Чорна В.І., Вагнер І.В.,
Ворошилова Н.В.
Дніпропетровський державний
аграрно-економічний університет, м.Дніпро, Україна
ОСОБЛИВОСТІ ВПЛИВУ АКТИВНИХ СПОЛУК КРЕМНІЮ НА СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКІ КУЛЬТУРИ
В УМОВАХ ТЕХНОГЕННО-ПОРУШЕНИХ ГРУНТІВ
Найважливішим компонентом біосфери є грунт і його відновлення після
розробки родовищ у Нікопольському марганцеворудному басейні є необхідною умовою
регенерації техногенного ландшафту. Відомо, що темпи робіт
з рекультивації відстають від обсягів порушених земель, а технологічні прийоми,
що застосовуються є екологічно малоефективними [1]. Кремній є біофільним елементом,
який бере участь в ряді фізіологічних і біохімічних процесів і сприяє підвищенню
врожаю та якості рослинної продукції. В грунті велика частина кремнію знаходиться
в складі малорозчинних сполук недоступних рослинам. Вміст рухомих сполук кремнію
в грунті досить низький і не перевищує 150-200 мг SiO2/кг ґрунту[2]. Найважливішою
ланкою біогеохімічного кругообігу кремнію є надходження і накопичення його в рослинах,
взаємозв'язок цього процесу з живленням іншими біофільними елементами. Вміст кремнію
в рослинах можна порівняти з вмістом основних макроелементів. У сухій масі рослин
міститься 1-2% Si, в їх золі - від 20 до 91%. Кремнієва кислота може утворювати
розчинні комплекси з органічними і неорганічними лігандами. У наших роботах теж встановлена певна залежність між вмістом гумусу
та загальним кремнієм. Коефіцієнт кореляції
становить 0,84, що характеризується як високий [3].
Метою
досліджень є обгрунтування використання розчинних сполук кремнію для підвищення
врожаю сільськогосподарських культур, а також розробка нових високоефективних
екологічно безпечних засобів, саме на техногенно-порушених ґрунтах, де головною
ціллю є відновлення їх якості та повернення
у сільськогосподарське використання.
Зразки грунтів відбиралися на дослідних ділянках науково-дослідного
стаціонару з рекультивації земель Дніпропетровського державного аграрно-економічного
університету (м. Орджонікідзе, Дніпропетровська обл.), згідно ДСТУ 4287:2004. Для
визначення оптимальної концентрації кремнієвмісних добрив, був закладений вегетаційний
експеримент та проведені серії лабораторних дослідів з внесенням у грунти силікату
натрію з діапазоном концентрацій від 0% до 0,4 % (0%, 0,1%, 0,2%, 0,3%, 0,4%).
Експеримент
тривав 14 діб, полив проводився кожні 3 доби. Температура та вологість повітря підтримувалась
у діапазоні 21-23˚С та 50-70% відповідно. Представником незлакових зернових
культур було обрано гречку. Встановлено, що рН досліджуваних грунтів коливається
від 7,1 до 7,8, це характеризує ґрунти як
слаболужні. Усі отримані дані було оброблено за допомогою програми Microsoft Еxcel 2010 та STATISTIKA 10.0.
У попередніх
роботах визначили, що вміст загального кремнію змінюється від 52% до 32% з тенденцією зниження за глибиною
[3]), а кількість рухомих сполук кремнію коливається від 6,4 до 13,4 мг/100 г, що
свідчить про високий дефіцит цього елементу. Енергія проростання фіксувалась на
3 добу, у варіантах з водою, 0,1%, 0,2% розчинів Na2SiO3 склала більше 80%. У гречки при додаванні
0,3% та 0,4% розчинів Na2SiO3 енергія проростання зменшувалась до 65-70%.
Для зразків рослин, зібраних через 14 діб розраховані середні значення, стандартні
похибки, стандартні відхилення біомас гречки.
Рис. 1 -
Діаграма розмаху біомаси гречки на техногенно-порушених ґрунтах з додаванням кремнієвих
добрив
Примітка:
0,1;0,2;0,3;0,4% - розчини Na2SiO3; Г- гречка (злакова), культура,
яка вирощується; (П) – насипний шар чорнозему південного на лесоподібному суглинку;
Л/С – дерново-літогенні ґрунти на лесоподібному суглинку;
Гречка має
високу фізіологічну здатність кореневої системи, яка за інтенсивністю поглинання
поживних речовин з важкорозчинних сполук ґрунту переважає багато інших сільськогосподарських
культур та є невибагливою до ґрунтів. Кожен варіант експерименту закладався восьмикратно.
Проаналізувавши результати можна зробити висновки, що найбільша оптимальна біомаса
гречки на педоземі та на дерново-літогенних ґрунтах на лесоподібних суглинках була
отримана при додаванні 0,2% розчину Na2SiO3 про що свідчить діаграма розмаху (рис 1.). При
додаванні 0,1% розчину Na2SiO3 ефект на обох типах техногенно-порушених грунтів був мало
помітним та не давав значного росту біомаси. Варіанти з 0,3% та 0,4% розчинами Na2SiO3 давали приріст біомаси гречки, але значно менший ніж 0,2%
розчин, тому їх використання є економічно не вигідним. При використанні 0,2% кремнієвого нанопрепарату та його розведення
навіть у 20 разів призводило до збільшення біомаси на 7-16%.
Таким
чином, можна зробити висновки, що педоземи на лесоподібному суглинку (середнє значення
біомаси 0,1543±0,0045 г - варіант з водою) є більш придатними для вирощування гречки
ніж дерново-літогенні ґрунти на лесоподібному суглинку (середнє значення біомаси
0,0855±0,0114 г – варіант з водою). Збільшення біомаси рослин, можливо, пов’язано
з особливістю рослин акумулювати велику кількість Si та використовувати його, як осморегулятор при дефіциті води, що призводить до
покращення фотосинтетичної активності та діяльності антиоксидантних ферментів.
Література
1.
Матыченков
И.В. Изучение взаимовлияние кремниевых, фосфорных, азотных удобрений в системе
почва-растение [Текст]: дисс.к.б.н./ И.В. Матыченков. – М., 2012. – 136 с.
2.
Tsujimoto, Y. Muranaka, S., Saito, K.,
Asai H., 2014. Limited Si-nutrient status of rice plants
in relation to plant-available Si of soils, nitrogen fertilizer application, and
rice-growing environments across Sub-Saharan Africa Field Crops Res, 155 (2014),
pp. 1–9
3.
Чорна
В.І., Вагнер І.В. Дослідження вмісту загального кремнію у чорноземі звичайному та
техноземі – SWorld – International Scientific Journal. – выпуск 1(38). – том 24. – Иваново: Маркова АД – 2015.
С. 30-35