CC BY
32
УДК 631.81:633
И. А. Яппаров, И. М. Суханова, Р. Р. Газизов,
Л. М.-Х Биккинина, М. М. Ильясов
ВОЗДЕЙСТВИЕ ВОДНЫХ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫХ СУСПЕНЗИЙ И ИХ НАНОСТРУКТУРНЫХ АНАЛОГОВ НА УРОЖАЙНОСТЬ ГРЕЧИХИ
Ключевые слова: сапропель, глауконит, наноструктурная водная суспензия, урожайность, агроминералы.
Изложены данные исследований по изучению влияния предпосевной обработки семян и некорневой подкормки растений водными органо-минеральными суспензиями сапропеля и глауконита и их наноструктурными аналогами на урожайность гречихи в условиях вегетационного опыта. Установлена рациональность и перспективность комплексного использования наноглауконита и наносапропеля для предпосевной обработки семян, прибавка к фону составила 32,82 %.
Keywords: sapropel, glauconite, nanostructured aqueous suspension yields, agro minerals.
Presented data from studies on the effect of pre-sowing seed treatment and foliar application of plant water organomineral suspensions sapropel and glauconite and nanostructured their counterparts on the yield of buckwheat in a pot experiment. The rationality and prospects of complex use and nanoglaukonita nanosapropelya for pre-treatment of seeds, increase the background was 32.82%.
Введение
Сохранение и повышение плодородия пахотных почв, получение высоких урожаев, является основной проблемой современного земледелия. Низкие объемы применения органических и минеральных удобрений, резкий скачок цен на их производство и транспортировку, экспортные поставки за границу приводят к необходимости использования местных природных нерудных минералов (агроминералов) и их активированных аналогов. Применение агроминералов для улучшения агрохимических, агрофизических и микробиологических свойств почвы, в растениеводстве в качестве мелиорантов, удобрений и стимуляторов роста обусловлено наличием биогенных макро- и микроэлементов, высокими ионообменными, сорбционными и каталитическими свойствами [1, 2].
Одним из альтернативных видов органоминерального и минерального удобрения является сапропель и глауконит. Сапропель применяется на всех типах почв, для увеличения содержания органического вещества и макро- и микроэлементов питания растений, улучшения водно-физических свойств почвы и нейтрализации кислотности. Глауконит стоит рассматривать как бесхлорное калийное удобрение с высоким содержанием окисных форм железа, тонкорассеянного фосфатного вещества и микроэлементов Mn, Cu, Co, Ni, B, V и др. [3].
По данным исследований химический и минералогический состав вышеназванных агроминералов обладает свойствами, позволяющими применять их в сельскохозяйственном производстве в качестве удобрений. В этом ключе наибольшую актуальность имеет использование их для обработки семян и некорневой подкормки растений природными материалами минерального и минерально-органического состава и их наноструктурными аналогами, позволяющими сократить количество макроудобрений.
Экспериментальная часть Условия, методы и результаты исследований
Обеспечение семян гречихи непосредственно в зоне роста необходимыми элементами питания, создание стимулирующего эффекта для дальнейшего развития и формирования урожая являлись основными составляющими цели исследований.
Эксперимент проводили на базе Татарского НИИ агрохимии и почвоведения в лабораторных условиях и в вегетационных сосудах в 2015 году. Культура -гречиха «Черемшанка». Перед закладкой вегетационного опыта на основании лабораторных исследований была определена его схема.
Почва опыта - серая лесная среднесуглинистая имела следующие агрохимические показатели: содержание гумуса -3,26%; Р2О5 -168,0 мг/кг; К2О -128,0 мг/кг; сумма поглощенных оснований - 18,6 мг-экв./100 г почвы; гидролитическая кислотность -1,86 мг-экв./100 г почвы, рНсол. - 5,3.
Схема лабораторного опыта включала: 1) Контроль (увлажнение водой), 2) Глауконит 1,25 кг/т, 3) Сапропель 1,25 кг/т, 4) Наноглауконит 1,25 кг/т; 5) Наносапропель 1,25 кг/т, 6) Глауконит + сапропель 1,25 кг/т, 7) Наноглауконит + наносапропель 1,25 кг/т.
В дальнейшем для вегетационного опыта выбрана схема: 1) Фон ^0Р60К60, 2) Фон + предпосевная обработка семян воднорастворимой органоминеральной суспензией глауконита и сапропеля (ВОМС) в дозе 1,5 кг/т, 3) Фон + предпосевная обработка семян наноструктурной воднорастворимой органоминеральной суспензией глауконита и сапропеля (НВОМС) в дозе 1,5 кг/т, 4) Фон + предпосевная обработка семян воднорастворимой органоминеральной суспензией глауконита и сапропеля в дозе 1,5 кг/т + некорневая обработка растений 0,5% (ВОМС), 5) Фон + предпосевная обработка семян наноструктурной воднорастворимой органоминеральной суспензией
глауконита и сапропеля в дозе 1,5 кг/т + некорневая обработка растений 0,5%(НВОМС). Повторность опыта трехкратная.
Применяли водные суспензии агроминералов из расчета 1:4 и их наноструктурные водные суспензии. Для получения наноструктурных агроминералов использовали метод ультразвукового воздействия. Исходный порошкообразный минерал помещали в деионизированную воду. Полученную суспензию подвергали ультразвуковому диспергированию, в результате чего получали взвесь равномерно распределенных частиц агроминерала
наноразмерного диапазона в деионизированной воде [4-6].
Определение энергии прорастания проводили согласно ГОСТ 12038-84. Семена проращивали с использованием 2-х слойной фильтровальной бумаги в чашках Петри при температуре 250 С. Энергию прорастания гречихи определяли на 4 день после закладки, морфометрические параметры - на 7 день.
Исходя, из поставленных задач в вегетационном опыте проведены: анализ почвы на содержание органического вещества (ГОСТ 26213-91), Р2О5 и К2О по Кирсанову (ГОСТ Р 54650-2011), Нг (ГОСТ 26212-91), рНкс1 (ГОСТ-26483-85) и суммы поглощенных оснований (ГОСТ 27821-88); фенологические наблюдения за ростом и развитием растений; определено влияние использования ВОМС и НВОМС на урожай и качество зерна и растительного материала гречихи. Урожайные данные гречихи статистически обработаны, выявлена достоверность прибавок урожая от исследуемых факторов.
Энергия прорастания семян указывает на жизнеспособность зародышей, чем она выше, тем дружнее всходы. У гречихи «Черемшанка», следует отметить положительное влияние обработки семян наноструктурными водными суспензиями глауконита и комплексного применения с сапропелем на ростовые параметры (табл. 1).
Таблица 1 - Влияние обработки семян на параметры гречихи в лабораторных условиях
Вариант Энергия прорастан ия, % Длина проростка, см Длина корня, см
1 .Контроль 71,0 1,28 5,37
2. Глауконит 72,3 1,72 5,23
3. Сапропель 71,3 1,41 4,96
4.Нано-глауконит 85,7 1,37 6,28
5.Нано-сапропель 74,0 2,36 8,18
6.Глауконит+ Сапропель 72,0 1,82 7,40
7.Наноглаукнит +Наносапропел ь 75,0 1,95 6,61
НСР05= 12,7 НСР05= 1,02 НСР05= 2,97
Суспензия наноглауконита повысила энергию прорастания культуры на 23,3%. Активной стимуляции биохимических процессов в зародыше
способствовало использование во влажной среде элементов питания минерального и органического происхождения.
Рассматривая морфометрические параметры длины проростка и корней, выделился вариант с обработкой семян наноструктурной суспензией сапропеля, максимальная длина ростка гречихи при этом составила 8 см, а длина корня - 21 см. Мощной корневой системой - 10-11 корешков отличались проростки в вариантах обработки семян комплексным наносоставом, несмотря на то, что средняя величина ростка и корня соответствовали 1,95 и 6,61 см.
Совместное использование суспензий глауконита и сапропеля в чистом виде, показало преимущества перед их отдельным применением, развитие растений проходило интенсивнее.
Для исследований в условиях вегетационного опыта отобрали варианты с комплексным использованием органоминеральных суспензий в чистом и наноструктурном виде.
Вегетационный период гречихи длился 76 дней. Влажность почвы в сосудах поддерживалась регулярным поливом, поэтому недостатка влаги растения не испытывали. Дневная температура воздуха в день посева (3 июня) составляла 22°С. Фактическая среднемесячная температура воздуха в июне находилась в пределах 25,6° С. Среднемесячная температура воздуха за период июнь-август составила 22,7° С. Погодно-климатические условия в целом благоприятно складывались для развития гречихи в течение всей вегетации.
Обработка семян наносуспензиями обеспечила мощный импульс начального развития растений, повысила всхожесть гречихи на 4-7%.
Фенологические наблюдения за развитием растений гречихи показали отставание в появлении всходов и в фазах развития в вариантах с необработанными семенами. В фазе 4 листа у гречихи, обработанной наноструктурной
органоминеральной суспензией, длина растения составляла 12,5 см, длина главного корня 1,5 см. В контрольном варианте в эти же сроки было только 3 листа, длина растения 8 см, 1 боковой корень, длина главного корня 1,2 см. Фаза созревания по всем вариантам с обработанными семенами началась быстрее, на 2 дня появление темных орешков с предпосевной обработкой семян ВОМС опережало варианты с обработкой НВОМС.
Использование для предпосевной обработки семян НВОМС показало наибольшую прибавку урожайности относительно других вариантов (табл. 2).
Предпосевная обработка гречихи ВОМС обеспечила прибавку относительно фона на 15,49%. Диффузная пропитка семенного материала суспензиями в наноструктурном виде и в виде макросуспензий благоприятствовала максимальному насыщению тканей элементами питания и микроэлементами необходимыми на начальном этапе развития растений. Некорневая обработка в период вегетации НВОМС, в силу небольших
размеров наночастиц способствовала их лучшему проникновению в ткани растений [7].
Таблица 2 - Урожайность гречихи
Вариант Средний урожай, г/сосуд Вес растений, г Вес корней, г
1. ^оРбоКет - фон 7,10 6,61 0,68
2. Фон +предпосевная обработка семян ВОМС в дозе 1,5 кг/т 8,20 6,68 0,70
3. Фон +предпосевная обработка семян НВОМС в дозе 1,5 кг/т 9,43 7,45 0,82
4. Фон +предпосевная обработка семян ВОМС в дозе 1,5 кг/т + некорневая обработка растений ВОМС (0,5 %) 7,42 7,62 0,72
5. Фон +предпосевная обработка семян НВОМС в дозе 1,5 кг/т+ некорневая обработка растений НВОМС (0,5 %) 8,15 8,25 0,81
Нсро,95= 1,34 Нсро,95= 1,93 Нср0,95= 0,41
Учитывая слабую озерненность растений даже при обильном цветении, вызванную отмиранием большей частью генеративных органов на всех фазах развития, как до оплодотворения цветков, так и после него, вследствие недостаточного притока к ним пластических веществ, а также учитывая слаборазвитую корневую систему гречихи, обработка семян и некорневая подкормка растений НВОМС стимулировала приток питательных веществ к репродуктивным органам гречихи. Под их действием формировалась более мощная корневая система и наземная вегетативная биомасса, прибавка
относительно фона составила в среднем 19,1...24,8% соответственно.
Результаты наших исследований показывают, что наиболее эффективной для повышения урожайности гречихи является предпосевная обработка семян наноструктурной воднорастворимой органоминеральной суспензией сапропеля и глауконита, где прибавка к фону составила 32,82%. В то же время, по общей надземной массе растений вариант комплексной обработки наносуспензиями был выше фонового на 24,81%.
Литература
1. Т. Х. Ишкаев, Ш.А. Алиев, Р.Р. Егорова, Р.А. Хасанов. К вопросу о повышении эффективности использования бедных фосфоритных руд / Плодородие почв, удобрение, урожай: тр. Тат. НИИ агрохимии и почвоведения. - Казань, 2001. - С. 91-96.
2. Т.Х. Ишкаев, А.Х. Яппаров, Ш.А. Алиев.Технологические приемы эффективного использования местных агроминералов в земледелии Республики Татарстан / - Казань: Центр инновационных технологий, 2010. - 112 с.
3. Абузяров Р.Х., Ахметов Ф.Г., Аблямитов П.А. и др. Агроминеральные ресурсы Татарстана и перспективы их использования /под ред. Якимова А.В. Казань: Фэн, 2002. - С.175
4. Яппаров А.Х., Алиев Ш.А., Яппаров И.А., Ежкова А.М., Дегтярева И.А., Ежков В.О. и др. Научное обоснование получения нанотруктурных и нанокомпозитных материалов и технологии их использования в сельском хозяйстве. - Казань, 2014 - С.30.
5. В.О. Ежков, А.Х. Яппаров, Е.С. Нефедьев, А.М. Ежкова, И.А. Яппаров, А.П. Герасимов. Наноструктурные минералы: получение, химический и минеральный составы, стуктура и физико-химические свойства / Вестник Казан. технол. ун-та.2014. Т.17. № 11. С.41-45.
6. И.М. Суханова, Н. Ш. Хисамутдинов, Р. Р. Газизов, Л.М.-Х. Биккинина. Влияние наноструктурной фосфоритной и нанофосфоритной суспензии на урожайность гречихи/ Агрохимический вестник, №1, 2016. - С.31
7. В.О. Ежков, Л.М.-Х. Биккинина, М.А. Поливанов. Влияние наноструктурной водно-цеолитной суспензии на продуктивность гречихи/ Вестник Казан. технол. унта.- 2013.- Т.16. - №19. - С.241-245
© И. А. Яппаров - д. б. н., врио директора ФГБНУ «Татарский научно-исследовательский институт агрохимии и почвоведения», [email protected]; И. М. Суханова - к. б. н, в. н. с. отдела агрохимических и биохимических исследований, ФГБНУ «Татарский научно-исследовательский институт агрохимии и почвоведения», профессор кафедры технологии мясных и молочных продуктов КНИТУ, [email protected]; Р. Р. Газизов - к.с.-х.н., ученый секретарь, начальник отдела воспроизводства почвенного плодородия и питания растений, ФГБНУ «Татарский научно-исследовательский институт агрохимии и почвоведения», [email protected]; Л.М.-Х Биккинина - к.с.-х.н., зав. отделом агрохимических и биохимических исследований, ФГБНУ «Татарский научно-исследовательский институт агрохимии и почвоведения», [email protected]; М. М. Ильясов - к.с.-х.н , в.н.с. отдела разработки био- и нанотехнологий в земледелии и животноводстве, ФГБНУ «Татарский научно-исследовательский институт агрохимии и почвоведения», [email protected].
© 1 A. Yapparov - Doctor of Sciences, Acting Director FGBNU "Tatar Research Institute for Soil Science and Agricultural Chemistry», professor of the department of meat and milk products technology KNRTU, [email protected] 1 M. Sukhanova - to Ph. D. of biological science, Senior Research Officer Department of agrochemical and biochemical studies FGBNU "Tatar Research Institute for Soil Science and Agricultural Chemistry», [email protected]; R. R. Gazizov - Ph. D. of agricultural science, scientific secretary, the head of the reproduction of soil fertility and plant nutrition, FGBNU "Tatar Research Institute for Soil Science and Agricultural Chemistry», E-mail: [email protected] L. M.-H. Bikkinina - Ph. D. of agricultural science, Head of Department of agrochemical and biochemical studies FGBNU "Tatar Research Institute for Soil Science and Agricultural Chemistry», [email protected]; M. M. Il'yasov - candidate of Agricultural Sciences, Senior Research Officer of the development department of biotechnology and nanotechnology in agriculture and animal husbandry, FGBNU "Tatar Research Institute for Soil Science and Agricultural Chemistry», [email protected].
