CC BY
74
Проведенные исследования позволили коллективу кафедры сформулировать основные принципы оценки состояния почв как одного из важнейших компонентов окружающей среды [9,10], адаптировать базовую методологию их рекультивации для целей восстановления плодородия деградированных сельскохозяйственных земель и предложить методологические основания для расчета убытков сельхозтоваропроизводи-
телей от механического нарушения [11], вызванного как плановыми строительно-ремонтными работами на линейных объектах (магистральные трубопроводы и пр.), так и аварийными ситуациями. В настоящее время исследования продолжаются в части изучения состояния биотопа нарушенных почв и почвенно-биотического комплекса агроэкосистем при их активном сельскохозяйственном использовании.
Литература
1. Государственный (национальный) доклад о состоянии и использовании земель в Российской Федерации в 2008 году. - М., 2009. - 260 с.
2. О состоянии и использовании земель Нижегородской области в 2008 году. - Н. Новгород: Управление Роснед-вижимости по Нижегородской области, 2008. - 107 с.
3. Захаренко В.А. Пестициды в аграрном секторе России конца XX - начала XXI века // Агрохимия. - № 11. -2008. - С. 86-95.
4. Ветчинников А.А. Эколого-агрохимическое обоснование технологии рекультивации сельскохозяйственных земель, нарушенных при производстве работ на линейных сооружениях: дисс. к.с.-х.н. - Н. Новгород, 2010. - 155 с.
5. Доспехов Б.А., Васильев И.П., Туликов А.М. Практикум по земледелию. - М.: Агропромиздат, 1987. - 383 с.
6. Бекузарова С.А., Бораева З.Б. Восстановление структуры почвы козлятником восточным и вязелем пестрым // Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям. - М.: Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН, 2002. - С. 130.
7. Кузнецова И.В. Сложение и структурное состояние почв и их роль в проблеме устойчивости почв к физической деградации // Агрофизика XXI века. Тр. межд. научн.-практ. конф. - С.-Пб., 2002. - С. 53-55.
8. Митянин И.О. Эколого-агрономическая эффективность использования бобово-злаковой травосмеси в целях консервации земель: дисс. к.с.-х.н. - Н. Новгород, 2008. - 143 с.
9. Титова В.И. Рекомендации по оценке экологического состояния почв как компонента окружающей среды - Н. Новгород: Изд-во ВВАГС, 2004. - 68 с.
10. Титова В.И. и др. Рекомендации по экологической оценке и мерам снижения загрязнений почв и прилегающих к сельскохозяйственным угодьям компонентов окружающей среды. - Н. Новгород: Изд-во ВВАГС, 2005. - 60 с.
11. Титова В.И. и др. Рекомендации по расчету ущерба от нарушения земель сельскохозяйственного назначения при прокладке и ремонте линейных сооружений - Н. Новгород: Изд-во ВВАГС, 2007. - 65 с.
УДК 631.82
ИЗУЧЕНИЕ КРЕМНИЙСОДЕРЖАЩИХ ПРЕПАРАТОВ
Е.В. Дабахова, д.с.-х.н., Н.В. Забегалов, аспирант Нижегородская ГСХА, е-mail: [email protected]
Рассмотрены результаты 2-х летнего микрополевого опыта с внесением кремнийсодержащих препаратов по фону минеральных удобрений. Установлено, что цеолит и диатомит при внесении в почву обладают статистически доказательным положительным действием на первой культуре (картофель) и существенным последействием на второй (яровая пшеница), повышая урожайность на 30-45% в прямом действии и на 20-22% в последействии при положительном их влиянии на основные показатели качества культур. Нанокомпозитный комплекс с кремнием был эффективен только на картофеле в первый год внесения.
Ключевые слова: цеолит, диатомит, кремний, нанокомпозитный комплекс, картофель, яровая пшеница, урожайность, качество продукции, светло-серая лесная почва.
STUDY OF SILICON CONTAINING PREPARATIONS E.V. Dabakhova, N.V. Zabegalov
The article is dedicated to the results of two-year microfield experience with applying of preparations containing silicon on the background of mineral fertilizers. It is established that zeolite and diatomite with the introduction into the soil possess positive action on the first culture (potatoes) and essential aftereffect on the second one (spring wheat), increasing the yield by 30-45% in the direct action and by 20-22% in the aftereffect with their positive influence on the basic indicators of cultures' quality. Nanocomposite complex with silicon appeared to be effective only on potato in the first year of introduction.
Keywords: zeolite, diatomite, silicon, nanocomposite complex, potato, spring wheat, yield, quality of cultures, light-grey forest soil.
В России в качестве кремниевых удобрений активно используют природные источники доступного кремния -диатомиты и цеолиты. Цеолиты - вторичные минералы с уникальными свойствами, обусловленными их кристаллической структурой. После дегидратации минерал имеет вид микроскопической кристаллической «губки» с количеством пор до 50% объема каркаса, что и определяет высокую емкость катионного обмена, достигающую у цеолитов 2 мг-экв/г массы [1]. Для сравнения: емкость поглощения богатых органическим веществом черноземных почв составляет 0,3-0,65 мг-экв/г [2]. Учитывая ярко выраженную селективность цеолитов в отношении катионов, А.А. Ермолаев [3] свидетельствует, что фиксация аммония цеолитами предотвращает его окисление до нитратов, что способствует снижению потерь азота от вымывания и денитрификации. В целом же, благодаря удержанию в поглощенном состоянии катионов калия, аммония, кальция, магния и др. цеолиты можно рассматривать как комплексные удобрения с пролонгирующим действием. Диатомиты - это морские осадочные породы, более чем на 50% состоящие из кремнистых скелетов микроскопических диатомовых водорослей [4]. Кремний в них имеет биогенное происхождение. Объемная масса диатомита не превышает единицы (0,5-0,7 т/м3), пористость достигает 70-75%. На 80-90% диатомит состоит из диоксида кремния, больше 40% которого находится в аморфной высоко растворимой форме, присутствуют также калий, магний, фосфор и другие элементы. Установлено, что использование кремнийсодержащих препаратов снижает кислотность почв и изменяет ее емкостно-сорбционные свойства [57], положительно сказывается на продуктивности культур, увеличивая урожайность и улучшая качество продукции [8-11].
В 2009-2010 гг. проведены исследования в микрополевом опыте, площадь делянки 1 м2, повторность 4-кратная. Почва светло-серая лесная легкосуглинистая среднегумусированная (2,1%), слабокислая (рНкс1 5,5), с повышенным содержанием подвижных соединений фосфора (127 мг/кг) и средним содержанием обменного калия (105 мг/кг).
В качестве кремнийсодержащих удобрений использовали цеолит Хотынецкого месторождения (Орловская область) с содержанием аморфного кремния не менее 20% [12] и диатомит Инзенского месторождения, в котором на долю аморфного кремния приходится более 62% [13]. Первой культурой в опыте был картофель (сорт Розара), под посадку которого внесены минеральные удобрения в дозе N120Pi00Ki20. После уборки карто-
феля почву перекопали, а весной без дополнительного внесения удобрений была высеяна яровая пшеница сорта Дарья. Цеолит и диатомит вносили согласно схеме опыта (табл. 1): семена обрабатывали методом опудривания (вар. 2 и 3) в дозе 30 г препарата на 1 т семян, в почву препараты вносили единовременно под первую культуру (вар. 5 и 6) из расчета 1 т/га.
В схему опыта также включен вариант с обработкой семян картофеля и яровой пшеницы нанокомпозитным комплексом (препарат, произведенный ВПК «Green Lift»), содержащим кремний, который предоставлен образованиями размером до 100 нм. Считается, что частицы такого размера обладают новыми, в том числе специфическими физико-химическими характеристиками, отличающимися от свойств традиционных макроматериалов. В нанометровом масштабе возникают качественно новые эффекты, свойства и процессы, позволяющие увеличивать активность и коэффициент использования элементов растениями.
Аналитические работы выполнены в лабораториях кафедры агрохимии и агроэкологии НГСХА в соответствии с принятыми в современной лабораторной практике руководствами. Результаты исследований обработаны методом дисперсионного анализа (Доспехов, 1985). Установлено, что прямое внесение кремнийсодержащих препаратов под картофель способствовало повышению урожайности и клубней, и ботвы (табл. 1).
Оценивая эффективность способов применения препаратов, следует отметить явное преимущество их внесения в почву в сравнении с предпосадочным опудрива-нием клубней картофеля: прибавки урожайности картофеля в вариантах с заделкой цеолита и диатомита на глубину корнеобитаемого слоя в 2-3 раза превысили прибавки от обработки клубней перед посадкой. Действие цеолита и диатомита, внесенных при опудривания клубней, было равнозначным. Нанокомпозитный комплекс, содержащий кремний, при нанесении его на клубни дал высокую и достоверную прибавку урожая как клубней, так и ботвы. Соотношение «клубни:ботва» свидетельствует о том, что внесение цеолита в почву способствует увеличению доли ботвы, а диатомита -доли клубней.
На второй год ведения опыта при выращивании яровой пшеницы (табл. 2) наблюдали последействие как удобрений, так и кремнийсодержащих препаратов. Установлено, что цеолит и диатомит, внесенные в почву, дали достоверные, но равные прибавки урожая зерна и соломы, а внесение препаратов способом предпосадочного опудривания предшествующей культуры (клубни
1. Влияние кремнийсодержащих препаратов на урожайность картофеля __(естественная влажность), 2009 г._
Варианты опыта Клубни Надземная биомасса Клубни:ботва
средняя, т/га +/- к контролю средняя, т/га +/- к контролю
т/га % т/га %
№К - фон 23,5 - - 11,0 - - 1 0,47
Фон + Цеолит-С 26,8 3,3 14 12,9 1,9 17 1 0,48
Фон + Диатомит-С 26,4 2,9 12 13,2 2,2 20 1 0,50
Фон + Si нано-С 27,9 4,4 19 13,4 2,4 22 1 0,48
Фон + Цеолит-П 31,3 7,8 33 17,2 6,2 56 1 0,55
Фон + Диатомит-П 35,0 11,5 49 15,8 4,8 44 1 0,45
НСР05 1,4 1,0
2. Влияние кремнийсодержащих препаратов на урожайность яровой пшеницы
Варианты опыта Зерно Солома Зерно:солома
средняя, т/га +,- к контролю средняя, т/га +,- к контролю
т/га % т/га %
№К - фон 1,64 - - 1,99 - - 1 1,21
Фон + Цеолит-С 1,82 0,18 11 2,58 0,59 30 1 1,42
Фон + Диатомит-С 1,79 0,15 9 2,63 0,64 32 1 1,47
Фон + 81 нано-С 1,70 0,06 4 2,13 0,14 7 1 1,25
Фон + Цеолит-П 2,01 0,37 23 3,05 1,06 53 1 1,52
Фон + Диатомит-П 1,98 0,34 21 2,99 1,00 50 1 1,51
НСР05 0,22 0,93
3. Влияние кремнийсодержащих препаратов на качество выращиваемой продукции, %
Варианты опыта Картофель, 2009 г. Яровая пшеница, 2010 г.
сухое вещество крахмал витамин С белок крахмал клейковина
№К - фон 21,5 11,8 17,1 11,9 63,2 23,4
Фон + Цеолит-С 26,5 12,0 23,9 12,4 62,5 25,7
Фон + Диатомит-С 25,2 11,7 24,4 12,8 63,1 26,3
Фон + 81 нано-С 25,5 12,2 31,5 12,8 64,6 25,9
Фон + Цеолит-П 25,4 11,9 24,9 13,5 62,3 27,1
Фон + Диатомит-П 25,8 12,3 22,8 14,0 60,9 27,8
НСР05 2,8 0,9 3,0 0,8 4,8 2,0
картофеля) в 2009 г. никак не сказалось на урожайности яровой пшеницы. Доля соломы в общей надземной биомассе повышалась от внесения препаратов в почву. На-нокомпозитный комплекс в последействии оказался неэффективным - на этом варианте получен урожай на уровне контроля.
В опытах было учтено влияние кремнийсодержащих препаратов на основные показатели качества выращиваемых культур (табл. 3). Установлено, что применение препаратов любым способом повышает содержание сухого вещества и витамина С в клубнях картофеля, а также белка и клейковины в зерне яровой пшеницы. Влияние этих препаратов на содержание крахмала в клубнях и зерне не установлено. Действие цеолита и диатомита на содержание белка и клейковины в зерне было более выраженным при внесении их в почву.
Таким образом, кремнийсодержащие препараты при внесении в почву обладают статистически доказательным положительным действием на первой культуре (картофель) и существенным последействием на второй (яровая пшеница), повышая урожайность основной продукции на 30-45% в прямом действии и на 20-22% в последействии. Использование цеолита и диатомита для предпосадочного опудривания клубней картофеля было эффективным, математически достоверным и равным, но не сказалось на урожайности яровой пшеницы. Применение для обработки клубней нанокомпозитного комплекса способствовало повышению урожайности картофеля и не влияло на урожайность яровой пшеницы. В целом кремнийсодержащие препараты позитивно влияли на качество картофеля и яровой пшеницы.
Литература
1. Челищев Н.Ф., Челищева Р.В. Использование природных цеолитов // Вестник с.х. науки. - 1978. - № 2. - С. 126.
2. Муравин Э.А., Титова В.И. Агрохимия - М.: КолосС, 2009. - 463 с.
3. Ермолаев А.А. Цеолиты в сельском хозяйстве // Химия в сельском хозяйстве. - 1987. - № 5. - С. 39-44.
4. Дистанов У.Г. Минеральное сырье. Опал-кристобалитовые породы / Справочник. - М.:, 1998. - 15 с.
5. Нгуен Ван Бо. Эффективность внесения природного цеолита с минеральными удобрениями в слабоокульту-ренную дерново-подзолистую почву // Доклады ВАСХНИЛ, 1988. - № 12. - С. 39-40.
6. Кузнецов А.Ю. Изменение плотности почвы под влиянием цеолитсодержащей породы и удобрений // Инновационные технологии в сельском хозяйстве. - Пенза, 2006. - С. 33-34.
7. Уткин А.А. Влияние цеолитсодержащего препарата на физико-химические свойства торфяной низинной почвы и аккумуляцию свинца растениями // Агрохимия. - 2010. - № 4 - С. 62-68.
8. Ермолаев А.А. Кремний в сельском хозяйстве. - М.: Линф, 1992. - 256 с.
9. Самсонова Н.Е. Кремний в почвах и растениях // Агрохимия. - 2005. - № 6. - С. 76-86.
10. Асланов Г.А. Влияние совместного применения цеолита и удобрений на урожай и качество люцерны в условиях орошения // Аграрная Россия. - 2007. - № 5. - С. 57-58.
11. Бочарникова Е.А., Матыченков В.В. Кремниевые удобрения: прошлое, настоящее, будущее // Тр. II нац. конф. «Проблемы истории, методологии и философии почвоведения». - Пущино, 2007. - Т. 2. - С. 397-400.
12. Лобода Б.П., Ходырев В.М. Применение природных удобрений на основе свободного кремнезема Хотынецко-го месторождения цеолитов в сельском хозяйстве - Москва, 2009. - 12 с.
13. Куликова А.Х. и др. Эффективность диатомита и минеральных удобрений в технологии возделывания озимой пшеницы // Агрохимический вестник. - 2007. - № 5. - С. 18-19.
