CC BY
26
УДК 633.15:631.81.095.337(470.40/.43) DOI: 10.24411/1029-2551-2020-10057
ВЛИЯНИЕ КРЕМНИЙСОДЕРЖАЩИХ ПРЕПАРАТОВ НА ФОРМИРОВАНИЕ УРОЖАЙНОСТИ ЗЕРНА КУКУРУЗЫ
С.А. Семина, д.с.-х.н., И.В. Гаврюшина, к.б.н., Е.В. Никулина
Пензенский государственный аграрный университет, e-mail: seminapenza@rambler.ru
Представлены результаты исследований по влиянию различных видов кремнийсодержащих препаратов и сроков некорневой обработки на формирование урожайности зерна раннеспелого гибрида кукурузы, которые были проведены в 2018-2019 гг. в Пензенской области. Установлено, что некорневая обработка препаратами с кремнием способствовала увеличению длины початка на 2,7-4,2 см или 18,2-28,0% по сравнению с обработкой водой. Более озерненные початки получены при двукратной обработке препаратом НаноКремний, прибавка составила 26,7%. При применении Келик Калий-Кремний и Микровит-6 Кремний озерненность початка увеличилась на 14,1-19,6%. При фолиарной обработке посевов в фазе пяти листьев препаратами Келик Калий-Кремний и Микровит-6 Кремний, а также в вариантах с двукратной обработкой НаноКремний и Келик Калий-Кремний масса зерна с початка возросла на 23,3-26,7% по сравнению с вариантом без препарата. Применение препарата Келик Калий-Кремний в фазе пяти листьев способствовало увеличению урожайности зерна на 2,32 т/га, а в фазе семи-восьми листьев кукурузы - на 1,56 т/га или 34,0% по сравнению с обработкой водой. При двукратном опрыскивании прирост составил 1,80 т/га. Листовая обработка НаноКремний в фазе пяти листьев кукурузы позволила получить дополнительно 1,62 т/га зерна или 35,7% по отношению к без препарата. Опрыскивание посевов в фазе семи-восьми листьев кукурузы обеспечило рост урожайности зерна на 1,49 т/га, а двукратная обработка - на 2,64 т/га. В вариантах с обработкой посевов препаратом Микровит-6 Кремний прирост урожайность зерна составил 1,95-2,28 т/га.
Ключевые слова: кремний, кукуруза, початок, зерно, структура, урожайность, Пензенская область.
INFLUENCE OF SILICON-CONTAINING DRUGS ON THE FORMATION OF CORN GRAIN YIELD
Dr.Sci. S.A. Semina, Ph.D. I.V. Gavryushina, E.V. Nikulina
Penza State Agrarian University, e-mail: seminapenza@rambler.ru
The results of research on the influence of various types of silicon-containing preparations and the timing of non-root processing on the formation of grain yield of early-maturing maize hybrid which was conducted in 2018-2019 in the Penza region are presented. It was found that non-root treatment with silicon preparations contributed to an increase in the length of the cob by 2.7-4.2 cm or 18.2-28.0% compared to water treatment. More moistened ears were obtained by double treatment with NanoSilicon, the increase was 26.7%. When using Kelik Potassium-Silicon and Microvit-6 Silicon, the water content of the ear increased by 14.1-19.6%. When foliar treatment of crops in the five-leaves phase with Kelik Potassium-Silicon and Microvit-6 Silicon, as well as in variants with two-time treatment with NanoSilicon and Kelik Potassium-Silicon, the weight of grain from the cob increased by 23.3-26.7% compared to the variant without the drug. The use of the drug Kelik Potassium-Silicon in the five-leafphase contributed to an increase in grain yield by 2.32 t/ha, and in the seven-eight-leaf phase of maize-by 1.56 t/ha or 34.0% compared with water treatment. When sprayed twice, the increase was 1.80 t/ha. Sheet processing with NanoSilicon in the five-leafphase of maize allowed to obtain an additional 1.62 t/ha of grain, or 35.7% in relation to without the drug. Spraying crops in the phase of seven or eight maize leaves provided an increase in grain yield by 1.49 t/ha, and double processing-by 2.64 t/ha in variants with treatment of crops with Microvit-6 Silicon, the increase in grain yield was 1.95-2.28 t/ha.
Keywords: silicon, corn, cob, grain, structure, yield, the Penza region.
В современном земледелии актуальным является поиск путей повышения продуктивности агро-биогеоценоза. При этом большое значение уделяется различным приемам обработки растений экологически безопасными препаратами, которые стиму-
лируют рост и развитие растений, повышают их продуктивность и устойчивость к стрессам. Одним из путей решения этой задачи является использование кремнийсодержащих соединений [1]. Кремний является биофильным элементом, участвую-
щим в ряде физиологических и биохимических процессов и способствующим повышению урожайности и качества растительной продукции. Установлено, что кремний в оптимальных дозах способствует лучшему обмену в тканях азота и фосфора, повышает потребление бора и ряда других элементов; обеспечивает снижение токсичности избыточных количеств тяжелых металлов [2-4]. Оптимизация кремниевого питания растений приводит к увеличению площади листьев и создает благоприятные условия для биосинтеза пластидных пигментов. В таких условиях у растений формируются более прочные клеточные стенки, в результате чего снижается опасность полегания посевов, а также поражения их болезнями и вредителями [3, 5-6]. При этом положительный эффект кремния особенно заметен у растений в стрессовых условиях [7-11]. Установлено, что оптимизация кремниевого питания повышает эффективность фотосинтеза и активность корневой системы [1, 6]. Немаловажным для агропромышленного комплекса страны является и готовность к использованию в растениеводстве материалов, полученных с применением элементов нанотехнологий. Использование кремнийсодержащих препаратов, в которых кремний находится в виде наночастиц, способствует наибольшему усвоению питательных элементов растением [12-14]. Растения могут поглощать низкомолекулярные кремниевые кислоты и их анионы не только через корневую систему, но и через поверхность листьев, если опрыскивать их кремний-содержащими растворами [15-16]. При этом перенос кремния идет в ткани, которые в большей степени подвержены стрессу. Важно отметить, что поглощение кремния листьями составляет около 30-40%, тогда как через корневую систему - не превышает 1-5%. Накопление кремния в эпидермисе и проводящих тканях стебля, листьев, корней и оболочки зерен позволяет растениям выживать в условиях действия абиотических и биотических стрессов [1]. При листовой обработке большинство элементов попадает непосредственно на поверхность листьев растения.
Цель исследования - изучить влияние видов и сроков применения кремнийсодержащих препаратов для некорневой обработки на формирование урожайности зерна раннеспелого гибрида кукурузы в условиях лесостепи Среднего Поволжья.
Объект и методы исследования. Исследования проводили в 2018-2019 гг. в условиях ЗАО «Кон-стантиново» Пензенского района Пензенской области на черноземе выщелоченном тяжелосуглинистом, имеющем следующую агрохимическую характеристику: содержание гумуса - 5,1-5,3%; ^ел. - 105-112; P2O5 - 108-126; К2О - 148-157 мг/кг почвы; pHкa - 5,30-5,41. Полевой опыт был заложен в четырехкратной повторности в соответствии с об-
щепринятыми методиками [17-18]. Изучали препараты (фактор А) Келик Калий-Кремний (1,5 л/га), НаноКремний (150 г/га), Микровит-6 Кремний (0,5 л/га) и в контроле проводили обработку водой. В препаратах содержание кремния составило: Келик Калий-Кремний - 10%; НаноКремний - 50%; Мик-ровит-6 Кремний - 13%. Кремний содержится в форме хелатов в препаратах Келик Калий-Кремний и Микровит-6 Кремний, а НаноКремний - это препарат с частицами активного кремния размером от 0,005 мкм. Некорневую обработку проводили в фазе 5 листьев, 7-8 листьев и двукратную обработку в фазе 5 и 7-8 листьев кукурузы (фактор В). Площадь делянок второго порядка 28 м2. Под первую предпосевную культивацию внесли минеральные удобрения в норме №0Р60К60. Объект исследования -раннеспелый гибрид кукурузы РОСС 191 МВ (ФАО 190). Посев проводили с междурядьями 70 см. Густоту стояния растений (70 тыс. шт./га) формировали в фазе полных всходов. Предшественник - озимая пшеница по чистому пару. Дозы препаратов взяты из рекомендаций производителя.
Анализ погодных условий показал, что вегетация 2018 г. проходила при недостаточной влаго-обеспеченности на фоне умеренно низкой температуры воздуха. Недостаточное количество активных температур воздуха и низкая влагообеспеченность (гидротермический коэффициент (ГТК) за период вегетации 0,017-0,77) не способствовали полной реализации потенциала гибрида и получению высокого урожая зерна кукурузы. Вегетационный период 2019 г. проходил при повышенной температуре воздуха, осадки выпадали неравномерно. Гидротермический коэффициент варьировал от 0,35 до 0,77 и лишь в первой декаде августа составил 4,73, что положительно повлияло на формирование урожайности зерна.
Результаты. При возделывании кукурузы на зерно важное место отводится количеству развитых початков на растениях. Проведенными исследованиями установлено, что на процесс формирования генеративных органов оказывало влияние как применение препаратов, содержащих кремний, так и погодные условия периода вегетации. Так в условиях недостаточных тепло и влагообеспеченности вегетации 2018 г. во всех вариантах опыта сформировалось по одному початку на растение. При достаточной обеспеченности теплом в 2019 г. отмечено увеличение количества развитых початков при применении препаратов с кремнием. В среднем за два года наблюдений при некорневой обработке крем-нийсодержащими препаратами количество развитых початков на 100 растений увеличилось на 13,321,8% по сравнению с обработкой водой (таблица).
Наибольший стимулирующий эффект отмечен при применении препарата НаноКремний. Опрыскивание препаратом в фазе 7-8 листьев способство-
Элементы структуры урожайности зерна, среднее за 2018-2019 гг
Вид препарата Срок обработки Число початков на 100 растений, шт. Початок
Длина, см Число зерен в початке, шт. Масса зерна с початка, г Выход зерна с початка, %
Без препарата (обработка водой) 5 листьев 119 14,8 461 56,9 75,4
7-8 листьев 120 14,8 460 57,0 75,4
5 листьев + 7-8 листьев 119 15,0 460 57,0 75,5
Келик Калий-Кремний 5 листьев 140 18,3 527 72,1 81,4
7-8 листьев 138 17,6 539 65,7 79,1
5 листьев + 7-8 листьев 140 19,2 550 70,3 79,8
НаноКремний 5 листьев 143 16,9 562 64,6 78,1
7-8 листьев 136 18,7 572 65,3 78,2
5 листьев + 7-8 листьев 145 19,0 584 73,2 79,2
Микровит-6 Кремний 5 листьев 141 17,5 531 70,4 79,6
7-8 листьев 142 17,7 533 65,1 79,2
5 листьев + 7-8 листьев 141 19,0 525 68,1 75,3
вало увеличению количества початков на 13,3% к варианту с обработкой водой. Применение препарата в фазе 5 листьев и двукратная обработка были практически равноценны, прирост початков на 100 растений составил 24-26 штук или 20,2-21,8% по сравнению с вариантом без препарата. Несколько меньшие результаты получены при фолиарной обработке препаратом Келик Калий-Кремний. Опрыскивание в фазе 5 листьев и бинарное применение препарата позволило увеличить количество початков на 17,6%, а обработка в фазе 7-8 листьев -на 15,0%. Обработка препаратом Микровит-6 Кремний на всех вариантах опыта способствовала увеличению количества початков на 100 растений кукурузы на 18,3-18,5%.
Изучаемые агроприемы оказали положительное влияние на высоту прикрепления нижнего развитого початка. В годы исследований применение крем-нийсодержащих препаратов способствовало закладке нижнего развитого початка на большей высоте, которая превышала варианты с обработкой водой на 15-21 см и была вполне достаточной для уборки кукурузоуборочными комбайнами без потерь.
Количество зерен в определенной степени зависит от длины початка. Морфологический анализ показал, что в среднем за годы исследований линейные размеры початка в вариантах с кремнийсодержащи-ми препаратами увеличились на 2,7-4,2 см или 18,228,0%. Лучшие результаты в оба года проведения исследований наблюдали на вариантах двукратной обработки растений препаратами с кремнием. Увеличение длины початка составило 4,0-4,2 см по сравнению с обработкой водой. В 2019 г. увеличение длины початков на всех вариантах листовой обработки растений кукурузы препаратами с кремнием, составило 1,3-2,9 см или 8,9-18,7%. Лучшие показатели зафиксированы на вариантах применения препаратов Келик Калий-Кремний и НаноКремний в фазе 7-8 листьев кукурузы и двукратной фолиарной обработки растений. В вариантах с Микровит-6 Кремний отмечено увеличение длины початка на
1,3-2,3 см. В менее теплообеспеченном 2018 г. листовая обработка препаратами с кремнием способствовала увеличению длины початка на 2,1-6,1 см, а лучшие результаты получены при двукратной фоли-арной обработке растений.
Важным элементом структуры урожайности является количество зерен в початке. Выявлено, что в 2018 году применение всех препаратов с кремнием привело к увеличению озерненности початка. Наиболее озерненными были початки при двукратной листовой обработке препаратом НаноКремний. Количество полноценных зерен в початке на этом варианте составило 603 штуки при 396 зернах на варианте с обработкой водой. Применение Келик Калий-Кремний увеличило количество зерен в початке на 91-135 штук, а максимальная прибавка получена на варианте с двукратной обработкой посевов. Микровит-6 Кремний обеспечил прибавку зерен в початке 40-90 штук, и лучший результат получен при применении этого препарата в фазе 78 листьев кукурузы. В условиях вегетации 2019 г. выделились варианты с применением Микровит-6 Кремний, обеспечившие прирост количества зерен 10,6-15,0%, а лучшие результаты получены при двукратной обработке препаратом. НаноКремний и Келик Калий-Кремний большую эффективность проявили при применении в фазе 7-8 листьев кукурузы, прибавка составила 11,4-12,7% по сравнению с обработкой водой. В среднем за два года опыта более озерненные початки получены при двукратной обработке препаратом НаноКремний. Прибавка к варианту с обработкой водой составила 26,7%. Применение препарата в фазе 5 листьев способствовало увеличению озерненности початка на 21,7%, а в фазе 7-8 листьев кукурузы - на 24,3%. Опрыскивание растений препаратом Келик Калий-Кремний в фазе 5 листьев увеличило озерненность початка на 14,3%. Применение этого препарата в фазе 7-8 листьев кукурузы способствовало получению прибавки 17,4%, а при двукратной обработке прирост количества зерен составил 19,6%. Обработ-
Урожайность зерна кукурузы, т/га
ка посевов Микровит-6 Кремний привела к увеличению озерненности початка на14,1-15,9%.
Урожайность в значительной степени определяется густотой стояния, количеством початков на растении и массой зерна с одного початка. Установлено, что наиболее полновесный початок получен при фолиарной обработке посевов в фазе пяти листьев препаратами Келик Калий-Кремний и Микровит-6 Кремний, а также в вариантах с двукратной обработкой НаноКремний и Келик Калий-Кремний. Прибавка к варианту с обработкой водой варьировала от 23,3 до 26,7%. По выходу зерна с початка лучшими были варианты с использованием препаратов с кремнием, способствующие увеличению выхода зерна с початка на 3,6-6,0%, но значимых различий как по видам препаратов, так и по срокам применения не выявлено.
Основным количественным признаком, складывающимся из отдельных компонентов и характеризующим эффективность применяемого технологического приема, является урожайность зерна. Полученные результаты свидетельствуют, что изучаемые препараты лучше проявили свои антистрессовые и адаптогенные свойства в условиях повышенных температур вегетации 2019 г. Все варианты с применением кремнийсодержащих препаратов обеспечили прибавку урожайности (рисунок). Применение в фазе 5 листьев препарата НаноКрем-ний способствовало увеличению урожайности зерна на 2,50 т/га, или 41,7%, а в фазе 7-8 листьев - на
2,31 т/га по сравнению с вариантом без препарата (рисунок). Лучший результат был получен при двукратной обработке препаратом НаноКремний, прибавка зерна составила 4,25 т/га. При фолиарной обработке посевов препаратом Келик Калий-Кремний в фазе 5 листьев урожайность возросла на 3,37 т/га по сравнению с вариантом с обработкой водой, а при применении препарата в фазе 7-8 листьев - на 2,24 т/га. На фоне двукратной обработки получено дополнительно 2,24 т/га зерна. Применение препарата Микровит-6 Кремний в фазе 5 листьев и фазе 7-8 листьев было равноценным и способствовало увеличению урожайности зерна на 3,82 т/га. Бинарная обработка препаратом способствовала увеличению урожайности на 3,24 т/га по отношению к варианту с обработкой водой.
В менее благоприятном по условиям вегетации 2018 г. лучшие результаты получены при обработке посевов препаратом Келик Калий-Кремний. Так, фолиарная обработка в фазе 5 листьев обеспечила прибавку урожайности зерна 1,26 т/га, или 40,6% к варианту с опрыскиванием водой, а в фазе 7-8 листьев - 0,87 т/га, или 27,6%. При двукратной обработке препаратом урожайность зерна возросла на 1,37 т/га, или 43,9%. При использовании препарата НаноКремний прирост урожайности варьировал от 0,66 т/га при применении препарата в фазе 7-8 листьев кукурузы, до 1,03 т/га - в варианте с двойной обработкой. Листовая обработка в фазе 5 листьев кукурузы препаратом Микровит-6 Кремний способ-
ствовала увеличению урожайности зерна на 0,74 т/га, или 23,9% по сравнению с обработкой водой, в фазе 7-8 листьев - на 0,90 т/га, или 28,6%, а двукратное использование - на 0,83 т/га, или 26,6%.
В среднем за два года наблюдений применение препарата Келик Калий-Кремний в фазе 5 листьев способствовало увеличению урожайности зерна на 2,32 т/га, а в фазе 7-8 листьев кукурузы - на 1,56 т/га, или 34,0% по сравнению с обработкой водой. При двукратном опрыскивании прирост составил 1,80 т/га. Применение препарата НаноКремний в фазе 5 листьев кукурузы позволило получить дополнительно 1,62 т/га зерна, или 35,7% по отношению к варианту с водой. Фолиарная обработка посевов в фазе 7-8 листьев кукурузы обеспечила рост урожайности зерна на 1,49 т/га, а двукратная обработка - на 2,64 т/га. В варианте с обработкой в фазе 5 листьев препаратом Микровит-6 Кремний прирост урожайность зерна составил 2,28 т/га, а в фазе 7-8 листьев и при двукратном применении прибавка составила 43,0% к вариантам с обработкой водой.
Таким образом, фолиарная обработка крем-нийсодержащими препаратами способствует увеличению количества развитых початков на растении. Более озерненные початки получены при двукратной листовой обработке препаратом НаноКремний, прибавка к варианту с водой составила 26,7%. При фолиарной обработке Келик Калий-Кремний и Микровит-6 Кремний озерненность початка увеличилась на 14,117,4%. При листовой обработке посевов в фазе пяти листьев препаратами Келик Калий-Кремний и Микровит-6 Кремний, а также в вариантах с двукратной обработкой НаноКремний и Келик Калий-Кремний масса зерна с початка увеличилась на 23,3-26,7%. На фоне фолиарной обработки препаратами урожайность зерна возросла на 1,56-2,64 т/га, а лучший антистрессовый эффект обеспечила двукратная обработка НаноКремний и применение Микровит-6 Кремний и Келик Калий-Кремний в фазе пяти листьев кукурузы.
Литература
1. Матыченков В.В. Роль подвижных соединений кремния в растениях и системе почва-растение: дисс. д.б.н. -М.: ООО «Петроруш», 2008. - 313 с.
2. Матыченков В.В., Бочарникова Е.А., Аммосова Я.М. Влияние кремниевых удобрений на растения и почву // Агрохимия, 2002, № 2. - С. 86-93.
3. Матыченков, И.В. Взаимное влияние кремниевых, фосфорных и азотных удобрений в системе почва-растение: автореф. дисс. к.б.н. - М.: Копицентр «ЧЕРТЕЖ.ру», 2014. - 20 с.
4. Бочарникова Е.А., Пахненко Е.П., Матыченков В.В., Матыченков И.В. Влияние оптимизации кремниевого питания на устойчивость ДНК ячменя // Вестник Московского университета. Серия 17. Почвоведение, 2014, № 2. - С. 40-43.
5. Кемечева М.Х., Роль кремниевых удобрений в повышении продуктивности риса на луговых почвах левобережья р. Кубань: дисс к.с-х.н. - Майкоп, 2003. - 132 с.
6. Epstein E. The anomaly of silicon in plant biology // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 1994, V. 91. - Р. 11-17.
7. Epstein E. Silicon: its manifold roles in plants // Annals of Applied Biology, 2009. - Р 155-160.
8. Добрева Н.И., Габдрахманов И.Х., Дорожкина Л.А. Применение регуляторов роста и силипланта для повышения урожайности зерновых и снижения пестицидной нагрузки // Нива Поволжья, 2014, № 1(30). - С. 42-48.
9. Павловская Н.Е., Бородин Д.П., Хорошилова А.А., Яковлева И.В. Изучение действия нанокремния на фотосинтетическую продуктивность яровой пшеницы // Вестник Алтайского государственного аграрного университета, 2017, № 7(153). - С. 12-18.
10. Дорожкина Л.А., Караваев В.А., Гунар Л.Э., Поддымкина Л.М. Циркон и силиплант - антистрессовые и ро-стрегулирующие препараты // Плодородие, 2016, № 2. - С. 13-15.
11. Gong H.J., Zhu X.Y., Chen K.M., Wang S.M., Zhang C.L., Silicon alleviates oxidative damage of wheat plants in pots under drought // Plant Science, 2005, 169. - Р. 313-321).
12. Сушилина М.М., Монькина А.И. Нанотехнологии в растениеводстве и сельском хозяйстве // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева, 2011, №3 (11). - С. 42-44.
13. Gumilar T.A., Prihastanti E., Haryanti S. Utilization of Waste Silica and Chitosan as Fertilizer Nano Chisil to Improve Corn Production in Indonesia / International Workshop on Intelligent Information Technology, 2017, V. 23, Is. 3. - Р. 2447-2449.
14. Левкина А.Ю., Солодовников А.П., Линьков А.С., Алексенко С.С. Повышение продуктивности и качества озимой пшеницы при применении комплексных минеральных удобрений // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, 2019, № 3(35). - С. 110-122.
15. Логинов С.В., Петриченко В.Н. Изучение кремнийорганического препарата Энергия-М // Агрохимический вестник, 2010, № 2. - С. 22-23.
16. Петриченко В.Н., Туркина О.С. Изучение регуляторов роста растений и микроудобрений при выращивании столовых корнеплодов // Агрохимический вестник, 2013, № 3. - С. 28-30.
17. Доспехов Б.А. Методика опытного дела (с основами статистической обработки результатов). - М.: Агропром-издат, 1985. - 351 с.
18. Методические рекомендации по проведению полевых опытов с кукурузой. - Днепропетровск: Городская типография № 3, 1980. - 54 с.
