сотрудник с 01.01.2005 по 01.01.2025
сотрудник
Россия
Цель исследования – изучение влияния различных доз куриного помета (КП), цеолита (Ц), их смесей и минеральных удобрений на накопление микроэлементов в вегетативных органах растений ярового рапса в различные фазы развития в условиях Липецкой области. Объектом исследования являлся сорт ярового рапса Риф, выведенный ГНУ ВНИИ рапса совместно с ГНУ ВНИИМК. Результаты опыта показали, что внесение цеолитсодержащей породы Тербунского месторождения способствовало снижению таких микроэлементов, как Cu и Zn в вегетативной массе рапса на протяжении всего периода развития растений. На опытных участках с использованием органоминеральных смесей (органических отходов птицефабрики в дозах 2,5; 5 и 10 т/га) совместно с природным цеолитом (3 т/га) выявлена активная адсорбция цеолитсодержащей породой Тербунского месторождения по отношению к Zn, которая способствовала снижению элемента в вегетативной массе рапса в фазу розетки на 1,348; 1,901; 1,042 мг/кг сухого вещества; в фазу цветения – на 1,405; 1,920; 1,287; в фазу стручка – на 1,622; 1,994; 1,939; в фазу уборки – на 1,492; 1,806; 1,594 мг/кг сухого вещества соответственно. Установлено также снижение Сu в растениях ярового рапса на данных вариантах относительно контроля. Существенное уменьшение меди отмечалось в фазу розетки на варианте КП 2,5 т/га + Ц 3 т/га, по отношению к контролю достоверное уменьшение элемента составило 0,928 мг/кг сухой массы растений. Следовательно, проведенные исследования позволяют рекомендовать возделывание ярового рапса с использованием в качестве удобрений органических отходов совместно с природным цеолитом в условиях Липецкой области.
цинк, медь, цеолит, органические отходы, рапс.
Введение. Последнее время все больше внимания уделяется вопросам полноценного питания растений. Наряду с основными элементами питания для их роста и развития необходимы микроэлементы. Сбалансированный микроэлементный состав обеспечивает полноценные физиологические процессы в растениях, способствует повышению продуктивности и качеству готовой продукции. К числу жизненно необходимых микроэлементов для рапса относят бор, молибден, марганец, цинк, медь и др. [1, 2].
Вопрос о содержании цинка и меди в растениях рапса требует особого наблюдения, так как благодаря высокой динамичности процессов трансформации этих элементов могут наблюдаться условия для проявления как их токсичности, так и недостатка [3].
Медь – микроэлемент, необходимый растениям для участия в процессах окисления и дыхания, улучшения фотосинтетической деятельности и водного баланса, повышения толерантности растений к температурному режиму и устойчивости к заболеваниям грибкового и бактериального происхождения. Оптимальное содержание меди в растениях рапса – от 3 до 10 мг/кг сухого вещества [4].
В растительном организме цинк входит в состав 30 ферментов. Данный элемент принимает участие в различных видах обменов, влияет на образование триптофана, повышает содержание фитогормонов, в свою очередь влияющих на накопление биомассы растений, оказывает положительное влияние на засухоустойчивость и холодостойкость растений, повышает устойчивость к грибковым и бактериальным заболеваниям. Оптимальное содержание цинка в растениях рапса – от 7,5 до 20 мг/кг сухого вещества [6].
Характер распределения эссенциальных элементов (Cu, Zn) в растениях рапса в зависимости от фазы развития и форм внесенных удобрений остается пока невыясненным.
Цель исследования: определить количественные параметры накопления цинка и меди растениями ярового рапса сорта Риф, выращенного при внесении цеолитсодержащей породы, минеральных, органических удобрений и органоминеральной смеси в условиях Липецкой области.
Материалы и методы исследования. Опыты проведены в 2018–2019 гг. в условиях опытного поля ЕГУ им. И.А. Бунина. Почва участков – чернозем выщелоченный. Агрохимическая характеристика почвы: гумус – 5,6–5,7 %; фосфор – 196,2–197,9 мг/кг; калий – 119,5–124,1 мг/кг; кальций – 25,7–26,3 мг-экв/100 г; магний –
2,0–2,4 мг-экв/100 г.
Объектом исследования являлся сорт ярового рапса Риф, выведенный ГНУ ВНИИ рапса совместно с ГНУ ВНИИМК. Возделывание рапса ярового осуществляли согласно общепринятой агротехнологии в Липецкой области. Высевали рапс в III декаде апреля, рядовым способом, норма высева 2,5 млн шт. всхожих семян/га.
В опыте использовали куриный помет (КП) с птицефабрики «Светлый путь» Елецкого района и природный цеолит (Ц) из Тербунского месторождения. Были изучены химико-аналитические свойства цеолита и отходов. Средний минеральный состав цеолита, масс%: Na (0,1); Mg (0,9); Al (9,4); Si (21,3); Р (0,4); S (0,3); К (1,6); Са (0,8); Fe (2,3); Cj (9,5); Ni (3,4); Cu (0,3); Zn (1,1); Mo (1,2). Средний минеральный состав отходов птицефабрики составляет, масс%: Na (1,5); Mg (5,4); Al (0,5); Si (2,8); Р (8,7); S (0,9); К (5,9); Са (11,9); Fe (0,8); Cо (9,2); Ni (4,6); Cu (0,7); Zn (5,5); Mo (4,7).
Закладку опыта производили в четырехкратной повторности по следующей схеме: 1) контроль; 2) N60P60K60; 3) Ц 3 т/га; 4) КП 2,5 т/га; 5) КП 5 т/га; 6) КП 10 т/га; 7) N60P60K60 + Ц 3 т/га; 8) КП 2,5 т/га + Ц 3 т/га; 9) КП 5 т/га + Ц 3 т/га; 10) КП 10 т/га + Ц 3 т/га. Площадь опытных делянок составляла 20 м2, площадь учетных – 15 м2.
Опыт проводили в соответствии с методическими указаниями Б.А. Доспехова [5].
Содержание меди и цинка в растениях ярового рапса определяли в условиях научно-исследовательской агрохимической лаборатории ЕГУ им. И.А. Бунина атомно-абсорбционным методом согласно ГОСТ 30692-2000.
Результаты исследования
Медь. Проведенные исследования показывают, что наименьшая разница в вариантах опыта в фазу розетки по изучению содержания меди в растениях рапса от применяемых удобрений составила 0,181 мг/кг. В вариантах при внесении N60P60K60, КП 2,5 т/га, КП 5 т/га и КП 10 т/га отмечался процесс накопления меди в вегетативной массе рапса (табл. 1).
Внесение цеолита 3 т/га и куриного помета 2,5 т/га не повлияло на содержание меди, а различия между контролем и данными вариантами оказались несущественны. Существенное уменьшение меди в эту фазу развития растений выявлено в варианте КП 2,5 т/га + Ц 3 т/га, по отношению к контролю достоверное уменьшение элемента составило 0,928 мг/кг сухой массы растений. Увеличение дозы органического удобрения до 5 т/га с той же дозой цеолита (3 т/га) уменьшило содержание элемента на 0,651 мг/кг сухой массы. При внесении КП 10 т/га + Ц 3 т/га достоверное снижение металла составило 0,509 мг/кг сухой массы. Самое низкое содержание меди в рапсе выявлено в варианте N60P60K60 + Ц 3 т/га – 0,327 мг/кг сухой массы.
Таблица 1
Содержание меди в вегетативной массе растений рапса
в зависимости от условий агроэкологических опытов, мг/кг сухой массы
|
Вариант |
Фаза |
|||
|
розетки |
цветения |
стручка |
уборки |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
1. Контроль |
9,083 |
7,869 |
6,281 |
4,371 |
|
2. N60P60K60 |
9,743 |
8,793 |
8,500 |
5,117 |
Окончание табл. 1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
3. Ц 3 т/га |
9,011 |
7,776 |
6,212 |
4,706 |
|
4. КП 2,5 т/га |
9,166 |
8,167 |
7,087 |
5, 219 |
|
5. КП 5 т/га |
9,473 |
9,091 |
7,864 |
5,944 |
|
6. КП 10 т/га |
9,582 |
9,152 |
8,127 |
6,556 |
|
7. N60P60K60 +Ц 3 т/га |
8,654 |
7,878 |
5,872 |
4,144 |
|
8. КП 2,5 т/га+Ц 3 т/га |
8,155 |
7,390 |
6,275 |
4,206 |
|
9. КП 5 т/га+Ц 3 т/га |
8,432 |
8,225 |
6,956 |
4,606 |
|
10. КП 10 т/га+Ц 3 т/га |
8,574 |
8,394 |
7,573 |
4,963 |
|
НСР05 |
0,181 |
0,206 |
0,125 |
0,137 |
|
НСР, % |
2,010 |
2,609 |
2,049 |
2,707 |
В фазу цветения содержание меди в вегетативных органах рапса (стебель, листья, соцветия) во всех вариантах опыта по сравнению с фазой розетки снизилось. В среднем на контрольном участке концентрация меди в вегетативных органах растений составляла 7,869 мг/кг сухой массы. Статистическая обработка полученных данных позволила выявить, что внесение Ц 3 т/га, КП 2,5 т/га + Ц 3 т/га, N60P60K60 + Ц 3 т/га практически не изменили содержание меди в органах растения по сравнению с контролем. Внесение N60P60K60 в чистом виде, а также куриного помета (как в чистом виде, так и с применением цеолита) существенно повысило содержание меди в этой фенофазе. Эффект положительной зависимости между повышением азота в почве и количественным накоплением Сu в растительных организмах подтвержден рядом авторов [7, 8].
Сравнительный анализ между вариантами N60P60K60 и N60P60K60 + Ц 3 т/га выявил снижение меди в вегетативной массе растений рапса на 0,915 мг/кг сухой массы; в варианте КП 2,5 т/га и КП 2,5 т/га + Ц 3 т/га – на 0,777 мг/кг сухой массы; КП 5 т/га и КП 5 т/га + Ц 3 т/га – на 0,866; КП 10 т/га и КП 10 т/га + Ц 3 т/га – на 0,758 мг/кг сухой массы.
В период формирования урожая несущественные различия выявлены между контролем и вариантами Ц 3 т/га, N60P60K60 + Ц 3 т/га, КП 2,5 т/га + Ц 3 т/га. Применение в чистом виде минеральных и органических удобрений, а также органоминерального комплекса КП 5 т/га + Ц 3 т/га и КП 10 т/га + Ц 3 т/га показали существенное увеличение меди в вегетативных органах относительно контрольных значений.
Адсорбционная способность цеолита в фазу зеленого стручка позволила снизить содержание меди между вариантами № 2 и № 7 на 2,63; № 4 и № 8 – на 0,812; № 5 и № 9 – на 0,904; № 6 и № 10 – на 0,555 мг/кг сухой массы.
Динамика снижения элемента в опыте сохранилась на протяжении всего вегетационного периода с максимумом в фазу уборки.
В момент уборки урожая в вегетативной массе рапса существенных изменений по содержанию меди относительно контроля не выявлено в вариантах Ц 3 т/га, N60P60K60 + Ц 3 т/га, КП 2,5 т/га + Ц 3 т/га, КП 5 т/га + Ц 3 т/га. Достоверная разница выявлена от применения N60P60K60, различных доз органических удобрений, а также органоминерального комплекса в дозе КП 10 т/га + Ц 3 т/га.
Разница в количественном содержании меди между вариантами с применением цеолита и без него составила: N60P60K60 и N60P60K60 + Ц 3 т/га – 0,973 мг/кг сухой массы; КП 2,5 т/га и КП 2,5 т/га + Ц 3 т/га – 1,013; КП 5 т/га и КП 5 т/га + Ц 3 т/га – 1,338; КП 10 т/га и КП 10 т/га + Ц 3 т/га – 0,758 мг/кг сухой массы.
Цинк. Внесение органических удобрений, как в чистом виде, так и с применением цеолита, способствовало достоверному повышению содержания Zn в зеленой массе рапса во все фазы вегетации растений по сравнению с его содержанием в контрольном варианте (табл. 2).
Таблица 2
Содержание цинка в вегетативной массе растений рапса
в зависимости от условий агроэкологических опытов, мг/кг сухой массы
|
Вариант |
Фаза |
|||
|
розетки |
цветения |
стручка |
уборки |
|
|
1. Контроль |
11,277 |
9,070 |
6,479 |
3,782 |
|
2. N60P60K60 |
12,296 |
11,149 |
10,002 |
8,908 |
|
3. Ц 3 т/га |
11,730 |
9,723 |
7,606 |
5,741 |
|
4. КП 2,5 т/га |
17,402 |
14,962 |
11,281 |
7,036 |
|
5. КП 5 т/га |
18,936 |
15,823 |
12,430 |
8,275 |
|
6. КП 10 т/га |
19,517 |
16,750 |
13,427 |
9,825 |
|
7. N60P60K60 +Ц 3 т/га |
12,117 |
10,419 |
8,029 |
4,787 |
|
8. КП 2,5 т/га + Ц 3 т/га |
16,054 |
13,557 |
9,695 |
5,544 |
|
9. КП 5 т/га + Ц 3 т/га |
17,036 |
13,912 |
10,436 |
6,469 |
|
10. КП 10 т/га + Ц 3 т/га |
18,475 |
15,463 |
11,488 |
8,231 |
|
НСР05 |
0,323 |
0,326 |
0,571 |
0,337 |
|
НСР % |
2,085 |
2,487 |
5,666 |
2,417 |
Максимальные значения цинка в вегетативной массе рапса отмечены в фазу розетки. На контрольных участках модельного опыта в зеленой массе растений в эту фазу содержалось 11,277 мг/кг сухого вещества, тогда как максимальное значение было выявлено в варианте с внесением органики в дозе 10 т/га, которое составило 19,517 мг/кг сухого вещества. В последующие фазы развития растений отмечается снижение Zn во всех вариантах опыта. К моменту сбора урожая в контрольных растениях его зафиксировано 5,782 мг/кг сухого вещества, а в растениях, отбираемых с варианта КП 10 т/га, – 8,231 мг/кг сухого вещества.
На опытных участках с использованием органоминеральных смесей (КП 2,5 т/га + Ц 3 т/га, КП 5 т/га + Ц 3 т/га, КП 10 т/га + Ц 3 т/га) выявлена адсорбция цеолитсодержащей породы Тербунского месторождения по отношению к Zn, которая способствовала снижению элемента в вегетативной массе рапса в вариантах опыта на протяжении всего периода вегетации растений: в фазу розетки – на 1,348; 1,901; 1,042 мг/кг сухого вещества; в фазу цветения – на 1,405; 1,920; 1,287; в фазу стручка – на 1,622; 1,994; 1,939; в фазу уборки – на 1,492; 1,806; 1,594 мг/кг сухого вещества соответственно.
Минеральные удобрения в дозе N60P60K60 в чистом виде и с применением цеолита (3 т/га) достоверно повышали содержание цинка в вегетативных органах растений рапса. Прямая зависимость между повышением азота в почве и накоплением цинка в растениях свидетельствует о биологической аккумуляции данного элемента [7, 9].
Динамика снижения элемента прослеживается, как и в случае с применением органоминерального комплекса, с максимумом накопления (12,296 мг/кг сухого вещества) в начале вегетации растений и минимумом в фазе уборки урожая (7,287 мг/кг сухого вещества).
Применение цеолита в чистом виде достоверно повышало содержание цинка в растениях рапса до фазы зеленого стручка. В фазу уборки достоверных различий с контролем не выявлено.
Выводы. Анализ микроэлементного состава зеленой массы растений ярового рапса в условиях агроэкологического опыта позволил установить, что содержание Cu и Zn зависело как от дозы внесения удобрений, так и от фазы развития растений. Поступление цинка и меди в начальный период развития выше, чем в период созревания.
Наиболее вариабельным элементом в изучаемом опыте являлась медь. Разница в количественном содержании меди между вариантами с применением цеолита и без него к моменту уборки составила: N60P60K60 и N60P60K60 + Ц 3 т/га – 0,973 мг/кг сухой массы; КП 2,5 т/га и КП 2,5 т/га + Ц 3 т/га – 1,013; КП 5 т/га и КП 5 т/га + Ц 3 т/га – 1,338; КП 10 т/га и КП 10 т/га + Ц 3 т/га – 0,758 мг/кг сухой массы. На опытных участках с использованием органоминеральных смесей (КП 2,5 т/га + Ц 3 т/га, КП 5 т/га + Ц 3 т/га, КП 10 т/га + Ц 3 т/га) выявлена адсорбция цеолитсодержащей породы по отношению к Zn: в фазу розетки – на 1,348; 1,901; 1,042 мг/кг сухого вещества; в фазу цветения – на 1,405; 1,920; 1,287; в фазу стручка – 1,622; 1,994; 1,939; в фазу уборки – 1,492; 1,806; 1,594 мг/кг сухого вещества соответственно.
В целом совместное использование цеолита с отходами птицеводства можно рекомендовать для возделывания ярового рапса в условиях Липецкой области.
1. Pandey N., Hasanuzzaman M., Fujita M., Oku H., Nahar K., Hawrylak-Nowak B. Role of Plant Nutrients in Plant Growth and Physiology // Plant Nutrients and Abiotic Stress Tolerance. Singapore. 2018. P. 51–93. DOI:https://doi.org/10.1007/978-981-10-9044-8_2.
2. Martin B., Patrick B., Ismail C., Zed R., Fan–gjie Z. Marschner's Mineral Nutrition of Higher Plants (Third Edition) // Chapter 7 – : Micronutrients Function of Nutrients: Micronutrients. 2012. P.191-248. DOI:https://doi.org/10.1016/B978-0-12-384905-2.00007-8.
3. Афонченко Н.В., Рязанцева Н.В., Дегтева М.Ю. Накопление цинка и меди в почве и растениях // Аграрная наука – сельскому хозяйству: мат-лы Всерос. науч.-практ. конф. Курск, 2009. С. 38–41.
4. Дубровина О.А., Зубкова Т.В., Виноградов Д.В. Накопление микроэлементов растениями ярового рапса при использовании куриного помета и цеолита // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева. 2020. № 4 (48). С. 17–23.
5. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований): учеб. для вузов. М.: Альянс, 2011. 351 с.
6. Зубкова Т.В., Виноградов Д.В. Свойства органоминерального удобрения на основе куриного помета и применение его в технологии ярового рапса на семена // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2021. № 1 (53). С. 46–55.
7. Зубкова В.М. Особенности накопления и распределения тяжелых металлов в сельскохозяйственных культурах и влияние удобрений на их поведение в системе почва-растение: автореф. дис. … д-ра биол. наук. М., 2004. 44 с.
8. Кузина Л.Б. Изменение форм и биодоступности меди и цинка при длительном применении удобрений // Бюллетень науки и практики. 2018. Т. 4, № 7. С. 92–119. DOI:https://doi.org/10.5281/zenodo.1312188.
9. Kabata-Pendias A. Trace Elements in Soils and Plants // 4th Edition. Boca Raton, FL: Crc Press. 2010. P. 548. DOI:https://doi.org/10.1017/S00144 79711000743.
