Использование органоминеральных суспензий и их наноструктурных аналогов при выращивании овса

DOI:10.24411/2225-2584-2019-10059

УДК 631.895

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫХ СУСПЕНЗИИ И ИХ НАНОСТРУКТУРНЫХ АНАЛОГОВ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ ОВСА

И.М. СУХАНОВА, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник

А.Х. ЯППАРОВ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Р.Р. ГАЗИЗОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, заместитель руководителя института

Л.М.-Х. БИККИНИНА, кандидат

сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник

М.М. ИЛЬЯСОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник

Татарский научно-исследовательский институт агрохимии и почвоведения ФИЦ Казанский научный центр РАН

ул. Оренбургский тракт д.20 а, г. Казань, 420059, Российская Федерация

Резюме. Проведены исследования по применению наноструктурных суспензий сапропеля и биогумуса в условиях вегетационного опыта на серой лесной среднесуглинистой почве при выращивании овса сорта Конкур. Выявлен характер и степень влияния макро - и наноструктурных суспензий на урожайность при их использовании для предпосевной обработки семян и некорневой обработки растений как в отдельном, так и в комплексном применении. Прибавка продуктивности культуры от внесения минеральных удобрений составила 37,12 %. Использование суспензий сапропеля и биогумуса для предпосевной обработки семян на удобренном фоне увеличило выход зерна до 8,4 %. Эффективными для повышения урожайности были варианты с предпосевной обработкой семян и семян с растениями наносуспензиями биогумуса - 8,53 г/сосуд. Прибавка зерна относительно аналогичной макросуспензии и фона составила 10,3 - 19,6 % соответственно. Предпосевная обработка семян наноструктурным биогумусом и сапропелем улучшила продуктивность культуры на 10,3 % и 11,8 % соответственно по сравнению с обработкой макроаналогами. Сочетание суспензий нанобиогумуса и наносапропеля для обработки семян повысило урожайность овса на 6,3 % по сравнению с суспензиями биогумуса и сапропеля вместе взятыми. Комплексное сочетание обработок семян и растений наноструктурными суспензиями по своему действию на урожайность зерна было практически равноценно предпосевной обработке семян. Наноструктурные суспензии, благодаря размерам частиц 20-30 нм, обладают уникальными свойствами беспрепятственно проникать в растительную клетку, не повреждая ее структуру. Без последствий для растительного организма они стимулировали биохимические процессы, повышая количественные показатели производимой растениеводческой продукции.

Ключевые слова: наноструктурная суспензия, биогумус, сапропель, овес, предпосевная обработка семян, урожайность, качество.

Для цитирования: Суханова И.М., Яппаров А.Х., Газизов Р.Р., Биккинина Л.М.-Х., Ильясов М.М. Использование органоминеральных суспензий и их наноструктурных аналогов при выращивании овса // Владимирский земледелец. 2019. №2. С.15-17. DOI: 10.24411/2225-2584-2019-10059.

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. Молекулярные структуры, находящиеся в наноразмерном состоянии лучше усваиваются клетками растений, что существенно повышает все их биометрические показатели [1, 2].

Рост цен на производство удобрений приводят к необходимости использования местных агроминералов и природного сырья в качестве мелиорантов, удобрений и стимуляторов роста.

В роли органического и органоминерального сырья можно рассматривать использование биогумуса и сапропеля - веществ, созданных самой природой и безопасных по своему составу. Химический состав сапропеля и биогумуса позволяет использовать их в качестве экологически чистых удобрений для выращивания сельскохозяйственных культур [3]. В земледелии и растениеводстве изучены различные дозы внесения сапропеля и биогумуса в почву, но данные по применению наноструктурных их составляющих отсутствуют.

Цельисследований- разработкатехнологииприменения и изучение влияния водной органоминеральной суспензии сапропеля и органической суспензии биогумуса для предпосевной обработки семян и некорневой подкормки растений на развитие и формирование урожая овса.

Условия, материалы и методы. Исследования проводили в условиях вегетационного опыта по методике Б.А. Доспехова (1985) [4] на серой лесной среднесуглинистой почве. Агрохимические показатели почвы: гумус - 2,6 %, рНкс| -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.

Объектами исследований являлись: сапропель месторождения озера Белое Республики Татарстан; биогумус производства «Грин-ПИКъ» г. Коврова в сухом виде и в виде обычных водных и наноструктурных суспензий; овес сорта Конкур.

Состав сапропеля (% на сухое вещество): органическое вещество - 31,3; СаО - 18,9; Ш2 - 11,7; А1203- 5,1; Nобщ. - 1,23; Р2О5 - 0,45; К2О - 0,82; SO3 - 1,27; Fe2O3 - 2,42; влажность - 59. Микроэлементы - Мп, Си, Zn и др., не превышают ПДК, рН - 7,8.

Состав биогумуса, %: органическое вещество - 30,0;

ВлаЭимгрскт Земледелец*

№ 2 (88) 2019

1. Схема опыта

№ Вариант

1 Контроль - без удобрений

2 Фон - N60P60K60

Предпосевная обработка семян по фону N60P60K60 :

3 Суспензией сапропеля в дозе 1,5 кг/т

4 Суспензией биогумуса в дозе 1,5 кг/т

5 Суспензиями сапропеля в дозе 0,75 кг/т + биогумус 0,75 кг/т

6 Суспензией наносапропеля в дозе 1,5 кг/т

7 Суспензией нанобиогумуса в дозе 1,5 кг/т

8 Суспензиями наносапропеля в дозе 0,75 кг/т + нанобиогумус 0,75 кг/т

9 Суспензией наносапропеля в дозе 0,75 кг/т + биогумус* 0,75 кг/т

10 Суспензией нанобиогумуса в дозе 0,75 кг/т + сапропель* 0,75 кг/т

Обработка семян и растений по фону N60P60K60

11 Предпосевная обработка семян суспензией наносапропеля в дозе 1,5 кг/т+ некорневая подкормка 0,5% суспензией наносапропеля

12 Предпосевная обработка семян суспензией нанобиогумуса в дозе 1,5 кг/т+ некорневая подкормка 0,5% суспензией нанобиогумуса

13 Предпосевная обработка семян суспензиями биогумуса в дозе 0,75 кг/т + сапропель 0,75 кг/т + некорневая подкормка суспензиями биогумуса

14 Предпосевная обработка семян суспензиями нанобиогумуса в дозе 0,75 кг/т + наносапропель 0,75 кг/т + некорневая подкормка суспензиями нанобиогумуса

Примечание: * вещество в сухом виде (для дражирования).

No6rn, - 1,85; Р2О5 - 1,78; К2О - 2,33; СаО - 1,03; влажность -35,0. Содержит комплекс микроэлементов, наличие солей тяжелых металлов незначительное, рН - 7,5.

Для создания фона использовали сложное минеральное удобрение азофоску. Размер вегетационного сосуда Вагнера 0,018 м2. Количество растений в сосуде 10 штук. Повторность опыта трехкратная. Исследования проводились в вегетационный период 2017-2018 гг. по схеме, представленной в таблице 1.

Для получения наноструктурных агроминералов из сапропеля и биогумуса был использован метод ультразвукового воздействия [5, 6].

Статистическую обработку результатов проводили с помощью электронных таблиц Excel.

Вегетационный период характеризовался

оптимальными погодными условиями для роста и развития овса, влажность почвы в сосудах поддерживали регулярным поливом до уровня 60-70% от полной влагоемкости почвы.

Результаты и обсуждение. Лучшие показатели выхода зерна в 2017 году отмечены в варианте с обработкой наноструктурной суспензией сапропеля, включающей дражирование сухим биогумусом, урожайность составила - 8,54 г/сосуд. По урожайным данным 2018 года доминировал вариант с сочетанием обработок семян и растений наноструктурным биогумусом.

Средний вес зерна овса, по урожайным данным 2017-2018 гг, составил 5,20-8,53 г/сосуд (табл. 2). Варианты с предпосевной обработкой семян и с комплексной обработкой наносуспензией биогумуса показали преимущество по выходу зерна, прибавка относительно фона составила 19,64 %. Обработка семян наноструктурной суспензией биогумуса оказалась эффективнее своего макроаналога и увеличила урожайность овса на 10,35 %. Обработка зерна органической наносуспензией, вероятно, за счет высокой степени растворимости и размеров частиц, способствовала их активному проникновению сквозь клеточные мембраны семени, обогащая элементами питания в начальный период вегетации, что привело к увеличению продуктивности культуры.

Диффузная пропитка семян органоминеральной наносуспензией сапропеля также была эффективнее обработки макросуспензией, выход зерна повысился на 11,84 % (3 и 6 варианты).

Предпосевная обработка овса суспензией биогумуса на 5,2 % преобладала по показателю урожайности над вариантами с обработкой суспензией сапропеля. Комбинация биогумуса и сапропеля для обработки семян

2. Влияние предпосевной обработки семян и некорневой подкормки растений на урожайность овса, г/сосуд

Варианты 2017 г. 2018 г. Средний урожай зерна Прибавка, +/- %

к контролю к фону

1 5,39 5,01 5,20 - -

2 6,95 7,30 7,13 +37,12 -

3 7,14 7,55 7,35 +41,35 +3,08

4 7,75 7,70 7,73 +48,65 +8,42

5 7,38 7,75 7,57 +45,58 +6,17

6 8,43 8,0 8,22 +58,08 +15,28

7 8,45 8,6 8,53 +64,04 +19, 64

8 8,09 8,0 8,05 +54,81 +12,90

9 8,54 8,20 8,37 +60,96 +17,39

10 7,98 8,05 8,02 +54,23 +12,48

11 8,05 8,25 8,15 +56,73 +14,31

12 8,30 8,75 8,53 +64,04 +19,64

13 7,95 7,8 7,88 +51,54 +10,52

14 8,34 8,35 8,35 +60,58 +17,11

НСР05 1,78 2,22 - - -

№ 2 (88) 2019

$лаЭимгрскш ЗемдеШецТ)

и растений (13 вариант) была эффективнее единичной предпосевной обработки и урожайность составила 7,88 г/ сосуд, прирост - 4,1%. В наноструктурном виде (14 вариант) аналогичное сочетание повысило продуктивность на 6%.

Средние данные по урожайности овса показали, что предпосевная обработка семян и комбинация обработки семян и растений имеют равноценный положительный результат - 8,53 г/сосуд.

Разница по продуктивности зерна между контрольным и фоновым вариантами составила 37,12 %, в пользу последнего. Отклонение от фонового варианта по вариантам с дополнительными обработками составило 3,119,6%.

Выводы. В целом, урожайность овса с обработками органоминеральными суспензиями превысила фоновый и контрольный варианты, но

лидирующее место в опыте заняли наноструктурные суспензии. Биологически активные свойства и пролонгированное действие наноструктурных суспензий на биологические объекты обеспечили лучшие по сравнению с обработкой макросуспензиями показатели увеличения урожайности. Данные урожайности коррелируют с показателями структуры урожая. Наименьшая существенная разница в опыте между вариантами достоверна.

Предпосевная обработка семян овса и сочетание обработок семян и растений наноструктурной суспензией биогумуса показали по урожайности наилучший результат - 8,53 г/сосуд. Единичная предпосевная обработка нанобиогумусом на 10,34 % была эффективнее своего макроаналога.

Литература.

1. Мировые тенденции нанотехнологических исследований в сфере сельского хозяйства/ Федоренко В.Ф., Буклагин Д.С. и др. М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2012.160 с.

2. Нанотехнологии и наноматериалы в агропромышленном комплексе: научное издание./ Федоренко В.Ф., Ерохин М.Н. и др. М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2011.312 с.

3. Суханова И.М., Хисамутдинов Н.Ш., Газизов Р.Р., БиккининаЛ.М.-Х. Влияние наноструктурной водно-фосфоритной и водно-фосфоритной суспензий на урожайность гречихи //Агрохимический вестник. 2016. №1. С.31-33.

4. Доспехов Б.А.Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). 5-е изд. доп. и перераб. М.: Агропромиздат,1985.351с.

5. Научное обоснование получения наноструктурных и нанокомпозитных материалов и технологии их использования в сельском хозяйстве/Яппаров А.Х., Алиев Ш.А., И.А Яппаров и др. Казань: Центр инновационных технологий, 2014. 304 с.

6. Нанотехнологии в сельском хозяйстве: научное обоснование получения и технологии использования наноструктурных и нанокомпозитных материалов /Яппаров А.Х., Алиев Ш.А., Яппаров И.А. и др. Казань: Центр инновационных технологий, 2013. 252 с.

USE OF ORGANOMINERAL SUSPENSION AND ITS NANOSTRUCTURED EQUIVALENT FOR OATS CULTIVATION

I.M. SUKHANOVA, A.X. YAPPAROV, R.R. GAZIZOV, L.M.-X. BIKKININA, M.M. ILYASOV

Tatarstan Research Institute of Agrochemistry and Soil Science Federal Research Center Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences ul. Orenburgskiy trakt 20a, Kazan, 420059, Russian Federation.

Abstract. It was conducted research on the use of nanostructured suspension of putrid mud and biohumus for cultivation oats variety Konkur on grey forest middle loamy soil within the conditions of greenhouse experiment. It was determined a type and degree of impact of micro- and nanostructured suspension on yield when it was used for pre-sowing seed treatment and foliar plants treatment either singly or in combination. Increase of crop efficiency after applying mineral fertilizers was 37,12 %. Use of suspension of putrid mud and biohumus for pre-sowing seed treatment and fertilized soil contributed to higher crop yield up to 8,4 %. Yield-effective options contained pre-sowing seed treatment and seeds and plants treatment with nanostructured suspension of biohumus - 8,53 gr/vessel, an increase of crop to similar macrosuspension and fertilized soil was 10,3 - 11,8 % respectively. Pre-sowing seed treatment with nanostructured biohumus and putrid mud contributed to higher oats yield by 10,3 and 11,8 % respectively in comparison with micro equivalent. A mix of nanobiohumus and nano putrid mud for seed treatment increased oats productivity by 6,3 % in comparison with combined suspension of biohumus and putrid mud. Complex treatment of seeds and plants with nanostructured suspension had almost of equal worth on crop yield as pre-sowing treatment. Nanostructured suspension possessed unique characteristics thanks to its size 20-30 nm it entered plant cell without damaging its structure. Suspension stimulated biochemical process without any consequences for a plant body, increased quality and quantity of crop products.

Keywords: nanostructured suspension, biohumus, putrid mud, oats, pre-sowing seed treatment, yield, quality.

Author details: I.M. Sukhanova, Candidate of Sciences (biology), leading research fellow (e-mail: 1086ab@ramblre.ru), A.X. Yapparov, Doctor of Sciences (agriculture), professor, R.R. Gazizov, Candidate of Sciences (agriculture), deputy head of the Institute, L.M.-X. Bikkinina, Candidate of Sciences (agriculture), leading research fellow, M.M. Ilyasov, Candidate of Sciences (agriculture), senior research fellow.

For citation: Sukhanova I.M., Yapparov A.X., Gazizov R.R., Bikkinina L.M.-X., Ilyasov M.M. Use of organomineral suspension and its nanostructured equivalent for oats cultivation // Vladimir agricolist. 2019. №2. P.15-17. DOI: 10.24411/2225-2584-2019-10059.

ВлаЭимгрскт ЗемлеШець

№ 2 (88) 2019