Научная статья на тему 'Влияние высококремнистых пород на свойства чернозема выщелоченного и урожайность сельскохозяйственных культур в условиях среднего Поволжья'

Влияние высококремнистых пород на свойства чернозема выщелоченного и урожайность сельскохозяйственных культур в условиях среднего Поволжья Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
523
81
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ВЫСОКОКРЕМНИСТЫЕ ПОРОДЫ / СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ КУЛЬТУРЫ / ПОЧВА И ЕЕ СВОЙСТВА / УРОЖАЙНОСТЬ / КАЧЕСТВО ПРОДУКЦИИ / SILICEOUS BREEDS / CROPS / SOIL AND ITS PROPERTIES / PRODUCTIVITY / QUALITY OF PRODUCTION

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Куликова A. X.

Представлены результаты исследований, проведенных в ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА» в 2000-2008 гг., по изучению возможности использования высококремнистых пород (диатомита, опоки) в качестве удобрения сельскохозяйственных культур. Установлена высокая эффективность их при возделывании овощных (огурцы, томаты, столовая свекла, морковь), зерновых (яровая и озимая пшеница, ячмень) и пропашных (сахарная свекла, кукуруза, подсолнечник, картофель) культур.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Куликова A. X.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Results of research made in FSED HIE «Ulyanovsk state academy of agriculture» in 2000 2008 on studying the possibility of highsilicon breeds (diatomic, diatomaceous breed) as fertilizer of crops. Their high efficiency of vegetable culti-vation (cucumbers, tomatoes, beet, carrot), grain cultivation (summer and winter wheat, barley) and cultivation of plowing crops (sugar beet, sunflower, corn, po-tato) is established.

Текст научной работы на тему «Влияние высококремнистых пород на свойства чернозема выщелоченного и урожайность сельскохозяйственных культур в условиях среднего Поволжья»

УДК 631.8 + 631.411.2 + 631.55

влияние высококремнистых пород на свойства чернозема выщелоченного и урожайность сельскохозяйственных культур в условиях среднего поволжья

OPS IN THE CONDITIONS OF THE MIDLAND VOLGA REGION

А.Х. Куликова, доктор с.-х. наук, профессор, заведующая кафедрой почвоведения, агрохимии и агроэкологии ФГОУ ВПО «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия» 432980, г. Ульяновск, б-р Новый Венец,1, тел. 8 (84231)5-11-75 433431, Ульяновская область, Чердаклинский район, п. Октябрьский, ул. Студенческая, 24а, кв. 11, e-mail: [email protected]

Ключевые слова: высококремнистые породы, сельскохозяйственные культуры, почва и ее свойства, урожайность, качество продукции.

Keywords: siliceous breeds, crops, soil and its properties, productivity, quality of production.

Представлены результаты исследований, проведенных в ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА» в 2000-2008 гг., по изучению возможности использования высококремнистых пород (диатомита, опоки) в качестве удобрения сельскохозяйственных культур. Установлена высокая эффективность их при возделывании овощных (огурцы, томаты, столовая свекла, морковь), зерновых (яровая и озимая пшеница, ячмень) и пропашных (сахарная свекла, кукуруза, подсолнечник, картофель) культур.

В настоящее время все актуальнее становится вовлечение в сферу сельскохозяйственного производства нетрадиционных минерально-сырьевых ресурсов, которыми богата наша страна. Это минералы и породы, обладающие уникальными адсорбционными, ионообменными и каталитическими свойствами. Благодаря разнообразию минерального состава и кристаллоструктурного состояния, а также характера пористости, они имеют широкое применение в народном хозяйстве, в том числе представляют большой интерес для использования в производстве сельскохозяйственной продукции. К числу таких материалов следует отнести, прежде всего, наноструктурированные высококремнистые породы такие, как опалкристобалиты (опоки, трепелы, диатомиты) и цеолиты.

С агрономической точки зрения важна способность их удерживать при внесении в почву в пахотном слое и медленно расходовать в течение вегетации влагу,

элементы питания, создавать благоприятные режимы взаимодействия в системе почва - растение. Кроме того, в своем составе они содержат ряд элементов питания (калий, сера, фосфор, марганец и другие).

Россия располагает крупной сырьевой базой различных по составу и качеству кремнийсодержащих пород. Так, запасы Инзенского месторождения диатомитов (Ульяновская область) составляет свыше 80 млн. м3, Хотиницкого мосторождения трепелов (Орловская область) - 20-22 млн. м3.

Диатомиты представляют собой морские осадочные породы, сложенные мельчайшими опаловыми створками диатомовых водорослей. Общая пористость материала достигает 80 % , а размер пор от 1 до сотен нм. Таким образом, диатомиты являются природным нанострукту-рированным материалом.

На 80-90 % диатомит состоит из диоксида кремния. Однако более 40 %

(до 65-75 %) его находится в аморфной форме, обладающей достаточно высокой растворимостью, что обусловливает возможность использования диатомита в качестве кремниевого удобрения.

Кремний - один из самых распространенных элементов в земной коре и занимает второе место после кислорода. Изучению его роли в жизненных процессах вообще - и растений в частности -в мировой и отечественной литературе посвящено огромное количество работ. Важнейшим заключением при исследовании роли и функций кремния в растениях является вывод о возможности повышения природной устойчивости растений к биологическим (грибковые заболевания, насекомые, вредители) и абиогенным (низкие температуры, засуха, солевая и алюминиевая интоксикация, загрязнение тяжелыми металлами, углеводородами и т.д.) стрессам. Следует отметить, что подвижный кремний в связи с постоянным отчуждением с урожаем культур (установлено, что ежегодный суммарный вынос его составляет 2,75 * 107 т) является дефицитным элементом питания растений и микроорганизмов. Однако долгое время он не привлекал внимание биологов, почвоведов и агрохимиков. Более того, до настоящего времени во всех учебниках по агрохимии кремний относится к группе условно необходимых растениям элементов; считалось, что он инертен и в обычных условиях не принимает участия в химических реакциях. И только в 1922 году В.И. Вернадский отнес кремний к элементам - биофилам, безусловно, необходимым растениям, так как он находится во всех живых организмах, где выполняет важные функции.

В последние годы интерес к этому элементу стремительно растет. Широкие исследования по изучению роли кремния в жизни растений и эффективности кремниевых удобрений ведутся в Китае, Германии, США и, особенно, Японии, где основной продовольственной культурой является рис, отличающийся исключительно высокой потребностью в этом

Вестник УГСХА

элементе (зола соломы риса на 91 % состоит из кремния). В Японии кремниевые удобрения с 1955 года внесены в реестр минеральных удобрений. В нашей стране еще в 70 - 80-е годы прошлого столетия ставился вопрос о необходимости производства кремниевых удобрений. Однако они не производились и не производятся, а в качестве удобрения очень ограниченно применяются различные отходы промышленности. Между тем, как уже отмечалось, страна обладает огромными ресурсами высококремнистых пород, которые могут быть использованы в этом качестве.

В связи с вышеизложенным целью исследований, проводимых нами с 2000 года, является изучение возможности использования высококремнистых пород в качестве удобрения сельскохозяйственных культур.

объекты и методы исследований.

Объектами исследований являлись:

- диатомит и опока Инзенского месторождения Ульяновской области. Химический состав их следующий: H2O -

3,14 и 2,30 % соответственно; SiO2 -83,60 и 82,70; TiO2 - 0,29 и 0,27; Al2O3 - 7,88 и 4,60; Fe2O3-2,41 и 2,12; FeO - 0,12 и 2,00; MnO - 0,01 и 0,19; CaO - 0,28 и 3,08; MgO - 0,76 и 1,28; Na2O - 0,02 и 0,48; K2O -1,06 и 1,77; P2O5 - 0,05 и 0,25; SO3 - о бщ. 0,21 и 0,12; SiO2 аморф. - 42,0 и 62,8 %;

- сельскохозяйственные культуры:

овощные - огурцы (Вязниковский), томаты (Новичок), морковь (Московская зимняя), свекла столовая (Бордо-237), капуста (Слава); зерновые - озимая пшеница (Базальт), яровая пшеница (Л - 503, Землячка), ячмень (Прерия, Одесский 100); пропашные - сахарная свекла (Рамонская односеменная - 09), подсолнечник (Скороспелый), кукуруза (Молдавский М-257), картофель

(Невский);

- почвы - чернозем выщелоченный среднемощный среднесуглинистый, чер-

17

№1(11) май - июнь 2010

нозем типичный мощный среднесуглинистый.

Изучение эффективности высококремнистых пород и их смесей с птичьим пометом, минеральными удобрениями, осадками сточных вод, а также предпосевной обработки семян как в чистом виде, так и совместно с биопрепаратами и микроэлементами при возделывании зерновых культур проводили в полевых мелко- и крупноделяночных а также производственных опытах.

Все анализы почвенных и растительных образцов по соответствующим ГОСТам проведены в аккредитованной агрохимической лаборатории ФГУ САС «Ульяновская» (№ РОСС. RU.0001.510.251) и испытательной лаборатории «Ульяновская ГСХА» ((№ РОСС.Ри.0001.53.748), качественный состав диатомита и опоки - в аналитикотехнологическом сертификационном испытательном центре ЦНИИ геолнеруд МПР России.

Производственные опыты проведены с использованием современной сельскохозяйственной техники. Всего проведено более 50-и опытов, в том числе 10

- производственных.

В работе приведены основные, обобщенные результаты исследований коллектива кафедры почвоведения, агрохимии и агроэкологии, проведенных под научным руководством автора.

результаты и их обсуждение.

В исследованиях впервые доказано, что высококремнистые наноструктуриро-ванные породы Ульяновской области являются многофункциональным, высокоэффективным, экологически безопасным удобрением пролонгированного действия для применения как в чистом виде, так и для производства удобрений нового поколения на их основе. При этом урожайность озимой пшеницы не уступала варианту с применением полных доз минеральных удобрений и прибавка ее в зависимости от дозы внесения диатомита в отдельные годы достигала 0,6-1,3 т/га (15-33 %), в

среднем - 0,3-0,8 т/га (9-25 %), яровой пшеницы соответственно 0,15-0,27 т/га. Эффективность диатомита в системе удобрения озимой и яровой пшеницы резко возрастала при совместном применении его со средними дозами азотных удобрений (мочевины) и урожайность повышалась на 27-28 %. Для получения максимального эффекта достаточно совместное применение 3 т/га диатомита с мочевиной в дозе 20-40 кг д.в/га.

Диатомит является эффективным удобрением ячменя и в этом отношении превосходит минеральные удобрения в дозе N40P40K40. Прибавка урожайности в среднем составляла от 0,5 до 0,93 т/га (30-52 %). Из высококремнистых пород диатомит более эффективен, чем опока. Применение диатомита совместно с биопрепаратом Байкал ЭМ-1 для предпосевной обработки семян на фоне N40P40K40 способствовало формированию урожайности ячменя, на 33 % превышающей контрольный вариант: прибавка ее составила

0,81 т/га;

При использовании диатомита в системе удобрения улучшалось качество продукции: содержание клейковины в зерне пшеницы в производственных условиях повышалось на 2,4 и 3,3 %, в зерне ячменя кормовых и кормопротеиновых единиц - на 0,6 и 0,7 т/га, а количество переваримого протеина на 1 к.е. - на 3,9 г; улучшались пивоваренные свойства ячменя (Одесский 100).

Пропашные и овощные культуры также являются высокоотзывчивыми на использование диатомита как кремниевого удобрения. Урожайность сахарной свеклы увеличивалась в зависимости от доз внесения диатомита в среднем на 6,5-9 т/ га (22-31 %), в отдельные годы от 8,5 до 10,2 т/га (35-55 %). По эффективности при возделывании сахарной свеклы диатомит в дозах 3-5 т/га не уступал полным дозам минеральных удобрений ^60Р60К60). Для получения высокой урожайности корнеплодов (на 10 % и более превосходящей минеральные удобрения) достаточно совместное применение диатомита в дозе 3

т/га и мочевины в дозе 30 кг д.в./га. С точки зрения повышения экономической эффективности целесообразно применять диатомит под предпосевную культивацию в дозе 40 кг/га, или для предпосевного опудрива-ния семян (30 кг/т семян), в том числе совместно с биологическими препаратами (Ризоагрин и Байкал ЭМ-1), что позволяет повысить урожайность культуры до 7,7 т/га (26 %) при внесении в рядки и от 5,1 до 7,2 т/га (15-22 %) при использовании совместно с биопрепаратами. Последнее сравнимо с применением полных доз минеральных удобрений.

Урожайность клубней картофеля при внесении в почву диатомита в дозе 2,5 т/га увеличивалась на 39 %, в отдельные годы до 50 %; при использовании для опу-дривания посадочного материала (доза 300 кг/га) прибавка урожайности клубней картофеля составляла 7,8 т/га, или 42 %.

Применение диатомита в дозе 3 т/га способствовало повышению урожайности зелёной массы кукурузы на 9,6 т/га, или 19 %; семян подсолнечника - на 0,18 т/га (24 %).

Использование диатомита как удобрения пропашных культур способствовало достоверному улучшению качества продукции: содержание сахара в корнеплодах сахарной свеклы повышалось на 1,3-3,6 %, витамина С и крахмала в клубнях картофеля на 5,5 и 4,4 % (абсолютные значения) соответственно, кислотное число в семенах подсолнечника снижалось на

0,4 единицы.

Диатомит и его смеси с птичьим пометом являются эффективным комплексным удобрением овощных культур: урожайность огурцов при внесении диатомита в почву в дозе 5 т/га повышалась на 5,1 т/га (20 %), томатов на 4,9 т/га (13

Таблица 1

Влияние диатомита, его смеси с мочевиной и минеральных удобрений на плотность почвы в посевах яровой и озимой пшеницы

Варианты Слой почвы,см Яровая пшеница (средняя за 2003 - 2005гг.) Озимая пшеница (средняя за 2004 - 2005 гг.)

посев уборка воз. вег. уборка

0 - 10 1,2 1,24 1,23 1,25

10 - 20 1,23 1,27 1,24 1,28

Контроль 20 - 30 1,26 1,3 1,27 1,33

0 - 30 1,23 1,27 1,25 1,29

0 - 10 1,19 1,25 1,16 1,23

И40Р40К40 10 - 20 1,22 1,29 1,25 1,27

20 - 30 1,31 1,36 1,33 1,32

0 - 30 1,24 1,30 1,25 1,27

0 - 10 1,05 1,14 1,09 1,14

Диатомит 10 - 20 1,13 1,20 1,17 1,20

3 т/га 20 - 30 1,24 1,30 1,22 1,24

0 - 30 1,14 1,21 1,16 1,19

0 - 10 1,09 1,16 1,11 1,19

Диатомит 10 - 20 1,14 1,2 1,14 1,22

3 т/га + N40 2 О - 3 о 1,24 1,31 1,2 1,34

0 - 30 1,16 1,22 1,17 1,25

Диатомит 5 т/га 0 - 10 10 - 20 20 - 30 0 - 30 1,03 1,12 1,26 1,14 1,13 1,18 1,27 1,19 1,06 1.15 1,25 1.15 1,15 1.19 1,25 1.20

Вестник УГСХА №1(11) май - июнь 2010 19

%), моркови на 5,9 т/га (14 %), свеклы столовой на 7,1 т/га (13 %). Внесение его под овощные культуры способствовало сокращению сроков до начала плодоношения огурцов и томатов, уменьшению заболеваемости грибными болезнями томатов (на 80 %). В производственных условиях урожайность их повышалась на 45-50 % и более.

Высококремнистые породы, являясь природными сорбентами с высокими сорбционными и ионообменными свойствами, оказывают пролонгированное действие на последующие культуры. На третий год после внесения диатомита в дозе 5 т/га под озимую пшеницу урожайность ячменя повышалась на 40 %, на четвертый - на 10 %; на второй и третий годы в учхозе УГСХА урожайность гороха

- на 22 %, озимой пшеницы - на 10 %. При этом улучшалось качество продукции.

Диатомит сочетает в себе уникальные свойства, в том числе высокую на-ноструктурированную пористость, что позволяет получать экологически безопасную продукцию. Внесение в почву диатомита в чистом виде способствовало снижению накопления нитратов в продукции: в огурцах на 9 %, томатах на 12 %, моркови на 15 %, столовой свекле на 17 %. Аналогичная закономерность на-

блюдалась по отношению поступления тяжелых металлов: содержание свинца в плодах томатов снижалось с 0,59 мг/ кг в натуральном веществе до 0,09 мг/кг, кадмия - в 1,5 раза, никеля - на 15 %; в столовой свекле свинца - на 22 %, кадмия - на 25 %, никеля - на 26 %, хрома трехвалентного - на 24 %. Применение диатомита способствовало получению экологически более безопасной продукции всех экспериментальных культур: как зерновых, пропашных, так и овощных.

Высокая эффективность высококремнистых пород в качестве удобрения сельскохозяйственных культур, прежде всего, обусловлено комплексным положительным влиянием их на свойства и режимы почв (агрофизическое состояние, биологическая активность, питательный и водный режимы) и в целом на систему почва - растение.

Внесение диатомита в почву в чистом виде (3 и 5 т/га) оказывало острук-туривающее и разуплотняющее действие на почву при возделывании любых культур, что создавало более благоприятное строение пахотного слоя. Так, плотность почвы перед посевом яровой пшеницы уменьшалась с 1,23 г/см3 на контроле до

1,14 г/см3; перед возобновлением вегетации озимой пшеницы - с 1,25 г/см3 до 1,19

□ Контроль Ш Диатомит 3 т/га Ш Диатомит 5 т/га Рис. 1. Содержание агрономически ценных агрегатов в почве под посевами яровой пшеницы в зависимости от применения удобрений и диатомита (2003-2005 гг.)

И Диатомит 3 т/га Ш Диатомит 5 т/га

Рис. 2. Содержание агрономически ценных агрегатов почве под посевами озимой пшеницы в зависимости от применения удобрений и диатомита (2004-2005 гг.)

слой 0-30 см

возоон.вегетжцш слой 0-100 см

—4— Диатомит 3 т/га

— ж— ■ Диатомит 3 т/га + N40

Рис. 3. Накопление продуктивной влаги в почве посевов озимой пшеницы в динамике в зависимости от применения удобрений и диатомита (2003-2006 гг.)

Вестник УГСХА №1(11) май - июнь 2010 21

г/см3 (таблица 1).

Содержание агрономически ценных агрегатов в пахотном слое почвы к концу вегетации увеличивалось на 16 и 17, яровой пшеницы - на 10 и 13 % (рисунок.

1, 2).

Улучшение физических свойств почвы обусловлено тем, что кремниевые кислоты способны связывать почвенные частицы в структурные агрегаты. Улучшение структуры происходит путем образования кремниевых мостиков между зернами ила [1] и сопровождается повышением агрегированности, влагоемко-сти, емкости обмена и буферности почв [2].

Благодаря своим адсорбционным свойствам и способности улучшать физические свойства почвы диатомит в значительной степени способствовал увеличению водоудерживающей способности чернозема выщелоченного, экономному и рациональному расходованию запасов

продуктивной влаги в течение вегетации сельскохозяйственных культур (рисунок 3).

При этом запасы продуктивной влаги в пахотном слое в начале вегетации культур превышали в вариантах с внесением диатомита в сравнении с контролем на 6-13 мм, в метровом - на 15-20 мм, коэффициент водопотребления снижался в 1,1-1,4 раза.

Диатомит (в том числе через улучшение агрофизических показателей) благоприятно влиял на активность почвенных организмов. Биогенность почвы увеличивалась на 20-30 %, что положительно отразилось на ее агрохимических показателях, которые являются одними из определяющих факторов формирования урожайности культур (таблица 2).

В данном опыте по улучшению питательного режима диатомит не уступал полным дозам NPK: содержание подвижных форм фосфора в пахотном слое уве-

Агрохимические внесения диатомита

Таблица 2

показатели почвы в посевах сахарной свеклы в зависимости от и его смеси с азотом (2003 - 2005 гг.)

мг/кг Сумма погло-

Вариант Гумус, % рНКС1 Si водорастворимый СО і + І Р2О5 К2О щенных оснований, мг-экв./100 г

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Перед посевом

1. Контроль 4,39 5,89 33,5 139 155 149 43,0

2. И60Р60К60 4,38 5,92 34,0 155 165 164 43,3

З.Диатомит 3 т/га 4,40 5,85 35,3 146 168 168 43,9

4. Диатомит 3 т/га + 4,42 5,89 34,8 152 175 165 43,6

N60

5. Диатомит 5 т/га 4,41 5,90 39,3 147 174 170 43,9

В период уборки

1. Контроль 4,35 5,88 33,4 143 161 152 43,9

2. N60Р60К60 4,37 5,86 31,4 160 170 166 43,5

З.Диатомит 3 т/га 4,34 5,90 36,6 158 186 174 44,7

4. Диатомит 3 т/га + 4,32 5,95 36,9 163 180 169 43,9

N60

Рис. 4. Пораженность плодов томатов вершинной гнилью

личивалось на 8,4 - 12,3 %, обменного калия на 10,7 - 14,7 %. Аналогичная закономерность наблюдалась по всем другим опытам.

Увеличение содержания подвижного фосфора в почве подтверждает многочисленные сведения о трансформации труднорастворимых фосфатов под влиянием подвижной кремнекислоты в более доступные [3, 4]. В наших опытах содержание подвижных форм Р2О5 в почве в зависимости от водорастворимого кремния характеризовалось следующим уравнением регрессии:

У= 49,455+3,3299Х (Р=0,612), где У

- содержание Р2О5, мг/кг почвы; Х - содержание водорастворимого кремния, мг/кг почвы.

Положительное влияние диатомита на количество подвижного калия вполне объяснимо относительно высоким содержанием в нем элемента. Так, с дозами диатомита 3 и 5 т/га в почву вносится 32 - 51 кг/га К2О соответственно.

Внесение диатомита в почву приводило также к увеличению содержания в ней минеральных форм азота ^О3 + NН4) на 5 - 9,3 %. Ряд авторов объясняет последнее тем, что при использовании кремнийсодержащих соединений в системе удобрения повышается микробиологическая активность почвы, благодаря чему усиливается процесс нитрификации,

Вестник УГСХА

увеличивается количество аммонифика-торов [5, 6, 7]. Преимущество вариантов с внесением диатомита в чистом виде и его смеси с мочевиной сохранялось до конца вегетации.

Особо следует отметить, что при внесении диатомита в почву содержание в ней водорастворимого кремния перед посевом сахарной свеклы увеличивалось на 17 % и на 20 % к моменту уборки корнеплодов, что, несомненно, способствовало оптимизации кремниевого питания растений. Последнее тем более важно, так как сахарная свеклы относится к растениям - кремнефилам.

При использовании диатомита в качестве удобрения заметных изменений в содержании гумуса, реакции почвенного раствора и сумме поглощенных оснований не происходило.

Таким образом, диатомит и, прежде всего, аморфный кремний, содержащийся в нем, оказывает положительное влияние на общее физико-химическое состояние и свойства почвы, способствуя улучшению питания растений.

Благодаря высокому содержанию аморфного кремния высококремнистые породы обладают несомненными защитными свойствами: поражаемость грибными заболеваниями, например, томатов в производственных условиях учхоза УГСХА уменьшалась на 80 % (рисунок 4)

23

№1(11) май - июнь 2010

Увеличивалась устойчивость зерновых культур к полеганию (таблица 3).

Ассимиляция кремния растениями носит как пассивный (механический), так и активный (метаболический) характер. В первом случае кремний в форме водного раствора кремнекислоты попадает через корни в транспирационные потоки чисто физическим путем - за счет пассивной диффузии и переноса массы, концентрируясь по мере потери воды при транспирации.

Кремнезем отлагается вдоль проводящих сосудов и в периферийных тканях растения. Во втором случае его ассимиляция является физиологическим процессом, приводящим к образованию органических производных кремния и к его отложению в специфических тканях растения. С ростом растения содержание кремния в нем увеличивается, достигая максимума в конце вегетации. При этом он накапливается, главным образом, в листьях. В злаках, например, лист содержит в 14 раз больше кремния, чем корень, и в 10 раз больше, чем стебель. В листьях и стеблях риса кремнекислота образует слой, расположенный между стенками эпидермиса (поверхностный слой клеток) и кутикулы, предотвращающий избыточную кутикулярную транспирацию и упрочняющий его стебель.

В стеблях злаков кремний отлагается в стенках и междоузлиях, что существенно повышает их прочность, сужает просвет стебля и препятствует развитию и передвижению личинок насекомых. Он

также внедряется в клетки эндодермы (внутреннего слоя первичной коры в стеблях и корнях), располагаясь во внутренних тангенциальных и радиальных стенках. Кремний в эндодерме находится в виде агрегатов, а также рассредоточен в слоях стенок стебля [8].

Как показывают данные таблицы 3, устойчивость к полеганию яровой пшеницы в среднем за 4 года составляла 3,9 баллов (в варианте с N40P40K40 - 3,3 балла), при использовании диатомита в качестве удобрения - 4,5 балла.

Применение высококремнистых пород в качестве удобрения сельскохозяйственных культур экономически и энергетически значительно эффективнее, чем использование минеральных удобрений. Так, при применении диатомита в дозе 3 т/га уровень рентабельности производства зерна пшеницы повышалась на 15 % по сравнению с контролем и на 38 % по отношению к варианту с полной дозой минеральных удобрений.

Использование высококремнистых пород в качестве удобрения хорошо вписывается в соответствующие технологии возделывания сельскохозяйственных культур и могут использоваться разными способами и в разные сроки: от предпосевной (предпосадочной) обработки посевного (посадочного) материала и внесения в небольших дозах в рядки до внесения достаточно больших доз (3-5 т/га) с учетом их длительного последействия (до 4-5 лет). В связи с высокой агрономической эффективностью высококремни-

Таблица 3

Устойчивость к полеганию яровой пшеницы (2003-2006 гг.)

Варианты 2003 2004 2005 2006 Среднее

Контроль 4,0 3,8 3,8 4,3 3,9

N^40^0 3,3 3,0 2,9 3,9 3,3

Диатомит 3 т/га 4,5 4,3 4,2 4,8 4,5

Диатомит 3 т/га + N20 4,4 4,3 4,3 4,7 4,4

Диатомит 3 т/га + N40 4,2 4,1 4,0 4,5 4,2

НСР05 0,2 0,2 0,2 0,3

стых пород в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур в качестве многофункционального удобрения открываются большие возможности для создания новых видов удобрительных смесей, обладающих наиболее рациональным режимом взаимодействия с растениями.

заключение.

В связи с вышеизложенным следует признать, что высококремнистые породы являются уникальным средством как для сохранения плодородия почвы, так и для повышения урожайности и получения экологически безопасной качественной продукции, которые позволят поднять земледелие на качественно новый уровень.

Результаты исследований обсуждались на расширенном заседании совета по развитию нанотехнологий Ульяновской области (15 августа 2008 г) и совещании агропромышленной палаты по вопросу использования наноструктурированных природных материалов в сельском хозяйстве Ульяновской области (11 сентября 2008 г) и рекомендованы к широкому внедрению.

Литература:

1. Norton L.D. Mineralogy of high calcium / Sulfur-containing coal combustion by-products and their effect on soil surface sealing // Agriculture utilization of Urban and Industrial by-products: Proceed. Symp. sponsored by Division S-6 and S-7 of the Science

Soc. Am. and A-5 of the Am.Soc. Agron. in Cincinnati Ohio, 7-12 Nov. 1993. ASA Special Publication Number 58. 1995. P.87-106.

2. Matichenkov V.V., Calvert P.V., Snyder G.H., et al. Nutrients leaching reduction by Si-rich substances in the model experiments // Proc. 7th Inter. Conf. Wetland Systems for Water Pollution Control. lake Buena Vista, Florida, Nov. 11-16. 2000. P. 583-592.

3. Матыченков В.В., Бочарникова Е.А., Амосова Я.М. Определение доступного растениям кремния в почвах // Агрохимия. - 1997. - № 1. - С. 76-80.

4. Самсонова Н.Е. Кремний в почве и растениях // Агрохимия, 2005. № 6. С. 76-86.

5. Воронков М.Г., Зелчан Г.И.,

Лукевиц Э.Я. Кремний и жизнь. Рига: Изд-во «Зинатне», 1978. 587 с.

6. Рочев В.А., Швейкина РВ.,

Барсукова Г.А., Попова И.Н. Питание растений и программирование уро-

жая сельскохозяйственных культур / Тр. Свердловского СХИ. Т. 60. Пермь, 1980. С. 61.

7. Ермолаев Е.Н. Роль кремния в повышении продуктивности винограда, кукурузы и сахарной свеклы // Дис. на со-иск. учен. степени докт. с.-х. наук в виде научного доклада. М.: МСХ, 1993. 49 с.

8. Матыченков В.В. Роль подвижных соединений кремния в растениях и системе почва-растение // автореферат дисс... д-ра биол. наук. Пущино, 2008. 34 с.

Вестник УГСХА №1(11) май - июнь 2010 25

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.