Информационно-образовательный портал
e-mail: mail@infobraz.ru

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБОВ ВНЕСЕНИЯ НАНОПОРОШКОВ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ НА КУКУРУЗЕ РОСС-145 МВ

Реферат. Представлены результаты исследования по определению оптимального способа включения нанопрепаратов на основе металлов-микроэлементов в технологию возделывания сельскохозяйственных культур. Изучалось три способа: внесение препарата в почву перед посевом, предпосевная обработка семян и опрыскивание растений по вегетации. Полевые исследования проводились в 2008–2010 гг. на демонстрационном полигоне в ООО «Агротехнология» Пронского района Рязанской области. Опыт заложен на черноземе выщелоченном тяжелосуглинистом, в трехкратной повторности. Предшественник – озимая пшеница. Опыт был поставлен на гибриде кукурузы РОСС-145 МВ, так как она является очень отзывчивой на внесение микроудобрений культурой. Изучалось действие наиболее активных нанопорошков металлов – железа (НП Fe) и меди (НП Cu), размер частиц – 20–40 нм, чистота – 99,98%, суспензия металла подвергалась ультразвуковой обработке. В предпосевной обработке семян была использована концентрация препаратов 0,1 г на гектарную норму высева семян, при внесении в почву и опрыскивании в фазе 8–10-го листа – 0,1 г/га. В процессе опыта определены полевая всхожесть, площадь листовой поверхности, чистая продуктивность фотосинтеза, урожайность и структура урожайности кукурузы. Лучший результат показал способ предпосевной обработки семян: препараты на основе НП Fe и НП Cu увеличили полевую всхожесть на 6 и 8%, площадь листовой поверхности на 9,1 и 18,2% соответственно, урожайность листостебельной массы с початками увеличилась для НП Fe на 48,4 ц/га, или 20,1%; для НП Cu – на 56,6 ц/га, или 23,5%, относительно контроля. Внесение препаратов в почву и опрыскивание по вегетации показали меньший и по большинству показателей недостоверный результат как для НП Fe, так и для НП Cu.

Ключевые слова: нанопорошки металлов железа и меди, кукуруза, способ внесения микроэлементов, микроэлементы.

Главный путь увеличения производства продукции земледелия – это повышение урожайности с/х культур, что должно быть достигнуто введением правильных сево­оборотов, применением удобрений, внедрением лучших сортов. Известно, что микроэлементы оказывают положительное влияние на характер и интенсивность физиологических и биохимических процессов, происходящих в культурных растениях, а следовательно и на величину и качество урожая. Наряду с соединениями азота, фосфора, калия, кальция, участвующих в образовании органического вещества, для нормального питания, роста и развития растений необходимы микроэлементы: бор, марганец, молибден, цинк, медь, кобальт и железо. Основная роль микроэлементов сводится к повышению активности ферментов: они активизируют процессы обмена веществ, обусловливая более интенсивный рост и развитие растений [1].

В решении проблемы рационального применения микроудобрений в практике с/х производства важным является правильный выбор оптимальных доз и способов внесения удобрений. Микроэлементы применяются путем опудривания и опрыскивания семян перед посевом, внесением в почву и в виде внекорневой подкормки растений. Часто используют традиционный способ применения микроудобрений – непосредственное внесение их в почву [2].

Не менее эффективным способом использования микроудобрений является предпосевная обработка семян, проводимая, как правило, совместно с протравливанием. При этом способе расходуется значительно меньше микроудобрений, что позволяет применять их на больших площадях, а простота и общедоступность технологии делают возможным использовать его во всех хозяйствах [3].

Активное внедрение наноматериалов в сельское хозяйство обусловливает необходимость определения наиболее эффективного и экономичного способа включения нанопрепаратов на основе железа, кобальта и меди в технологию производства главных сельскохозяйственных культур. Изучение биологической активности нанопорошков металлов интенсивно проводилось на вике, рапсе, пшенице, картофеле. Как правило, авторы использовали предпосевную обработку семян путем замачивания в суспензии препаратов [4, 5].

На базе Центра нанотехнологий и наноматериалов для АПК при Рязанском ГАТУ им. П. А. Костычева в течение 20 лет ведется изучение влияния биологически активных наноматериалов на физиологические, биохимические и продуктивные показатели основных с/х культур – озимой и яровой пшеницы, овса, ячменя, свеклы, подсолнечника [6, 7].

Цель проведенных исследований – определение оптимального способа включения препаратов на основе нанопорошков микроэлементов в технологию возделывания с/х культур на примере кукурузы гибрида РОСС 145 МВ.

Для исследований была выбрана кукуруза как наиболее отзывчивая на внесение микроэлементных удобрений культура [8].

Исследования проводились в 2008–2010 гг. на демонстрационном полигоне (ООО «Агротехнология», Рязанская область). Опыт заложен на черноземе выщелоченном тяжелосуглинистом, повторность трехкратная. Предшественником была озимая пшеница. Посевная площадь делянки – 58 м2, уборочная – 32 м2. Расположены делянки систематически, опыт двухфакторный. Факторы: различные способы внесения нанопорошков железа и меди в процессе возделывания кукурузы.

Схема опыта:

1. Контроль.

2. Предпосевное замачивание семян в препарате с нанопорошком железа (НП Fe).

3. Внесение препарата с НП Fe в почву путем полива перед посевом.

4. Внесение препарата с НП Fe путем опрыскивания растений по вегетации.

5. Предпосевное замачивание семян в препарате с нанопорошком меди (НП Cu).

6. Внесение препарата с НП Cu в почву путем полива перед посевом.

7. Внесение препарата с НП Cu путем опрыскивания растений по вегетации.

Для приготовления препаратов использовались нанопорошки железа (НП Fe) и меди (НП Сu) – мелкодисперсные однородные порошки, чистота – 99,98%, размер частиц – ­20–40 нм, произведены в НИТУ МИСиС.

В предпосевной обработке семян составила концентрация препаратов 0,1 г на гектарную норму высева семян. Такое же количество препарата использовалось и при обработке почвы, и при опрыскивании по вегетации (в фазе 8–10-го листа).

Был выбран гибрид РОСС-145 МВ, созданный в Краснодарском НИИСХ. Это раннеспелый (96–100  дней) зерновой гибрид, ФАО 150.

В процессе вегетации были определены полевая всхожесть, площадь листовой поверхности (табл. 1), урожайность и структура урожая кукурузы (табл. 2).

Всхожесть растений кукурузы для данного гибрида в норме составляет от 80 до 95%. Всхожесть семян контрольных растений – 85%, что является стандартным значением для данного гибрида.

Достоверные изменения полевой всхожести наблюдались только на вариантах с предпосевным замачиванием семян: при НП железа всхожесть увеличилась на 6%, при НП меди – на 8%. Внесение нанопрепаратов в почву перед посевом не оказало влияния на данный показатель. В фазе цветения были определены площадь листовой поверхности и интенсивность фотосинтеза.

Таблица 1 – Влияние различных способов внесения нанопрепаратов на площадь листовой поверхности кукурузы

Показатели

Площадь листовой поверхности,

м2 /га

Интенсивность фотосинтеза,

г/м2 в сутки

Контроль

11 836,0 ± 218,5

5,14 ± 0,39

НП Fe – предпосевное замачивание семян

13 148,6 ± 125,1

5,56 ± 0,31

НП Fe – внесение в почву

перед посевом

12 105,8 ± 201,3

5,13 ± 0,28

НП Fe – опрыскивание

по вегетации

11 982,3 ± 303,4

5,16 ± 0,25

НП Cu – предпосевное замачивание семян

14 128,5 ± 238,1

5,80 ± 0,23

НП Cu – внесение в почву

перед посевом

12 299,8 ± 142,0

5,07 ± 0,17

НП Cu – опрыскивание

по вегетации

11 931,4 ± 234,6

5,11 ± 0,31

НСР05

523 м2 /га

0,28 г/м2 в сутки

Достоверная разница с контролем в изменении площади листовой поверхности и интенсивности фотосинтеза наблюдалась на вариантах с предпосевным замачиванием семян при НП Fe (+11,1 и 8,2% соответственно) и при НП Cu (+19,4 и 12,8% соответственно). На остальных вариантах разница незначительна и недостоверна. В конце вегетационного периода были определены показатели урожайности кукурузы контрольных и опытных делянок (табл. 2)

Таблица 2 – Влияние различных способов внесения нанопрепаратов на урожайность кукурузы

Показатели

Урожайность листостебельной массы с початками, ц/га

Урожайность початков,

ц/га

Урожайность зерна, ц/га

Контроль

241,0 ± 2,9

93,9 ± 1,5

18,3 ± 0,3

НП Fe предпосевное замачивание семян

289,4 ± 1,8

104,5 ± 0,9

21,2 ± 0,4

НП Fe – внесение в почву

238,0 ± 1,5

96,1 ± 0,7

19,0 ± 0,6

НП Fe – опрыскивание

по вегетации

254,2 ± 2,5

90,3 ± 0,9

17,8 ± 0,6

НП Cu предпосевное

замачивание семян

297,6 ± 3,1

108,7 ± 1,4

22,1 ± 0,9

НП Cu – внесение в почву

245,5 ± 1,6

96,4 ± 0,5

18,8 ± 0,5

НП Cu – опрыскивание

по вегетации

258,3 ± 2,0

94,5 ± 0,6

18,7 ± 0,4

НСР05

7,02 ц/га

3,14 ц/га

1,32 ц/га

 

Результаты опыта показали, что максимальный достоверный эффект наблюдался при использовании НП меди в предпосевной обработке семян: увеличилась урожайность листостебельной массы (на 56,6 ц/га, или 23,5%) и зерна (на 3,9 ц/га, или 21,4%). Внесение препарата с НП меди в почву не привело к достоверным различиям с контролем, а опрыскивание по вегетации с НП меди увеличило урожайность зеленой массы на 7,2%, зерна – на 2,8% относительно контроля.

НП железа показал меньший, но довольно значимый результат. Предпосевное замачивание семян в НП железа способствовало повышению урожайности зеленой массы с початками на 48,4 ц/га, или 20,1%, урожайность зерна увеличилась на 3,0 ц/га, или 16,5%. Внесение НП железа в почву недостоверно снизило урожайность зеленой массы, а опрыскивание по вегетации увеличило ее на 5,5%, но снизило урожайность зерна на 0,4% по сравнению с контролем.

В целом по результатам наблюдений из всех изучаемых способов включения нанопрепаратов в технологию возделывания кукурузы наибольшую эффективность показал способ предпосевного замачивания семян в растворе препаратов, причем по совокупности результатов можно рекомендовать препарат на основе НП меди для повышения роста, развития и урожайности кукурузы в Центральной нечерноземной зоне. Полученные результаты позволяют продолжить исследования по изучению предпосевной обработки семян нанопрепаратами для важнейших сельскохозяйственных культур.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Эффективность микроэлементов и ростовых веществ на сортоучастках / под ред. Г. В. Плотниковой. – М. : Колос, 1967. – 120 с.
  2. Панасин В. И. Микроэлементы и урожай / предисл. Б. А. Яго­дина. – Калининград : Кали­нинградское кн. изд-во, 2000. – 276 с.
  3. Кубеев Е. И., Смелик В. А. Технологии и технические средства по предпосевной обработке семян сельскохозяйственных культур : монография. – СПб. : СПбГАУ, 2011. – 209 с.
  4. Биологическая ­эффективность на­нопорошков и коллоидов / С. Д.  По­лищук, А. А. Назарова, С. Г. Азиз­­бекян [и др.]. – 2013. – № 4(36). –
    С. 69–70.
  5. Полищук С. Д., Назарова А. А., Куцкир М. В. Витальные и морфофизиологические показатели проростков семян масличных культур при взаимодействии с углеродными нанотрубками // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета. – 2012. – № 3. – С. 68–72.
  6. Куцкир М. В., Назарова А. А., Полищук С. Д. Влияние различных форм микроудобрений на основе меди на физиологические, биохимические и продуктивные показатели яровой пшеницы // Экология и природопользование : Избранные труды VII Международного симпозиума по фундаментальным и прикладным проблемам науки. – Москва : РАН. – 2012. – С. 135–152.
  7. Churilov G. I., Polishchuk S. D., Nazarova  A. A. Cuprum and cobalt nano-particles influence on bull-calves, growth and development // Journal of Materials Science and Engineering. – 2013. – Vol. 3. – P. 379
  8. Шпаар Д., Шлапунов В., Пост­ников А. Кукуруза / под общ. ред. В. А. Щербакова. ‒ Минск : ФУАинформ, 1999. ‒ 192 с.

Метки: Агрономия, лесное и водное хозяйство