сотрудник
, Россия
сотрудник
, Россия
сотрудник
сотрудник
, Россия
УДК 63 Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство
ГРНТИ 68.03 Сельскохозяйственная биология
В статье представлены результаты двухлетних исследований по применению наноструктурных суспензий сапропеля и биогумуса на серой лесной среднесуглинистой почве в условиях вегетационного опыта при выращивании овса сорта Конкур. Обеспечение растений элементами питания мы видим в использовании веществ, созданных самой природой, химический состав которых позволяет применять их в качестве удобрений. В земледелии и растениеводстве изучены различные дозы внесения сапропеля и биогумуса в почву, но данные по применению наноструктурных их составляющих отсутствуют. Впервые в Республике Татарстан (РТ) проводятся исследования по разработке способов использования наноматериалов сапропеля и биогумуса в растениеводстве при выращивании сельскохозяйственных культур. Выявлен характер и степень влияния макро - и наноструктурных суспензий на основные элементы структуры урожая при их использовании для предпосевной обработки семян и некорневой обработке растений, как в отдельном, так и в комплексном применении. Предпосевная обработка суспензиями биогумуса и нанобиогумуса увеличила высоту и выход биомассы растений относительно других вариантов на 3,8…26,1% и 8…58,2% соответственно по показателям структуры. Комплексное использование обработок наносуспензиями сапропеля и биогумуса положительно отразилось на количественных показателях: массе 1000 зерен, корней и зерна. Наноструктурные суспензии обладая биологически активными свойствами, размерами частиц 20-30 нм, проникающими беспрепятственно, без повреждения структуры и без последствий для растительного организма, стимулируя биохимические процессы и обладая пролонгированным действием на биологические объекты, обеспечили лучшие по сравнению с обработкой макросуспензией показатели структуры урожая.
сапропель, биогумус, наносуспензии, обработка семян и растений, структура урожая
Рост цен на производство удобрений приводят к необходимости использования местных природных нерудных минералов (агроминералов). Их применение для улучшения 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].
В качестве органического и органоминерального удобрения можно использовать биогумус и сапропель - вещества, созданные самой природой и экологически безопасные по своему составу, который позволяет использовать их в качестве экологически чистых удобрений для выращивания сельскохозяйственных культур [3].
Современный этап развития сельскохозяйственного производства характеризуется совершенствующимися технологиями возделывания культур, при этом особое внимание следует уделять рациональному использованию наноматериалов в земледелии и растениеводстве. Нанобиотехнология может внести существенный вклад в улучшение питания, сопротивляемости культур неблагоприятным погодным условиям, стрессовым ситуациям, а также борьбу с болезнями и вредителями [4, 5]. Очень важно изучение влияния различных видов наноматериалов на рост, развитие растений и их метаболические функции, поскольку они являются важнейшим звеном пищевой цепи [6]. Известно, что наноматериалы оказывают комплексное воздействие в отношении роста и развития растений [7-9]. Подавляющее число работ по исследованию влияния наноматериалов на количественные и качественные показатели растений посвящено нанопорошкам металлов и оксидов металлов в качестве средств предпосевной обработки семян [10-17].
Актуальной задачей является получение и разработка технологий применения высокоэффективных наноструктурных веществ из органоминерального сырья, активно воздействующих на рост и развитие растений и урожайность сельскохозяйственных культур.
Условия, материалы и методы исследований. Исследования выполнены в условиях вегетационного опыта в 2017-2018 гг. на серой лесной среднесуглинистой почве при выращивании овса сорта Конкур по методике Б.А. Доспехова (1985). Характеристика исходной почвы: гумус –2,6%, рНKCl. –5,9, Нг – 1,5 мг-экв./100 г почвы, сумма поглощенных оснований –19,3 мг-экв./100 г почвы, Nщел. – 100,2 мг/кг, Р2О5 – 122 мг/кг, К2О – 115 мг/кг.
Использовался сапропель месторождения озера Белое РТ и биогумус производства
«Грин-ПИКъ» (г. Ковров, Владимирской области) в виде водных и наноструктурных суспензий. Состав сапропеля, % (на сухое вещество): органическое вещество – 31,3; рН – 7,8; СаО – 18,9; SiO2 – 11,7; Al2O 3– 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.
Для получения наноструктурных агроминералов из сапропеля и биогумуса был использован метод ультразвукового воздействия [7].
В качестве минеральных удобрений (фон) использовалось сложное удобрение – азофоска. Размер вегетационного сосуда Вагнера составлял 0,018 м2. Количество растений в сосуде 10 штук. Схема опыта представлена в табл. 1, повторность – трехкратная.
Анализ и обсуждение результатов исследований. Вегетационный период 2017 и 2018 гг. характеризовался оптимальными погодными условиями для роста и развития овса. Фенологические наблюдения показали, что ранние всходы овса появились в вариантах с предпосевной обработкой семян наносуспензией биогумуса и аналогичной суспензией с сочетанием дражирования с сапропелем. Растения с обработкой семян наносуспензиями в своем развитие визуально отличались от других вариантов: дружные всходы, ускоренное прохождение этапов онтогенеза, раннее созревание и лучшие морфометрические параметры, что, вероятно, связано с лучшей проницательностью наночастиц в клетки растений и активизацией клеточного метаболизма. Диффузная пропитка семенного материала наноструктурными суспензиями способствовала насыщению тканей элементами питания, оказывая ревитализирующее действие.
Длина растений овса в среднем находилась в пределах от 56,7 до 71,5 см (табл. 2). Разница длины стебля между контрольным и фоновым вариантом составила 7,7 см. Наибольшая длина растений отмечена в варианте с предпосевной обработкой семян суспензиями биогумуса и нанобиогумуса 70,6 -71,5 см соответственно.
1. 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.3, 175.
2. Ишкаев, Т.Х. Технологические приемы эффективного использования местных агроминералов в земледелии Республики Татарстан / Т.Х. Ишкаев, А.Х. Яппаров, Ш.А. Алиев. – Казань: Центр инновационных технологий, 2010. – 112 с.
3. Суханова, И.М. Оценка действия биогумуса и сапропеля и их наноструктурных аналогов на урожайность и качество гречихи / И.М. Суханова, А.А. Лукманов, А.Х. Яппаров, Р.Р. Газизов // Агрохимический вестник,– 2018. – №6– С.49-52.
4. Федоренко В.Ф., Буклагин Д.С. [и др.] Мировые тенденции нанотехнологических исследований в сфере сельского хозяйства. – М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2012.- 160 с.
5. Федоренко В.Ф., Ерохин М.Н. [и др.] Нанотехнологии и наноматериалы в агропромышленном комплексе: научное издание. – М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2011.- 312 с.
6. Коледа, К.В. Растениеводство / К.В. Коледа, А.А. Дудук. – Минск: ИВЦ Минфина, 2008. – 480 с.
7. Нанотехнологии в сельском хозяйстве: научное обоснование получения и технологии использования наноструктурных и нанокомпозитных материалов / Под общ. ред. Яппарова А.Х. – Казань: Центр инновац. технологий. – 2013. – 252 с.
8. Полищук, С.Д. Применение нанопорошков в качестве удобрений для масличных культур / С.Д. Полищук, А.А. Назарова, М.В. Куцкир и др. // Нанотехника. – 2013. – №3(35). – С. 67-74.
9. Смирнова, Е.А. Углеродные нанотрубки проникают в ткани и клетки и оказывают стимулирующее воздействие на проростки эспарцета Onobrychis Arenaria (Kit.) Ser./ Е.А. Смирнова [и др.] // Acta Naturae. – 2011. – Т.3. – №1. – С. 106-113.
10. Тарасова, Е.Ю. Применение нанотехнологий в сельском хозяйстве / Е.Ю. Тарасова, В.П. Коростелева, В.Я. Пономарев / Вестн. Казан. технолог. ун-та. – 2012. – Т.15. – №21. – С. 121-122.
11. Усанова, З.И. Применение наноматериала на основе серебра и биологического препарата альбит для повышения продуктивности кукурузы / З.И. Усанова, И.В. Шальнов // Вестн. Саратов. государ. аграр. ун-та им. Н.И. Вавилова. – 2012. – №8. – С. 31-33.
12. Чурилов, Г.И. Эколого-биологические эффекты нанокристаллических металлов: Дис… докт. биол. наук / Г.И. Чурилов. – Балашиха, 2010. – 332 с.
13. Feizi, H. Phytotoxicity and stimulatory impacts of nanosized and bulk titanium dioxide on fennel (Foeniculum vulgare Mill) / H. Feizi, M. Kamali, L. Jafari et al. // Chemosphere. – 2013. – V. 91. – P. 506-511.
14. Khot, L.R. Applications of nanomaterials in agricultural production and crop protection: A review / L.R. Khot, S. Sankaran, J.M. Maja // Crop Prot. – 2012. – V. 35. – P. 64-70.
15. Kumar, V. Gold nanoparticle exposure induces growth and yield enhancement in Arabidopsis thaliana / V. Kumar, P. Guleria // Sci Total Environ. – 2013. – V. 461-462. – P. 462-468.
16. Larue, C. Accumulation, translocation and impact of TiO2 nanoparticles in wheat (Triticum aestivum spp.): Influence of diameter and crystal phase / C. Larue, J. Laurette, N. Herlin-Boime // Sci Total Environ. – 2012. – V. 431. – P. 197-208.
17. Nair, R. Nanoparticulate material delivery to plants / R. Nair, S.H. Varghese, B.G. Nair et al. // Plant Sci. – 2010. – V. 179. – P. 154-163.
