CC BY
5УДК: 58.02.
Екатерина Раисовна Резванова Лилия Мунировна Сафиуллина 2
',2 Башкирский государственный педагогический университет им. Акмуллы, Россия, Уфа
'Kate. Reka@mail. ru, 2saflilya@mail.ru
Автор, ответственный за переписку: Екатерина Раисовна Резванова,
Kate. Reka@mail. ru
ВЛИЯНИЕ ПОЛИМЕРНОГО ГИДРОГЕЛЯ НА ПРОРАСТАНИЕ СЕМЯН БАКЛАЖАНА (SOLANUM MELONGENA) НА ГЛИНЯНОМ СУБСТРАТЕ
Аннотация. На современном этапе развития мира перед нами стоит множество глобальных проблем, которые в будущем могут оказать сильное негативное воздействие как на окружающую нас среду, так и на самих людей. Одним из самых главных вопросов сейчас является продовольственный кризис, который может наступить из-за нехватки как пищевых продуктов в достаточном количестве, так и из-за нарушения плодородия почв в результате антропогенного воздействия. И поэтому задачей, которая сейчас ставится перед развитием аграрной промышленности, является улучшение показателей физических свойств субстратов, на которых произрастают культуры растений, чего можно добиться добавлением полимерного гидрогеля в субстрат. В данной работе исследуется возможность использования полимерного гидрогеля на безжизненном субстрате для проращивания сельскохозяйственных культур. Эксперименты показали, что добавление полимерного гидрогеля в безжизненный субстрат глины увеличивало показатели процента всхожести семян в более, чем 2 раза (на 52%), а также увеличивало длину корневой системы в 2 раза (на 1,98 см).
Ключевые слова: глина, полимерный гидрогель, безжизненные субстраты, баклажан, всхожесть, длина корней
Ekaterina R. Rezvanova \ Lilia M. Safiullina2
',2 Bashkir State Pedagogical University named after Akmulla", Ufa, Russia
'Kate.Reka@mail.ru
2saflilya@mail.ru
Corresponding author: Ekaterina R.Rezvanova, Kate.Reka@mail.ru
INFLUENCE OF POLYMERIC HYDROGEL ON THE GERMINATION OF EGGPLANT (SOLANUM MELONGENA) SEEDS ON A CLAY SUBSTRATE
Abstract. One of the most important issues at the present time is the food crisis, which may arise due to a lack of food in sufficient quantities, and due to insufficient soil fertility as a result of anthropogenic impact. Therefore, the current challenge for the potential agricultural industry is to improve the physical properties of the substrates on which crops are grown, which can be achieved by adding a polymer hydrogel to the substrate. In this work, the possibility of using a polymer hydrogel on a lifeless substrate for the germination of agricultural crops is investigated. Experiments have shown that the addition of polymer hydrogel to a lifeless clay substrate increased the percentage of seed germination by more than 2 times (by 52%), and also increased the length of the root system by 2 times (by 1.98 cm)
Key words: clay, polymer hydrogel, lifeless substrates, eggplant, germination, root length
С интенсификацией сельскохозяйственного производства появляются все новые
технологии, продукты, аппаратура и новые задачи и вопросы, которые требуют решения, связанных с повышением урожайности и плодородия почвы, а также с минимизацией пагубного воздействия на экологию сельскохозяйственных территорий. Одной из задач, которая сейчас ставится перед развитием аграрной промышленности, является улучшение показателей физических свойств субстратов, на которых произрастают культуры растений. Эта задача касается негативных процессов при обильном использовании территорий земли, которые приводят к непосредственной деградации почв: эрозия, дегумификация, переуплотнение, несбалансированность химических и физических свойств и так далее [2]. В связи с этим появляется потребность в исследованиях по возможности роста продуктивности земледелия. В агрегатопонике глину, в виде субстрата, не используют, так как она не соответствует требованиям, которые предъявляются при данном методе выращивания растений. Субстрат должен обладать следующими свойствами: легко пропускать воздух и раствор, хорошо смачиваться им; не вступать в химическое соединение с растворенными веществами; иметь слабокислую или нейтральную реакцию; не препятствовать развитию корневой системы и удерживать растение в вертикальном положении [1]. Однако одним из вариантов оптимизации физических свойств глины может являться использование полимерных гидрогелей. Полимерный гидрогель - это система из длинных полимерных цепей, которые сшиты между собой в единую сетчатую структуру, чаще всего на основе сополимера акриламида и различных сомономеров. Их часто используют в сельском хозяйстве, поскольку такие полимеры обладают особенностью быстро набухать, удерживая при этом во много раз превосходящее свой собственный вес количество воды с растворенными в ней питательными элементами, к тому же при взаимодействии с водой частицы полимерного гидрогеля набухают, разрыхляя субстрат [3]. Такое исследование поможет изучить потенциальную возможность лучшего закрепления растениями в грунт за счет влияния на плотность субстрата, не препятствуя развитию корневой системы, а также получения достаточного количества кислорода и воды с минимизацией инфильтрации и испарения для нормального роста культуры растения.
Материалы и оборудование:
1. Баклажаны «Мурзик» - сорт скороспелых видов бакалажана. Предназначен для культивирования в средней полосе на территории Сибири, Урала для открытого грунта или пленочных укрытий;
2. Полимерный гидрогель - система из длинных полимерных цепей, которые сшиты между собой в единую сетчатую структуру. На основе сополимера акриламида и различных сомономеров;
3. Глиняный субстрат - состоит из мельчайших частиц размером 0,001-0,01 мм, поэтому она очень плотная и тяжелая. Глина является самым прочным гидроизолятором -водонепропускаемость является одним из ее качеств.
4. Пластиковые стаканчики в количестве 25 штук на опыт.
Ход экспериментальной части:
За день до постановки опыта семена скороспелого сорта баклажана «Мурзик» выкладывали на чашку Петри с фильтровальной бумагой и вымачивали водопроводной водой.
На следующий день ставили сам эксперимент, который состоял из 2 постановок: контроль (глина без гидрогеля) и экспериментальный опыт (глина с добавлением гидрогеля). Для эксперимента было использовано по 25 пластиковых стаканчиков с глиной, куда высаживались семена. В контроль засыпалось 30 грамм глины, в эксперимент - 29 грамм соответственно. Также добавляли 1 грамм полимерного гидрогеля марки «Долина плодородия» российского производства и хорошо перемешивали для равномерного распределения гидрогеля в субстрате. В каждый образец помещали по одному семени. В контроль добавляли по 30 мл воды, в эксперимент добавляли в 1,5 раза больше воды за счет впитывающей способности полимерного гидрогеля. Исследование проводилось в
лабораторных условиях в течение 25 суток при комнатной температуре (23±3°С) и освещении 12/12 ч светло-темного цикла. Добавление воды происходило по мере необходимости.
В результате измеряли длину корней, длину проростков, биомассу каждого проростка, жизнеспособность и процент всхожести семян. Число взошедших семян определяли по формуле:
А = с/В х 100%,
где А - число взошедших семян, В - количество семян, взятых для проращивания, с -количество проросших семян.
В результате эксперимента было выявлено, что добавление полимерного гидрогеля в глину способствовало ее разрыхлению, что делало глину менее плотной и позволяло растениям получать больше кислорода и воды, поскольку проростки могли брать влагу из гидрогеля. Это позволило баклажанам нормально расти и развиваться, закрепляясь в субстрат и развивая корневую систему.
Всхожесть семян на глине составила 44%, а на глине с полимерным гидрогелем 96%. Исходя из диаграммы 1 можно сделать вывод о том, что совместное использование безжизненного субстрата глины с полимерным гидрогелем увеличивает процент взошедших семян - на 52 %, то есть процент всхожести увеличился в 2,2 раза в сравнении с контрольной группой.
Диаграмма 1
Сравнение показателей всхожести семян баклажана контроля и эксперимента
120
100 96 80 60 40 20 0
Процент всхожести семян, % ■ Контроль ■ Эксперимент
По данным таблицы 1 можно увидеть, что длина проростков и их биомасса не сильно изменились, поскольку растения прорастали в одинаковых температурных и световых условиях, которые не влияли на их развитие. Однако длина корней, в сравнении с контролем, увеличилась почти в 2 раза (на 1,98 см). Корневая система в глиняном субстрате не развита, в эксперименте отмечается улучшения корневого развития, в том числе и боковых корней. Это можно объяснить тем, что полимерных гидрогель уменьшил плотность субстрата, что способствовало его разрыхлению, а также лучшей аэрации, водонасыщению и минимизации испарения.
Таблица 1
Результаты измерений
1. № опыта 2. Длина 3. Длина 4. Длина 5. Длина 6. 7.
надземной надземной подземной подземной Биомасса Биомасса
части части части части растения, растения,
растения, растения, см растения, растения, гр гр
см (эксперимен см см (контроль (эксперме
(контроль) т) (контроль) (экспериме нт) ) нт)
1 2,7 5,6 2,5 3,1 0,046 0,050
2 1,5 3,6 0,9 3,6 0,039 0,054
3 2,6 5,8 3,9 4,1 0,06 0,089
4 2,1 3,7 5 2,4 0,078 0,069
5 2,3 2,5 5,3 1,3 0,056 0,043
6 1,3 4,8 3,6 5,6 0,043 0,095
7 1,4 4,8 1,8 2,3 0,044 0,056
8 <0,2 4,5 <0,2 3,3 <0,005 0,062
9 <0,2 5,1 <0,2 3,9 <0,005 0,097
10 <0,2 4,3 <0,2 2,6 <0,005 0,078
11 <0,2 3,9 <0,2 4,4 <0,005 0,097
12 0 4,1 0 2,6 0 0,055
13 0 3,7 0 3,2 0 0,065
14 0 5,7 0 4,6 0 0,086
15 0 4,4 0 2,5 0 0,091
16 0 3,9 0 2,4 0 0,058
17 0 3,4 0 3,8 0 0,068
18 0 3,8 0 4,3 0 0,077
19 0 3,7 0 5,2 0 0,094
20 0 3,2 0 2,9 0 0,051
21 0 3,4 0 2,9 0 0,059
22 0 3,8 0 5 0 0,101
23 0 3,7 0 1,3 0 0,053
24 0 4,1 0 4,8 0 0,091
25 0 0 0 0 0 0
Диаграмма 2
Сравнение средних показателей измерений длины корней и проростов контроля
и эксперимента
4,5
3,94
Длина корней, см Длина проростков, см
■ Контроль ■ Эксперимент
Диаграмма 3
Сравнение средних показателей измерений биомассы контроля и эксперимента
0,08
0,072
Биомасса, гр ■ Контроль ■ Эксперимент
Жизнеспособность баклажанов в контроле хуже, по сравнению с экспериментом. Ростки маленькие и хилые, в эксперименте же она нормальные, здоровые. На листьях были отмечены коричневые пятна и небольшая скрученность, что говорит о недостатке некоторых элементов питания, необходимых для нормального роста и развития растения.
Таким образом, исследование показало, что добавление полимерного гидрогеля в безжизненный субстрат глины увеличивало показатели процента всхожести семян в более, чем 2 раза (на 52%), а также увеличивало длину корневой системы в 2 раза (на 1,98 см). Показатели измерений длины проростков и биомассы растений не показали значительной разницы эксперимента с опытом, возможно следует провести более длительное исследование. Полученные результаты позволяют рекомендовать разработанную методику для внедрения в практическое использование с целью повышения всхожести урожая на агрегатопонике и при рекультивации бержизненых субстратов.
Заключение
1. Эксперименты показали, что добавление полимерного гидрогеля в безжизненный субстрат глины увеличивало показатели процента всхожести семян в более, чем 2 раза, а также увеличивало длину корневой системы.
3. Полученные результаты позволяют рекомендовать разработанную методику для внедрения в аграрной промышленности с целью повышения всхожести урожая на агрегатопонике.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Алиев Э.А. Выращивание овощей в гидропонных теплицах. - 2-е изд. - Киев: Урожай, 1985. - 160 с.
2. Арефьев А. Н., Кузина Е. Е., Кузин Е. Н. Изменение плодородия почв. - Пенза: РИО ПГСХА, 2013. - 290 с.
3. Максимова Ю. Г., Максимова А. Ю., Демакова В. А., Будников В. И. Влияние гидрогелей полиакриламида на микрофлору почвы // Вестник Пермского университета. -Пермь: ПГНИУ, 2010. - С. 49.
4. Наумов П. В., Щербакова Л. Ф., Околелова А. А. Оптимизация влагообеспеченности почв с помощью полимерных гидрогелей // Известия НВ АУК. 2011. №4.
5. Махкамова Д. Н. Содик;ова Ш. А., Усмонова З. Т.А. Бентонитовая глина, её физико-химическая характеристика и применение в народном хозяйстве // Universum: технические науки. 2019. №6 (63).
REFERENCES
1. Aliev E.A. Growing vegetables in hydroponic greenhouses. - 2nd ed. - Kyiv: Harvest, 1985. - 160 p.
2. Arefiev A. N., Kuzina E. E., Kuzin E. N. Changes in soil fertility. - Penza: RIO PGSKhA, 2013. - 290 p.
3. Maksimova Yu. G., Maksimova A. Yu., Demakova V. A., Budnikov V. I. Influence of polyacrylamide hydrogels on soil microflora // Bulletin of the Perm University. - Perm: PGNIU, 2010. - S. 49.
4. Naumov P. V., Shcherbakova L. F., Okolelova A. A. Optimization of soil moisture supply using polymer hydrogels. Izvestiya NV AUK. 2011. No. 4.
5. Makhkamova D. N. K., Sodikova Sh. A., Usmonova Z. T. A. Bentonite clay, its physical and chemical characteristics and application in the national economy // Universum: technical sciences. 2019. No. 6 (63).
Информация об авторах
Е.Р. Резванова - студент, лаборант;
Л.М. Сафиуллина — кандидат биологических наук, доцент.
Information about the authors
E.R. Rezvanova - student, laboratory assistant;
L.M. Safiullina - Candidate of Biological Sciences, associate professor.
