CC BY
157DOI:10.24411/2225-2584-2020-10142 УДК 631.81; 631.559
ВЛИЯНИЕ САПРОПЕЛЯ, БИОГУМУСА И БУРОГО УГЛЯ РАЗЛИЧНОЙ СТЕПЕНИ ДИСПЕРСНОСТИ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ И
СТРУКТУРУ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ
способных интенсифицировать производство
И.М. СУХАНОВА, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник (e-mail: [email protected])
Е.А. ПРИЩЕПЕНКО, кандидат сельскохозяйственных наук, руководитель института
Р.Р. ГАЗИЗОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, заместитель руководителя института
Л.М.-Х. БИККИНИНА, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник
М.М. ИЛЬЯСОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник
Татарский научно-исследовательский институт агрохимии и почвоведения ФИЦ Казанский научный центр РАН
ул. Оренбургский тракт, д.20 а, г. Казань, 420059, Российская Федерация
Резюме. В условиях вегетационного опыта проведены исследования макро - и наноструктурных суспензий сапропеля, биогумуса и бурого угля для предпосевной обработки семян по фону 1 внесения минеральных удобрений и фону 2 - комплексного использования минеральных удобрений и диатомита на серой лесной почве. Выявлено влияние обработок семян и внесения в почву удобрений и диатомита на урожайность и структуру ярового ячменя. Эффективной для повышения урожайности оказалась предпосевная обработка наноструктурным сапропелем. Прибавка к обычной аналогичной суспензии по минеральному фону с диатомитом и по минеральному фону составила соответственно 10,7 и 20,3%. Диффузная пропитка семян суспензиями нанобиогумуса увеличила урожай на 13,5 и 16,3%, а использование наноугля - на 6,4 и 16,8% соответственно указанным фонам. Внесение диатомита и минеральных удобрений в почву было эффективнее внесения в почву чисто минеральных удобрений, но разница по урожайности ячменя между вариантами с макро- и наноструктурными суспензиями по фону NPK оказалась выше. Самое крупное и выполненное зерно отмечено по фону с использованием диатомита и минеральных удобрений с предпосевной обработкой семян наноуглем. Совместное использование минеральных удобрений и диатомита при внесении в почву положительно отразилось на длине и количестве зерен колоса, массе 1000зерен, биомассе растений. Наноструктурные суспензии как биокатализаторы, обладая биологически активными свойствами и пролонгированным действием на биологические объекты, обеспечили лучшие по сравнению с обработкой макросуспензиями показатели урожайности и структуры урожая ярового ячменя.
Ключевые слова: сапропель, биогумус, бурый уголь, диатомит урожайность и структура.
Для цитирования: Суханова И.М., Прищепенко Е.А., Газизов Р.Р., Биккинина Л.М.-Х., Ильясов М.М. Влияние сапропеля, биогумуса и бурого угля различной степени дисперсности на продуктивность и структуру ярового ячменя //Владимирский земледелец. 2020. №.4. С. 33-36. DOI:10.24411/2225-2584-2020-10142.
Первоочередная задача АПК - поиск и внедрение новых экологически безопасных и экономически рентабельных удобрений,
высококачественной продукции растениеводства при сохранении и воспроизводстве почвенного плодородия [1,2]. С целью снижения издержек сельхозтоваропроизводителей необходимо снизить объемы использования дорогостоящих минеральных удобрений в пользу недорогих местных сырьевых ресурсов [3]. Как альтернативные источники удобрений с невысокими дозами использования можно рассматривать диатомит, бурый уголь, биогумус и сапропель - вещества, созданные самой природой и экологически безопасные по своему составу.
В сотрудничестве с учеными Научно-исследовательского инновационно-прикладного центра «Наноматериалы и нанотехнологии» ФГБОУ ВПО Казанский национальный исследовательский технологический университет впервые получен бурый уголь, сапропель и биогумус в ультрадисперсном состоянии. Изучаются их свойства и разрабатываются приемы, способы и технологии применения в различных отраслях сельского хозяйства.
Цель исследований - выявление эффективности удобрительных суспензий различной степени дисперсности из органического и минерального сырья на продуктивность и структуру ярового ячменя.
Условия, материалы и методы. Научные
в 2019
исследования
по почвы
году в методике в сосудах
проводились вегетационном опыте
Б.А. Доспехова [4]. Вес составлял 5 кг, число растений в сосуде - 10, поддерживаемая влажность почвы 60% от полной влагоемкости. Семена, обработанные суспензиями, в течение 2-х часов встряхивали на перемешивающем устройстве, затем подсушивали и высевали в сосуды.
Почва - серая лесная среднесуглинистая. Культура - ячмень, сорт «Прерия». В качестве минеральных удобрений (фон 1) использовали комплексное удобрение азофоска. Для дополнения к минеральным удобрениям (фон 2) использован диатомит Инзенского месторождения Ульяновской области с химическим составом (в оксидной форме, % на абсолютно сухое вещество): SiO2 - 83,5; А1203 - 7,74; Fe2O3 - 2,40; К20 -1,25; Mg0 - 0,56; Са0 - 0,48; ТЮ2 -0,28; Fe0 - 0,13; Р205 - 0,05; Na20 - 0,02; Мп0 - 0,01; S03 - 0,32; Si02 аморфный - 42,0.
Фоновые минеральные удобрения вносили в почву перед посевом.
Для предпосевной обработки семян
и диатомит
в опыте
применяли сапропель из месторождения озера
Владишрскш ЗемлеШеЩ)
№ 4 (94) 2020
Белое (Татарстан), биогумус производства «Грин-ПИКъ» (г. Ковров, Владимирской области) и бурый уголь (месторождения в Кемеровской области) в виде водных и наноструктурных суспензий.
Химический состав сапропеля, % (на сухое вещество): органическое вещество - 31,3; рН - 7,8; СаО - 18,9; SiO2 - 11,7; Al2O3- 5,1; Nобщ. - 1,23; Р2О5 -0,45; К2О - 0,82; SO3 - 1,27; Fe2O3 - 2,42; влажность - 59; микроэлементы - Mn, Cu, Zn и др., не превышающие ПДК.
Состав биогумуса, %: органическое вещество - 30,0; рН - 7,5; Nобщ. - 1,85; Р2О5 - 1,78; К2О - 2,33; СаО - 1,03; влажность - 35,0; содержит комплекс микроэлементов, наличие солей тяжелых металлов незначительное. Состав бурого угля, %: С - 58,8; O+N+S - 36,4; H - 4,8, летучих веществ - 51,1; зольность - 6,6.
Схема опыта: 1) N60P60K60 - фон 1; 2) Фон 1 + предпосевная обработка семян суспензией сапропеля в дозе 1,5 кг/т; 3) Фон 1+ предпосевная обработка семян суспензией биогумуса в дозе 1,5 кг/т; 4) Фон 1+ предпосевная обработка семян суспензией угля 1,5 кг/т; 5) Фон 1+ предпосевная обработка семян суспензией наносапропеля в дозе 1,5 кг/т; 6) Фон 1 + предпосевная обработка семян суспензией нанобиогумуса в дозе 1,5 кг/т; 7) Фон 1+ предпосевная обработка семян суспензией наноугля 1,5 кг/т; 8) N60P60K60 + диатомит 300кг/га - фон 2; 9) Фон 2 + предпосевная обработка семян суспензией сапропеля в дозе 1,5 кг/т; 10) Фон 2+ предпосевная обработка семян суспензией биогумуса в дозе 1,5 кг/т; 11) Фон 2+ предпосевная обработка семян суспензией угля 1,5 кг/т; 12) Фон 2+ предпосевная обработка семян суспензией наносапропеля в дозе 1,5 кг/т; 13) Фон 2+ предпосевная обработка семян суспензией нанобиогумуса в дозе 1,5 кг/т; 14) Фон 2+ предпосевная обработка семян суспензией наноугля 1,5 кг/т.
Повторность опыта четырехкратная.
Статистическая обработка результатов проведена с помощью электронных таблиц Excel и программы Origin 4.1.
Результаты и обсуждение. Уровень урожайности является интегральным показателем, включающим реализацию потенциала продуктивности, заложенного в геноме растения, с состоянием факторов среды и современных технологических приемов, используемых в качестве средства для полного проявления метаболических процессов возделываемой культуры [5]. Для получения стабильных и высоких урожаев необходимо максимально обеспечить растения питательными элементами в течение всей вегетации путем внесения удобрений.
Средняя по повторностям урожайность зерна ярового ячменя в сосудах составила 8,23 - 11,15 г/сосуд (табл. 1).
Сравнивая фон использования минеральных
№ 4 (94) 2020
1. Влияние предпосевной обработки семян на урожайность ячменя, г/сосуд
Вариант Средний урожай зерна Прибавка, +/- %
к фону 1 к фону 2
1. фон 1^60Р60К60 8,23 - - 10,83
2. фон 1 + предпосевная обработка сапропелем 1,5 кг/т 9,22 + 12,03 - 0,75
3. фон 1 + предпосевная обработка биогумусом 1,5 кг/т 9,18 + 11,54 - 1,19
4. фон 1 + предпосевная обработка углем 1,5 кг/т 9,25 + 12,39 - 0,43
5. фон 1 + предпосевная обработка наносапропе-лем 1,5 кг/т 11,09 + 34,75 + 19,38
6. фон 1 + предпосевная обработка нанобиогуму-сом 1,5 кг/т 10,68 + 29,77 + 14,96
7. фон 1 + предпосевная обработка наноуглем 1,5 кг/т 10,81 + 31,35 + 16,36
НСР05 1,69 - -
8. фон 2- N60Р60K60 + диатомит 300кг/га 9,29 +12,80 -
9. фон 2 + предпосевная обработка семян сапропелем 1,5 кг/т 10,07 + 22,36 + 8,40
10. фон 2 + предпосевная обработка семян биогумусом 1,5 кг/т 9,17 + 11,42 - 1,29
11. фон 2 + предпосевная обработка семян углем 1,5 кг/т 8,60 + 4,50 -7,43
12. фон 2 + предпосевная обработка семян наноса-пропелем 1,5 кг/т 11,15 + 35,48 + 20,02
13. фон 2 + предпосевная обработка семян наноби-огумусом 1,5 кг/т 10,41 + 26,49 + 12,06
14. фон 2 + предпосевная обработка семян наноуглем 1,5 кг/т 9,15 + 11,18 - 1,08
НСР05 2,31 - -
удобрений (фон 1) и фон сочетания минеральных удобрений с диатомитом (фон 2) можно заключить, что использование диатомита привело к увеличению урожайности по сравнению с минеральным фоном на 12,8%. Варианты с предпосевной обработкой семян наносуспензией сапропеля по двум фонам показали преимущество по выходу зерна - 11,09 и 11,15 г/сосуд, при показателях на фонах соответственно 8,23 и 9,29 г. Применение наноструктурных суспензий бурого угля
ВлаЗимгрсШ ЗешебЪдецТз
и биогумуса на фоне с использованием минеральных удобрений оказалось эффективнее обработок аналогичными макросуспензиями и использования диатомита с минеральными удобрениями в качестве фона. Прибавка урожая с предпосевной обработкой наносуспензиями по фону с минеральными удобрениями относительно суспензий биогумуса и угля составила 16,3-16,9%, по фону с диатомитом 13,56,4 % соответственно.
Тонкое измельчение (менее 0,1 мм) значительно увеличивает активную поверхность органоминеральных частиц, повышает их растворимость в слабых кислотах почвенного раствора, способствует улучшению усвоения комплекса питательных веществ растениями и повышает урожайность сельскохозяйственных культур [6].
Данные структуры урожая ярового ячменя отражены в таблице 2.
Высота растений ячменя по вариантам опыта варьировала в пределах 48,3-58,2 см. Максимальная высота растений достигала 70 и 83 см и отмечена в вариантах с использованием наноструктурного сапропеля. Обработка семян макроаналогом по фону с использованием диатомита также была эффективной для высоты ячменя. По фонам использования минеральных удобрений и их комплекса с диатомитом существенной разницы
по высоте растений ячменя не выявлено. Фоновое использование диатомита без обработки семян увеличило высоту на 2,52 см.
Наилучшие показатели длины колоса (6,58 см) вновь выявлены в вариантах с использованием наноструктурного сапропеля, но уже по фону с внесением в почву диатомита (12 вариант). Длина колосьев по варианту достигала 8 -10 см при среднем значении 6,58 см. Количество зерен доходило до 22 шт. с колоса, а среднее количество составило 18 шт. с колоса. Использование сапропеля и биогумуса в наноструктурной форме по двум фонам обладало преимуществом по сравнению с обычными суспензиями, обеспечив прибавку длины колоса на 0,5 см. По количеству зерен в колосе варианты с использованием нановеществ также показали свою эффективность.
Использование бурого угля для предпосевной обработки семян по фону с использованием диатомита и N60Р60K60 оказалось менее эффективным по показателю урожайности, но самое крупное и выполненное зерно получено именно на этом варианте - 49,6 г масса 1000 зерен. Прибавка массы 1000 зерен к макросуспензиям по фону 1 составила 1,75-2,58 г, по фону 2 - 0,94-5,16 г. Предположительно, действие органического вещества бурого угля в ультрадисперсной форме, выделение в раствор гуминовых веществ и микроэлементов в комплексе способствовали повышению усвоения питательных веществ и улучшению условий формирования зерна. Использование наноструктурного сапропеля по фону N60Р60K60 увеличило крупность зерна на 3,65 г (5 вариант), а наноструктурного биогумуса на 1,84 г (6 вариант) по сравнению с макроаналогами.
Вес сухой биомассы растений по вариантам составил 15,5-20,06 г/сосуд. Лидирующие позиции по этому показателю заняли варианты с использованием суспензий сапропеля (20,06 г/сосуд) и наносапропеля (20,04 г/сосуд) по фону 2 с комплексным использованием минеральных удобрений и диатомита. Использование наносуспензий сапропеля, биогумуса и угля по минеральному фону 1 повысило вес растений с сосуда относительно аналогичного использования макросуспензий от 10,8 до 14,1 г.
Корневая система у ячменя сорта Прерия мощная, причем, хорошо развиты как зародышевые, так и узловые корни. Поскольку кремний в составе диатомита является одним из главных элементов коронарных клеток корневого чехлика и выделяемых корневыми волосками слизей,
№ 4 (94) 2020
2. Структура урожая ячменя сорта Прерия
Вариант Высота растений, см Длина колоса, см Кол-во зерен в колосе, шт Масса 1000 зерен, г Масса, г/сосуд
растений корней зерна
Фон 1
1. 48,30 4,68 14 43,79 15,54 0,805 8,23
2. 53,90 5,68 16 45,34 17,92 0,900 9,22
3. 53,82 5,79 16 45,72 17,60 0,926 9,18
4. 55,20 6,32 17 45,14 17,46 0,808 9,25
5. 58,20 5,99 17 48,99 19,86 0,955 11,09
6. 56,10 6,08 17 47,56 19,84 1,124 10,68
7. 52,72 5,96 17 47,72 19,93 1,143 10,81
НСР05 4,77 1,52 1,77 1,71 2,43 1,62 1,69
Фон 2
8. 50,82 5,37 16 46,12 16,62 1,050 9,29
9. 56,56 6,10 17 48.67 20,06 1,106 10,70
10. 54,60 5,53 16 47,49 18,10 1,030 9,17
11. 52,72 5,43 16 44,45 17,55 1,025 8,60
12. 56,14 6,58 18 47,93 20,04 1,021 11,15
13. 55,17 5,96 17 47,10 19,11 1,035 10,41
14. 52,74 5,91 17 49,61 17,98 1,089 9,15
НСР05 2,82 1,71 1,35 3,03 1,92 1,55 2,31
Владишрскш ЗемлеШеф
оптимизация кремниевого питания приводит к увеличению биомассы корней, их объема, общей и адсорбирующей поверхности [7].
По фону 2 комплекса диатомита с минеральными удобрениями можно выделить все варианты, которые показывают увеличение сухой биомассы корней более 1 г на сосуд. По фону 1 хорошо развитая корневая система отмечена только с использованием органических наносуспензий биогумуса и угля, увеличение относительно аналогичных суспензий в обычной форме составило 21,4% и 41,5% соответственно (6 и 7 варианты). Применение наноструктурного угля по фону 2 в сравнении с макросуспензией увеличило массу корней на 6,2%.
Выводы. Использование наноструктурного сапропеля показало его эффективность по
урожайности культуры и отдельным элементам структуры урожая. Урожай ярового ячменя увеличился на 34,8 и 35,5 относительно фоновых значений (фон 1 и фон 2) и на 11-20% относительно использования макросуспензий по фонам 2 и 1. Самое крупное и выполненной зерно отмечено по фону 2 с использованием диатомита и N60Р60K60 с предпосевной обработкой семян наноуглем, прибавка к макросуспензии составила 5,16 г. Совместное использование минеральных удобрений и диатомита при внесении в почву положительно отразилось на длине и количестве зерен колоса, массе 1000 зерен, биомассе растений. По всем перечисленным показателям выявлено преимущество
наноструктурных суспензий.
Литература.
1. Кореньков Д.А. Минеральные удобрения при интенсивных технология. М: Росагропромиздат, 1990.192 с.
2. Каминский В.Ф., Литвинов Д.В., Шаронова Н.Л. Биологический круговорот органического вещества и элементов питания в короткоротационных севооборотах //Достижения науки и техники АПК. 2014. №3. С. 11-14.
3. Исследования в области нанобиотехнологий в сельском хозяйстве и международное сотрудничество с Социалистической Республикой Вьетнам /под ред. А.Х. Яппарова. Казань: Центр инновационных технологий, 2017. 320 с.
4. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта: учебник. М.: Альянс, 2011. 350 с.
5. Исайчев В.А., Андреев Н.Н. Продуктивность кормового ячменя в условиях Среднего Поволжья при использовании регуляторов роста и минеральных удобрений //Актуальные вопросы применения удобрений в сельском хозяйстве: материалы Межд. науч.-практ. конф. /Горский ГАУ. Владикавказ, 2017. С. 72-74.
6. Басарыгина Е.М., Шушарин А.В. Ультразвук в гидропонном кормопроизводстве //Технические науки, 2013. Т. 63. С. 5-8.
7. Пашкевич Е.Б., Кирюшин Е.П. Роль кремния в питании растений и в защите сельскохозяйственных культур от фитопатогенов // Проблемы агрохимии и экологии. 2008. № 2. С. 52-57.
IMPACT OF SAPROPEL, BIOHUMUS AND BROWN COAL VARIOUS DISPERSION ON YIELDING CAPACITY AND STRUCTURE OF SPRING BARLEY
I.M. SYKHANOVA, E.A. PRISHCHIPENKO, R.R. GAZIZOV, L.M.-H. BIKKININA, M.M. ILYASOV
Tatarstan Research Institute of Agrochemistry and Soil Science Federal Research Center Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences ul. Orenburgskiy trakt 20a, Kazan, 420059, Russian Federation
Abstract. In terms of a greenhouse trial are researched micro- and nanostructured suspensions of sapropel, biohumus and brown coal for pretreatment of seeds according to option 1 - apply of mineral fertilizers and option 2 - complex use of mineral fertilizers and diatomite on grey forest soil. Seed treatment and application of fertilizers, as well as diatomite, have an impact on yielding capacity and structure of spring barley. Pre-sowing seed treatment with nanostructured sapropel turned out to be effective for increasing yields. Compared to the regular suspension in the option with mineral fertilizers, diatomite and to fertilized soil, an increase of yield is 10.7 and 20.3% respectively. Diffusive seed treatment with nanobiohumus suspensions contributed to the greater yield by 13.5 and 16.3%, brown coal - by 6.4 and 16.8% respectively to the described options. Apply of diatomite and mineral fertilizers in soil is more efficient than the only use of mineral fertilizers. The difference in barley yield between micro- and nanostructured suspensions when using NPK is greater. The largest and well-filled grain is observed in the option with diatomite, mineral fertilizers and pre-seed treatment with nanostructured coal. The joint application of mineral fertilizers and diatomite in soil contributes positively to the length and amount of grains in a head, thousand-kernel weight and plants biomass. Nanostructured suspensions as biocatalysts with biologically active properties and durable effect on biological objects, contribute to better yield and structure of spring barley compared to seed treatment with microsuspensions.
Keywords: sapropel, biohumus, brown coal, diatomite, yielding capacity and structure.
Author details: I.M. Sykhanova, Candidate of Sciences (biology), leading research fellow (e-mail: [email protected]); E.A. Prishchipenko, Candidate of Sciences (agriculture), head; R.R. Gazizov, Candidate of Sciences (agriculture), deputy head; L.M.-H. Bikkinina, Candidate of Sciences (agriculture), leading research fellow; M.M. Ilyasov, Candidate of Sciences (agriculture), leading research fellow.
For citation: Sykhanova I.M., Prishchipenko E.A., Gazizov R.R., Bikkinina L.M.-H., Ilyasov M.M. Impact of sapropel, biohumus and brown coal various dispersion on yielding capacity and structure of spring barley // Vladimir agricolist. 2020. №4. P. 33-36. D0I:10.24411/2225-2584-2020-10142.
№ 4 (93) 2020
g/iaôuMipckiù ЗемдеШбЦЪ
