СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВЫ И ПРОДУКТИВНОСТИ РАПСА ЯРОВОГО
METHOD FOR INCREASING SOIL FERTILITY AND PRODUCTIVITY OF SPRING RAPE

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к биостимулирующим и росторегулирующим составам на основе соединений цеолита, предназначенным для использования при выращивании масличных культур.
В настоящее время для воздействия на развитие сельскохозяйственных культур используют различные биоактивные вещества (БАВ). Среди средств, направленных на повышение продуктивности агрокультур очень перспективным являются регуляторы роста растений (они же стимуляторы роста растений, фитостимуляторы или фитогормоны, как природные, так и синтетические аналоги).
При использовании этих стимуляторов на вегетирующие растения, иногда в весьма малых дозах, они способны сильно влиять на физиологические процессы роста и развития растений. Это может, проявится в увеличении урожайности, в повышении засухо- или морозостойкости вегетирующих растений, в повышении устойчивости к болезням растений.
В последнее время стали применятся природные месторождения цеолита, представляющие собой высокопористые кристаллические адсорбенты. Имея однородные размеры пор отверстий, его полость поглощает отдельные компоненты микроэлементов из почвы и из смеси удобрений, в частности, органических удобрений птичьего помета в чистом виде. Поэтому важно их совместное изучение в части исследования, анализа морфологических, химических свойств удобрений и оценки их эффективности влияния на урожайность семян ярового рапса в условиях Липецкой области России.
4
4
Известен способ применения природного минерала бишофита в качестве средства для внекорневой обработки масличных культур (Патент RU №2134252, C05D 9/02, А01С 21/00, A01N 59/08 от 10.08.1999). Природный бишофит Нижнего Поволжья в виде 5-7% водного раствора. Он представляет собой хлоромагниевый рассол с концентрацией хлористого магния 420-430 г/л, остальные составляют примеси CaSO, NaCl, NgSO, MgBr, и микроэлементы: Са, Bi, Mo, Fe, Al, Ti, Cu, Si, Ba, Sr, Rb, Cs, Li. Его применение связано с внекорневой обработкой растений, в том числе масличных культур.
Известны технические решения в качестве регулятора роста (А.с. SU №1600653, A01G 31/00 от 23.10.1990; А.с. SU №1819378, A01N 65/00 от 20.10.2000; А.с. SU №180997, С07С 51/00 от 1993; А.с. SU №1809975, С07С 51/00 от 1993; Патент RU №2025976, A01N 65/00, A01N 37/08 от 09.01.1995; Патент RU №2121272, A01N 65/00 от 10.11.1998). Однако известные технические решения могут использоваться при выращивании масличных культур, в качестве применения регуляторов роста растений в определенных условиях с конкретными культурами, погодными условиями, целями выращивания растений, сроками обработки и т.п., а также конкретного применения препарата в заданных дозах.
Известен способ в использовании препаратов на основе системного фунгицида метил - 1 (бутил - карбамол) - 2 - бензимидазол - карбамата и его аналогов. Использование препарата связано с внесением в почву при посеве или междурядья, по всходам с заделкой на глубину 5-10 см (Патент RU №2025976, A01N 65/00, A01N 37/08 от 09.01.1995).
Известны способы возделывания ярового рапса с внесением азотно - фосфорно - калийных удобрений вносят вместе с посевом, где используют гербициды (Патент RU №2459402 А01С 1/06, А01С 7/00, А01С 21/00 от 12.04.2011; Патент RU №2485748 А01С 1/00 от 11.05.2011; Патент RU №2482660, A01G 1/00, А01В 79/02 от 12.10.2011). Внесение биопрепаратов оказывает пролонгированное стимулирующее действие на развитие растений в целом, а также с внесением основного минерального удобрения, что приводит к повышению продуктивности и лучшему качеству выращиваемой продукции.
Известны способы стимуляции роста и развития масличных культур (Патент RU №2400039, А01С 1/00, А01С 1/06 от 20.01.2010; Патент RU №2244415, A01G 1/00, А01В 79/00 от 20.01.2005; Патент RU №2401528, А01С 21/00 от 20.10.2010).
Известен способ обогащения почвы с помощью прослойки сорбента (Патент RU №21232122, А01С 21/00, С09К 17/00 от 27.06.1999), включающий в качестве сорбента цеолит, после его внесения в почву осуществляют внесение минеральных удобрений в поверхностный слой почвы. Оставаясь поглощенными, питательные элементы используются корневой системой растений.
В качестве способа - прототипа известен способ для регулирования роста растений, содержащий d - металлы - микроэлементы, с целью эффективности действия и снижений содержания нитратов, в качестве d - металлов он содержит смесь комплексных соединений Fe - Mn - Fe - Со, или Cu - Zn с N - 2, 3 - диметилфенилан - траниловой или N - 3, 4 - диметил - фенилантраниловой кислотами при молярном соотношении металлов в смеси соответственно (1-3):1 (Авторское свидетельство SU №1687194, A01N 59/00 от 30.10.1991). Однако известный способ относится к выращиванию растений синтезированными сложными комплексами, представляющие собой мелкодисперсные порошки, цвет которых определяется природой металла и не зависит от выбранных кислот для Mn, Со, Zn, Fg. В целом, для поставленной цели в прототипе - это улучшение роста, развития и биологической ценности растений, которые подтверждены фактом установления у предложенного состава росторегулирующей активности (урожайность зеленой массы, длина стебля растений) и способность повышать качество, т.е. биологическую ценность и безвредность (понижения накопления нитратов) более выраженных, чем у состава на основе неорганических солей d - металлов и их соединений с комплексами.
Прототип отмечает, что снижение накопления нитратов, благодаря оптимизации метаболизма азота - актуальная задача. Кроме того, соединения металлов среди таковых, может принадлежать особое место, благодаря их способности положительно влиять на «дискомфорт» ферментных систем, регулирующих процесс нитрофикации. Поэтому авторами изобретения были изучены все биологические показатели растений рапса ярового на начальных этапах формирования растений по сравнению с контролем. Внесение природного цеолита в чистом виде по исследуемым показателям и при совместном его внесении с удобрениями обеспечивало значительную прибавку урожайности. Изучение микроэлементного состава растений позволяет установить, что цеолит проявляет сорбционную способность по отношению к тяжелым металлам (ТМ), в результате чего вегетационная часть растений накапливает их в меньшем количестве. Поэтому, исключения негативного действия, например, меди, цинка и др. металлов в повышенных концентрациях на растения активизации окислительного стресса под ТМ, нарушению физиологических процессов (фотосинтез, дыхание, рост), представляют собой перспективный научный подход для изучения механизмов адаптации растений к неблагоприятным факторам, в том числе и к действию ТМ. В связи с этим, было исследованы агроценозы рапса ярового сорта «Риф», т.е. сделана попытка оценить анализ морфологических, химических свойств новых удобрений, их эффективности влияния на урожайность семян ярового рапса в условиях Липецкой области Российской Федерации.
Целью изобретения является возможность получения, с учетом экономически оправданной эффективности, урожая семян рапса ярового за счет применения микроэлементного состава удобрений на основе отходов птицефабрик и природного цеолита Тербунского месторождения, применяемых в качестве удобрений в виде композитных смесей.
Поставленная цель достигается тем, что способ повышения плодородия почвы при возделывании рапса ярового, характеризующийся тем, что вносят куриный помет следующего состава: общий азот - 26 г/кг, фосфор - 9 г/кг, калий - 2,6 г/кг; масс %: Na - 1,5, Mg - 5,5, Al - 0,5, Si - 2,8, K - 5,9, Са - 11,9; мг/кг сухой массы: Fe - 43,75, Со - 0,67, Ni - 1,79, Zn - 22,39, Cu - 5,0, Mn - 126,68, Pb - 0,26, Cd - 0,06 в дозе от 5 т/га до 10 т/га в чистом виде, с внесением одновременно природного цеолита, проявляющего сорбционную способность по отношению к тяжелым металлам и имеющего следующий состав, масс %: Na - 0,1, Mg - 0,9, Ai - 9,4, Si - 21,3, K - 1,6, Са - 0,8 в дозе 3 т/га в чистом виде, весной проводят в конце третьей декады апреля посев при прогревании почвы до
o
8-10С, с нормой высева до 2,5 млн. шт./га всхожих семян, уборку ярового рапса осуществляют прямым комбайнированием.
Исследования проводили в полевых условиях на опытном поле Елецкого государственного университета им. И.А. Бунина в 2019-2020 гг.
Объектами исследований являлись куриный помет в чистом виде птицефабрики ООО «Светлый путь» (Елецкого района, Липецкой области), природный цеолит (Тербунское месторождение, Липецкой области), микробиологический препарат Тамир, растения ярового рапса сорта «Риф». Дозы являлись расчетными для почвенных условий участка (поля) с учетом изучаемой культуры под планируемую урожайность.
Схема опыта была проверена по следующей агрохимической характеристике пахотного слоя: рН 5,6-5,7, содержание гумуса 5,6-5,5%, фосфора 193,2-195,3 мг/кг, калия 113,7-116,0 мг/кг.
Природный цеолит имел следующий минеральный состав (масс %): Na - 0,1, Mg - 0,9, Ai - 9,4, Si - 21,3, K - 1,6, Са - 0,8.
Куриный подстилочный помет имел следующий агрохимический состав: рН - 8,0, общий азот - 26 г/кг, фосфор - 9 г/кг, калий - 2,6 г/кг; (масс %): Na - 1,5, Mg - 5,5, Al - 0,5, Si - 2,8, K - 5,9, Са - 11,9; (мг/кг сухой массы): Fe - 43,75, Со - 0,67, Ni - 1,79, Zn - 22,39, Cu - 5,0, Mn - 126, 68, Pb - 0,26, Cd - 0,06.
По микроэлементному составу и санитарно-бактериологическим показателям подстилочный помет соответствовал требованиям ГОСТ 31461-2012. Содержание тяжелых металлов (ТМ) в помете было не выше или на уровне норм ПДК для почв региона.
Исследования проводили на посевах ярового рапса сорта «Риф». Данный сорт сочетает в себе высокий потенциал продуктивности, обладает высоким качеством масла.
2
2
Опыты были заложены в 4-х кратной повторности. Площадь опытной делянки составила 25 м, площадь учетной - 12 м.
Использовали общепринятую агротехнологию по возделыванию ярового рапса, для условий Липецкой области.
Схема опыта включала следующие варианты: 1 - контроль (без внесения удобрений); 2 - цеолит 3 т/га; 3 - цеолит 5 т/га; 4 - цеолит 3 т/га + куриный помет 2,5 т/га; 5 - цеолит 3 т/га + куриный помет 5,0 т/га; 6 - цеолит 3 т/га + куриный помет 10 т/га.
Внесение удобрений осуществляли осенью.
Погодные условия в момент посева характеризовались повышенным температурным режимом и повышенными запасами влаги в почве, что благоприятно отразилось на полноте всходов.
Опыт проводили в соответствии с методическими указаниями Б.А. Доспехов (Методика полевого опыта с основами стаститической обработки результатов исследований. Учебник для высших сельскохозяйственных учебных заведений. 5-го изд. 1985. - М.: Альянс. 2011. - 351 с. URL: hitts:/www.elibrary.asp.id=195117484.
Для исследований морфологических исследований химико-аналитических свойств цеолитовододержащей породы, отходы птицефабрики и композиционных смесей их основе использовали электронно-микроскопический анализ, дисперсность образцов цеолита составила 2,5-0,25 мм.
Методом спектрофотометрии были определены химические свойства образцов цеолита и композиционных смесей - антиокисидантная активность (ингибирование 0,025% раствора Dp РН, λ - 517 нм) в водных и спиртовых экстратах; сумма фенольных соединений, которую определяли методом Фолина - Чокальту, λ - 50.
Результаты исследований.
При анализе текстурно-скульптурных особенностей образцов цеолит, содержащий породы Тербунского месторождения было отмечено наличие областей с пластинчатой изометрической структурой в виде удлиненных или неправильной формы блоков и менее агрегатированными частицами. Области с пластинчатой изометрической структурой в виде удлиненных или неправильной формы блоков и менее агрегированные, пористые частицы приведены (фиг. 1).
Плотно-пористые частицы с глубокими извилистыми порами менее 1 мкм. Плотно-пористые частицы с глубокими извилистыми порами менее 1 мкм приведены (фиг. 2).
Плотно слоистые или чешуйчатые частицы с порами менее 0,2 мм приведены (фиг. 3).
Плотная структура с высоким содержанием серы, калия и кальция приведены (фиг. 4), где хорошо видны окремненные органические включения (остатки), 0,2-10 мкм.
Размеры среднее количество пор в образцах цеолита приведены (фиг. 5), где показано наличие макро, микро и мезопор, размер которых колеблется от 360 до 270 нм (с право на фиг. 5), и для 760 (слева на фиг. 5).
Микроскульптуры отходов птицефабрики, которая имеет рыхлую структуру, реже пластиообразную структуру приведено (фиг. 6).
Установлены различия компонентного состава элементов в цеолите и отходах птицефабрики и представлены: минеральный состав цеолита (фиг. 7), а минеральный состав отходов птицефабрики (фиг. 8).
Результаты ЭДС спектров показали, что в составе цеолита преобладают для Si, О, Al, Са. В составе отходов птицефабрики основную долю составляют: Р, Mg, Са.
Содержание основных элементов: Na, Ng, Р, K, Са в образцах отходов птицефабрики в 13, 6, 18 выше, чем в образцах цеолита.
Изучение микроэлементного состава (Al, Si, Mo, Na, Mg, P, S, K, Са) цеолитов и отходы птицефабрики, закладку опыта производили в 4-х кратной повторности последующей схеме 1 - цеолит; 2 - куриный помет; 3 - цеолит 3 т/га + куриный помет 2,5 т/га; 4 - цеолит 3 т/га + куриный помет 5 т/га; 5 - цеолит 3 т/га + куриный помет 10 т/га; 6 - цеолит 5 т/га + куриный помет 2,5 т/га; 7 - цеолит 5 т/га + куриный помет 5 т/га; 8 - цеолит 5 т/га + куриный помет 10 т/га - все это позволило получить достоверное количественное накопление в почве.
Проанализировано содержание элементов, затем получили убывающий ряд содержания элементов в цеолите следующий: Si>Al>Mo>K>Mg>Са>Р>S>Na.
Убывающий ряд для птичьих отходов следующий: Са>Р>Mg>K>Mo>Si>Na>S>Al.
Данные сравнительного содержания: Al, Si, Mo в цеолитосодержащей породе Тербунского месторождения и органических отходов и их композитных смесей (масс) показаны (фиг. 9). Установлено, высокое содержание кремния в цеолитах, поэтому использование его в качестве удобрений, может оптимизировать питание растений по данному элементу, наличие которого привело к увеличению массы корневой системы, их объема и общей активного поглощающей поверхности.
Кремневые удобрения увеличили высоту роста растений, количество продуктивных стеблей и площадь ассимиляционной поверхности листьев и в целом способствовали росту продуктивности сельскохозяйственных культур.
Характеристика микроудобрений.
Алюминий - является не желательным элементом для растений, та как его избыток приводит к деформации вегетативных органов растений.
Минеральное содержание элемента было отмечено в вариантах при использовании в курином помете с применением цеолита в дозе 3 т/га. Снижение Al, в среднем по вариантам, в виде композиционных смесей по отношению к цеолиту в чистом виде составило 8,7 масс %.
Молибден - нехватка его приводит к нарушению азотного обмена. Поэтому насыщение микроэлементом его происходило за счет в ведение в удобрение природного минерала (цеолита), среднее его составило 3,04 масс %.
Кальций - он влияет на обмен углеводов и белков, поэтому его содержание необходимо на ранних стадиях развития.
Содержание Na, Mg, Р, S, K, Са, содержащихся в цеолите Тербунского месторождения, органических отходов птичьего помета и их композитных смесей, масс % приведены (фиг. 10). Максимальное его количественное отмечено в органических отходах птичьего помета 10,21 масс %. На изучаемых вариантах происходило снижение за счет введения природного цеолита, в среднем на 7,6 масс %.
Оптимизация кальцевого питания повышает доступ для растений фосфора, марганца, цинка и бора. Кальций повышает устойчивость к грибным болезням.
Фосфор - необходим для развития корневой системы рапса и ускорения созревания семян. Рапс начинает потреблять фосфор в ранние фазы своего развития и использует в течение всего периода. В среднем, по изучаемым вариантам, происходило насыщение по фосфору за счет высокого процентного содержания его в органике (8,16 масс %), превышение по изучаемым вариантам по сравнению с цеолитом в чистом виде составило 1,67 масс %.
Высокая активность водных экстрактов и сумма фенольных соединений отходов птицефабрики смесей на их основе свидетельствует о наличии растворимых биологически активных веществ.
Антиоксидная активность и сумма фенольных соединений цеолита, отходов птицефабрики композиционных смесей на их основе приведены (фиг. 11). В природных цеолитах также отмечалось значительное наличие антиоксидантной активности фенольных соединений, отсюда можно отметить большое присутствие органических примесей в них.
Исследованиями установлено, что для спиртового контраста основные области поглощения 38-45 и 600-700 нм. Это вероятно свидетельствует о наличии высокомолекулярных веществ в изучаемых образцах удобрений. Наличие их, приводит к стимулированию всех биохимических процессов в организме растений не только на стадии прорастания семян рапса, но и на дальнейшем росте и развития растений.
Следует отметить, куриный помет является источником азота, который необходим растениям для полноценного развития, особенно во время активного роста стеблей и листьев.
Введение отходов птицефабрики привело к насыщению композиционных смесей данным микроэлементом. Данный элемент для ярового рапса является важным в минеральном питании.
Установлено, что наибольший эффект от внесения удобрения получили на вариантах с внесением куриного помета 5 т/га + цеолита 3 т/га и куриного помета 10 т/га + цеолит 3 т/га, урожайность составила 30,5 ц/га и 30,7 ц/га, соответственно. Урожайность ярового рапса сорта «Риф» в зависимости от внесения удобрений, ц/га (2029-2020 гг.) показана (фиг. 12).
Следует отметить, что избыток азота провоцирует интенсивный рост, полегание растений и задерживает созревание семян (Бочкарев Н.И., Пивень В.Т. Семеренко С.А. Потребность рапса в элементах питания) Аграном. - 2019, №3 URL: hitts://www.agronom.com/ua/potrebnost-rapsa-V-ele-com/ua/potrebnost-eapsa).
Исследования показали, в вариантах внесение цеолита 5 т/га совместно с органическими удобрениями, привело к снижению урожайности по сравнению с внесением цеолита по 3 т/га с органикой. Следовательно, можно предположить, что растения при внесении цеолита 5 т/га совместно с отходами птицефабрики были обеспечены большим количеством азота.
Таким образом, экспериментами установлен высокий микроэлементный состав новых удобрений на основе отходов птицефабрики и природного цеолита Тербунского месторождения, позволяет их использовать в качестве удобрений в виде композитных смесей.
Максимальную продуктивность получили на вариантах с внесением куриный помет 5 т/га + цеолит 3 т/га и куриный помет 10 т/га + цеолит 3 т/га. При этом урожайность на данных вариантах составила 30,5 ц/га и 30,7 ц/га, соответственно. В исследованиях в опытах средняя положительная корреляционная зависимость между урожайностью ярового рапса и микроэлементами, следующая: Са (r=0,68), Mg (r=0,55), Na (r=0,57), K (r=0,61), Р (r=0,74).
В готовом органическом удобрении в опытах не обнаружено личинок мух в расчете на 100 г субстрата. По внешним показателям готового удобрения - это была рассыпчатая масса темно-коричнево цвета.
В эксперименте было установлено, что развитие растений происходило равномерно. Внесение всех видов удобрений способствовало увеличению площади листовой поверхности по сравнению с контролем (фиг. 12).
Анализ биометрических показателей позволил установить, что изменение зависело от дозы внесения удобрения, но не от составных частей. Применение цеолита способствовало снижению микроэлементов металла в готовом удобрении, которое находилось на уровне ПДК. В опытах также установлена средняя положительная корреляционная зависимость, показанная выше между урожайностью ярового рапса и микроэлементами.