Положительное влияние микроэлементов на качество продукции вполне закономерно и объяснимо. Например, медь, изменяя активность и направленность действия ферментов фосфорного и углеводно-
го обмена, оказывает положительное влияние на биосинтез углеводов и их передвижение [12]. Бор, благодаря особому строению электронных оболочек атома, может вступать в соединения с атомами почти всех химических элементов, вследствие чего он участвует в образовании и поддержании структуры межмолекулярных и надмолекулярных комплексов биополимеров, прежде всего белков, НК, липидов и полисахаридов [13]. Под воздействием бора возрастает не только интенсивность фотосинтеза в листьях, но и отток углеводов к корням и репродуктивным органам в период формирования семян и накопления в них крахмала [4, 9].
Л.В. Донченко и В.Д. Надыкта [11] классифицируют микроэлементы по воздействию на организм человека следующим образом: 1. металлы, необходимые в питании человека и животных (Со, Си, О", Mn, Mo, N1, Бе, 2п, Се, Б, I, 8е, 81, V); 2. металлы, имеющие токсикологическое значение(Л8, Са, РЬ, Сг, N1, Си, Со, Мп, Мо, Ве, Б, 8е, 8п, Т1, V, Ра, 2п).
При этом следует отметить, что 10 из перечисленных элементов отнесены к обеим группам. В связи с этим необходим контроль за содержанием микроэлементов в компонентах окружающей среды и прежде всего в растениях, являющихся основным источником большинства химических элементов для живых организмов.
Элементный химический состав растений, будучи генетически запрограммированным и поэтому относящимся к величинам константным, определяет постоянный спрос растений на тот или иной элемент. В силу того, что отношения между спросом и предложением редко бывают гармоничными,
1. Соде ржание нитратов в плодах томатов при применении различных ЖУСС
Вариант Концентрация, Содержание нитратов, мг/кг Урожайность, кг/м2
% 1 обработка 2 обработка 1 обработка 2 обработка
Контроль - 41,6 41,6 1,97
СиВМо ЖУСС 0,05 47,0 41,5 2,97 2,99
СиВМо ЖУСС 0,10 34,7 24,4 2,38 2,39
ЖУСС-1 0,05 41,6 26,0 2,56 2,78
ЖУСС-1 0,10 26,5 25,0 1,95 2,44
НСР05 0,11 0,15
2. Урожайность и качество клубней картофеля при использовании ЖУСС для обработки __клубней___
Вариант Содержание Сбор крахмала, Товарность Урожайность,
крахмала, % нитратов, мг/кг т/га т/га
на сырое вещество
Контроль 12,1 210,2 3,1 78,3 25,5
Медный купорос 12,2 205,1 3,3 82,6 26,9
ЖУСС-1, 25 мл/т 12,4 210,8 3,5 86,1 28,2
ЖУСС-1, 50 мл/т 12,3 221,7 3,3 85,7 27,0
ЖУСС-1, 250 мл/т 12,4 247,5 3,5 84,6 28,6
ЖУСС-2, 25 мл/т 13,0 152,5 4,4 91,8 33,8
ЖУСС-2, 50 мл/т 12,5 189,3 3,8 86,6 30,5
ЖУСС-2, 250 мл/т 12,7 242,1 3,9 88,2 30,8
НСР05 1,2-2,9
3. Урожайность и качество клубней картофеля при некорневом внесении ЖУСС
Вариант Концентрация, Содержание Сбор крахмала, Товарность Урожайность,
% крахмала, % на нитратов, мг/кг т/га т/га
сырое вещество
Контроль 13,44 98,3 2,56 87,74 19,02
1 обработка
ЖУСС-1 0,05 13,64 99,6 2,71 90,29 19,89
0,1 13,33 98,9 2,59 79,84 19,47
ЖУСС-2 0,05 13,22 64,4 2,54 84,40 19,20
0,1 13,24 92,9 3,00 86,32 22,68
2 обработка
ЖУСС-1 0,05 13,71 98,1 2,90 93,24 21,13
0,1 13,47 99,3 2,70 90,70 20,03
ЖУСС-2 0,05 13,26 90,9 2,76 86,73 20,80
0,1 13,32 89,7 3,19 94,64 23,96
НСР05 1,2-1,7
4. Содержание тяжелых металлов в клубнях картофеля сорта Белоярский при использо-
5. Содержание ТМ в корнеплодах столовой свеклы при использовании ЖУСС для не-
Вариант Zn Pd Cd ^
Контроль 3,6 7,9 0,19 0,35 0,45
Медный купорос, 0,05% 3,0 8,8 0,18 0,30 0,31
ЖУСС-1, 0,05% 2,4 4,8 0,15 0,20 0,24
ЖУСС-1, 0,1% 2,9 7,5 0,32 0,23 0,45
ЖУСС-1, 0,5 3,1 7,7 0,19 0,24 0,23
ЖУСС-2, 0,05% 3,5 8,0 0,28 0,25 0,28
ЖУСС-2, 0,1% 3,4 9,5 0,27 0,25 0,45
ЖУСС-2, 0,5% 4,1 7,8 0,28 0,29 0,21
ПДК 5,00 10,00 0,50 0,30 0,20
НСР05 0,92 2,02 0,12 0,08 0,12
Вариант Zn Pd Cd ^ № ^
Контроль 3,40 9,54 0,46 0,01 0,11 0,57 0,02
ЖУСС-1, 0,25% 3,40 8,58 0,48 0,03 0,11 0,60 0,02
3,51 8,01 0,44 0,02 0,10 0,54 0,02
4,61 8,14 0,43 0,01 0,10 0,53 0,02
ЖУСС-1, 0,33%
ЖУСС-1, 0,5
ЖУСС-2, 0,25% 2,96 7,79 0,36 0,01 0,08 0,45 0,01
3,62 8,40 0,36 0,01 0,08 0,44 0,01
ЖУСС-2, 0,33%
ЖУСС-2, 0,5% 3,18 7,57 0,27 0,01 0,12 0,59 0,01
ПДК 5,00 10,00 0,50 0,30 0,20 0,50 0,2
дефицит или избыток химических элементов оказывает влияние на стабильность химического состава растений.
Оптимизация состава применяемых удобрений в различных почвах позволяет избежать нежелательных изменений в химическом составе растений и получаемой продукции. С другой стороны, удобрения и другие средства химизации усиливают техногенную нагрузку на окружающую среду, т.к. с удобрениями (особенно фосфорными и органическими) поступают многочисленные примеси, содержащие тяжелые металлы (ТМ).
Какова же роль хелатных микроудобрений в общем фоне техногенного загрязнения? Возможно их применение поможет регулировать содержание микроэлементов, способствуя получению нормированной по элементному составу продукции растениеводства? Для решения этих вопросов мы определяли содержание ТМ в продукции, выращенной с применением полифункциональных составов ЖУСС.
В большинстве вариантов с обработкой клубней ЖУСС уровень содержания ТМ понизился. Особо выделялся вариант с использованием 0,05% раствора ЖУСС-1, применение которого привело к достоверному снижению содержания в клубнях ТМ по сравнению с контролем (табл. 4).
Опыт по изучению влияния некорневого опрыскивания полифункциональными составами посадок картофеля в фазе «бутонизация - цветение» проводили на серой лесной почве, которая характеризовалась как среднеобеспеченная подвижными формами бора (0,36-0,56 мг/кг), меди (2,1-1,38 мг/кг) и бедная молибденом (0,176-0,182 мг/кг).
Использование препаратов ЖУСС не привело к повышению уровня накопления ТМ выше значений ПДК в клубнях картофеля. При этом заметно снижалось содержание меди, цинка, свинца, кадмия, хрома на вариантах с применением ЖУСС-1 для обработки клубней (табл. 4).
Интересные результаты получены в опыте по некорневой подкормке столовой свеклы сорта Бордо 237. Опрыскивание проводили в фазе вилочки и в фазе линьки корня (3-4 пары листьев) в концентрациях рабочего состава, приведенных в таблице 5. Исследования проводили на высокоокультурен-ной серой лесной почве, которая характеризовалась, как бедная подвижными формами молибдена (0,16-0,20 мг/кг) и следует обратить внимание, как очень богатая подвижная формами меди (5,4-9,1 мг/кг) и бора (1,3-1,6 мг/кг).
6. Содержание меди и молибдена в урожае яровой пшеницы при использовании
Вариант Зерно Солома
Cu Mo Cu Mo
Контроль 3,1 0,31 1,1 0,35
ЖУСС-2, 2 л/т 3,9 0,33 1,5 0,37
ЖУСС-2, 4 л/т 4,1 0,36 1,7 0,39
ЖУСС-2, 6 л/т 4,4 0,37 1,9 0,40
НСР05 0,32 0,03 - -
ПДК 5,00 1,00 - -
7. Содержание микроэлементов
Вариант Норма, Cu Mo B Zn Co Mn Ni
л/т мг/кг абсолютно-сухого вещества
Контроль - 12,39 0,22 17,26 28,29 0,15 65,85 0,17
ЖУСС-6 1 11,87 0,27 14,42 36,93 0,21 22,09 0,20
ЖУСС-6 2 11,38 0,37 14,67 36,95 0,26 21,38 0,19
ЖУСС-6 4 11,03 0,36 14,49 35,69 0,31 39,86 0,24
ЖУСС-2 2 13,75 0,25 18,03 30,17 0,25 31,24 0,29
ЖУСС-2 4 11,28 0,29 17,96 35,91 0,27 28,97 0,21
ЖУСС-2 6 11,97 0,22 17,73 31,29 0,20 22,39 0,18
Фундазол 2** 14,56 0,29 20,56 35,91 0,26 47,22 0,32
Концен- Недоста- До До До 20 До До 20 -
трация в точная 3-5 0,2 0,1-
кормах* 0,25
Опти- 5-20 0,2- 20-60 0,25- 20-60 -
мальная 2,5 1
Избы- Более Более Более Более Более -
точная 20 2,5 60 1 60
Примечание: * по В.В. Ковальскому [17]; ** норма в кг/т.
Данные таблицы 5 свидетельствуют, что возделывание столовой свеклы на почвах типичных для приусадебных участков чревато загрязнением продукции никелем. Содержание ртути в корнеплодах контрольного варианта было на уровне допустимых концентраций. Применение препаратов ЖУСС значительно снизило накопление цинка и свинца в продукции. Эти факты свидетельствуют, что микроэлементы препаратов ЖУСС существенно влияют на проницаемость клеточных мембран и поступление элементов в растения, о чем свидетельствует и П.И. Анспок [3].
Обзор литературных и экспериментальных данных по содержанию некоторых элементов в сельскохозяйственных культурах показал, что пределы колебаний могут достигать двух порядков в зависимости от условий выращивания [4] и биологических особенностей растений [6].
Против избыточного поступления элементов растения имеют защитные барьеры: на границах «почва - корень», «корень - стебель», «стебель - репродуктивные органы». Больше всего ТМ накапливаются в корнях, минимальное их количество находится в репродуктивных органах. Распределение металлов в органах растений носит отчетливо выраженный ак-ропетальный характер (корни, стебель, листья, пло-
ды), свидетельствующий о наличии у растений защитного механизма, который препятствует поступлению тяжелых металлов из корней в надземные органы. Эта тенденция слабее проявляется на почвах с нормальным содержанием металлов и сильнее с избыточным [15]. Однако по результатам следующего опыта [16] медь, преимущественно концентрировалась в зерне яровой пшеницы (содержание ее в 2,5-3 раза больше, чем в соломе), содержание молибдена в зерне и соломе - почти равны (табл. 6). Вероятнее всего данный факт объясняется тем, что обеспеченность растений этими элементами была ниже оптимального, т.к. культура возделывалась на почве (серой лесной), бедной подвижными формами молибдена и среднеобеспеченной - медью, и вполне закономерно, что в условиях дефицита микроэлементы, в первую очередь, поступают в семена и наиболее растущие части растений.
Предпосевная обработка семян яровой пшеницы ЖУСС-2 повысила содержание меди и молибдена как в зерне, так и в соломе. При этом по мере увеличения нормы имелась тенденция повышения их содержания в продукции, однако эти данные были в пределах нормы как для человека, так и для животных.
Опыты с яровой викой проводили на серой лесной почве, бедной подвижными формами молибдена и среднеобеспеченной медью и бором. Анализ показывает, что микроудобрения способствовали повышению содержания молибдена, цинка и кобальта (табл. 7), однако концентрации этих элементов оставались в пределах оптимальных значений для животных.
Следует отметить, что содержание марганца в зеленой массе контроля было в избыточном количестве. В вариантах с применением микроудобрений отмечалось стабильное понижение марганца (почти и более чем в 2 раза) до уровня оптимальных значений. Содержание бора повысилось под действием Фундазола и, что особенно примечательно, неборсодержащего ЖУСС-6 (Си-Со), а медь-молибденового препарата. Последнее, возможно, объясняется синергизмом между медью и бором, о чем свидетельствует Б.А. Ягодин [15]. Концентрация меди в зеленой массе большинства вариантов понизилась, но оставалась в пределах оптимальных значений. Аналогичные результаты положительного влияния хелатных форм микроудобрений на показатели качества урожая выявлены и на других сельскохозяйственных культурах.
Таким образом, оптимизируя питание растений путем использования хелатных форм микроудобрений можно не только повысить качественные характеристики, но и существенно снизить риск накопления чужеродных веществ в растениеводческой продукции выше ПДК.
Литература
1. Гайсин И.А., Муртазин М.Г. Хелатные микроудобрения ЖУСС на посевах яровой пшеницы // Агрохимический вестник, 2006, № 4. - С. 2-4.
2. Дрогачев Н.Е., Омельченко Н.П. Изучение эффективности использования хелатных форм микроудобрений марки ЖУСС-1, ЖУСС-2 в условиях Ростовской области // Отчет о выполнении научно-исследовательской работы, 2002.
3. Анспок П.И. Микроудобрения. - Л.: Агропромиздат, 1990. - 272 с.
4. Новикова О.С. и др. Эффективность бора в составе аммиачной селитры // Химизация в сельском хозяйстве, 1991, № 5. - С. 10.
5. Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия. - М.: Колос, 2002. - 584 с.
6. Ильин С.А., Благовещенский Н.И. Картофель в Татарии. - Казань: Таткнигоиздат, 1970. - 192 с.
7. Абуталыбов М.Г. Физиологическое значение микроэлементов в жизни растительного организма // Тезисы докладов 3-го Всесоюзного совещания по микроэлементам. - Баку: Изд-во АН Азер. ССР, 1958. - С. 49-50.
8. Школьник М.Я. Микроэлементы в жизни растений. - Л.: Наука, 1974. - 323 с.
9. Шеуджен А.Х. Биохимия. - Майкоп: ГУРИПП «Адыгея», 2003. - 1028 с.
10. Донченко Л.В., Надыкта В.Д. Безопасность пищевой продукции. - М.: Пищепромиздат, 2001. - 525 с.
11. Шеуджен А.Х., Алешин Н.Е., Морозов Ю.А. и др. Роль меди в жизни растений и применение медных удобрений в рисоводстве. - Краснодар, 1997. - 27 с.
12. Шерстнев Е.А., Шнеер В.С. Состав и матричная активность хроматина корней гороха при борной недостаточности / Физиологическая роль микроэлементов у растений. - Л.: Наука, 1970. - 72 с.
13. Ягодин Б.А. Тяжелые металлы и здоровье человека // Химия в сельском хозяйстве, 1995, № 4. - С. 18-20.
14. Ягодин Б.А. Кольцо жизни // Агрохимический вестник, 1998, № 2. - С. 2-5.
15. Муртазин М.Г., Хисамеева Ф.А., Сагитова Р.Н. Стимулирующее и защитное действие препаратов ЖУСС при обработке семян // Агрохимический вестник, 2006, № 4. - С. 7-8.
16. Ковальский В.В., Андрианова Г.А. Микроэлементы в почвах СССР. - М.: Наука, 1970. - 179 с.
References
1. Gaysin I.A., Murtazin M.G. Chelated microfertilizers JUSS at spring wheat sowings // Agrochemical herald, 2006, №
4. - P. 2-4.
2. Drogachev N.E., Omel'chenko N.P. A study of the effectiveness of the use of chelated microfertilizers JUSS-1 and JUSS-2 in terms of the Rostov region // Report on the implementation of the scientific-research experimental work, 2002.
3. Anspok P.I. Micronutrient fertilizers. - L.: Agropromizdat, 1990. - 272 p.
4. Novikova O.S. et al. Efficacy of boron in the composition of ammonium nitrate // Chemization in agriculture, 1991, №
5. - P. 10.
5. Yagodin B.A., Zhukov Yu.P., Kobzarenko V.I. Agrochemistry. - M..: Kolos, 2002. - 584 p.
6. Ilyin S.A., Blagoveshchenskiy N.I. Potatoes in Tatarstan. - Kazan: Tatknigoizdat, 1970. - 192 p.
7. Abutalybov M.G. The physiological significance of trace elements in the life of the plant organism // Abstracts of the 3rd All-Union Conference on micronutrients. - Baku: Publishing House of the Academy of Sciences of Azer. SSR, 1958. - P. 49-50.
8. Shkolnik M.Ya. Microelements in the life of plants. - L.: Science, 1974. - 323 p.
9. Sheudzhen A.Kh. Biochemistry. - Maikop: GURIPP "Adygea," 2003. - 1028 p.
10. Donchenko L.V., Nadykta V.D. Food safety. - M.: Pishchepromizdat, 2001. - 525 p.
11. Sheudzhen A.Kh., Aleshin N.E., Morozov Yu.A. et al. Role of copper in the life of plants and the application of copper fertilizer in rice growing. - Krasnodar, 1997. - 27 p.
12. Sherstnev E.A., Schneier V.S. Matrix composition and activity of chromatin pea roots with boric failure / physiological role of micronutrients in plants. - L.: Sciences, 1970. - 72 p.
13. Yagodin B.A. Heavy metals and human health // Chemicals in Agriculture, 1995, № 4. - P. 18-20.
14. Yagodin B.A. Life ring // Agrochemical herald, 1998, № 2. - P. 2-5.
15. Murtazin M.G., Khisameeva F.A., Sagitova R.N. Stimulating and protective effect of preparations for seed treatment JUSS // Agrochemical herald, 2006, № 4. - P. 7-8.
16. Kowalski V.V., Andrianov G.A. Microelements in soils of the USSR. - M.: Science, 1970. - 179 p.
УВАЖАЕМЫЕ АВТОРЫ!
Убедительная просьба не забывать указывать в сопроводительном письме к направляемой рукописи статьи следующее предложение: «Авторы согласны на передачу опубликованной в журнале «Агрохимический вестник» работы для размещения в сети интернет на базе электронной библиотеки Российского индекса научного цитирования (РИНЦ)».
