CC BY
33
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», niiaxp2@mail.ru; 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, niiaxp2@mail.ru; 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», niiaxp2@mail.ru; Л.М.-Х Биккинина - к.с.-х.н., зав. отделом агрохимических и биохимических исследований, ФГБНУ «Татарский научно-исследовательский институт агрохимии и почвоведения», niiaxp2@mail.ru; 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», niiaxp2@mail.ru.
© 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, niiaxp2@mail.ru 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», niiaxp2@mail.ru; 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: niiaxp2@mail.ru 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», niiaxp2@mail.ru; 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», niiaxp2@mail.ru.
