Возможности использования сапропеля для повышения продуктивности сельскохозяйственных культур

Размещено на http://www.allbest.ru/

Возможности использования сапропеля для повышения продуктивности сельскохозяйственных культур

Анастасия Сергеевна Никулина

Аннотация

Вопрос повышения продуктивности растений является весьма актуальным для современного сельского хозяйства. Биологические удобрения и биопрепараты являются безопасны-ми и эффективными средствами для использования в растениеводстве. Одним из биологических удобрений является сапропель, его разнообразный состав, который состоит из органический и неор-ганической части, активно влияет на рост и продуктивность растений. Целью данного исследования являлось изучение влияние сапропеля из недр озера Бобровое (Вологодская область) на продуктив-ность сельскохозяйственных растений. Действие сапропеля изучалось на трех сельскохозяйствен-ных культурах: ячмень сорта Нур (Hordeum vulgare L.), овес сорта Лев (Avena saliva L.) и томат сорта Маныч (Lycopersicon esculentum L.). По результатам работы было выявлено, что сапропель оказывает положительное влияние на ростовые процессы овса и ячменя на начальных этапах онто-генеза. На протяжении всего эксперимента опытные группы растений превосходили контрольную по всем ростовым параметрам (площадь листовой поверхности, сухая и сырая масса, среднесуточные приросты). В опыте с ячменем наиболее ощутимое воздействие оказал вариант опыта при сочета-нии внесения сапропеля в качестве компонента в почву и при поливе настоем сапропеля. В опыте с томатами группа растений, выращенных на сапропеле, превосходила контроль в общем количестве плодов и в массе одного плода, что в результате обусловило большую общую массу плодов опытной группы томатов над контрольной группой за весь период плодоношения.

Ключевые слова: сапропель, сельскохозяйственные культуры, рост, продуктивность

Abstract

Opportunities of using saprcpel for increasing productivity of crcps

Anastasia S. Nikulina

The issue of increasing plant productivity is very relevant for modern agriculture. Biological fertilizers and biological products are safe and effective means for use in crop production. One of the biological fertilizers is sapropel. Its diverse composition consists of organic and inorganic parts and actively affects the growth and productivity of plants. The purpose of this research is to study the effect of sapropel from Lake Bobrovoe's subsoil (Vologda region) on the productivity of agricultural plants. The effect of sapropel was studied on three crops and namely Nur variety barley (Hordeum vulgare L.), Lev variety oats (Avena saliva L.) and Manych variety tomato (Lycopersicon esculentum L.). According to the results of the work, it was revealed that sapropel had a positive effect on the growth processes of oats and barley at the initial stages of ontogenesis. Throughout the experiment, the test groups of plants surpassed the control group in all growth parameters (leaf surface area, dry and wet weight, average daily gains). In the experiment with barley, the most tangible effect was exerted by the experiment with a combination of the sapronel introduction as a component into the soil and irrigation with sapropel infusion. In the experiment with tomatoes, the group of plants grown on sapropel exceeded the control one in the total number of green-stuff and in the weight of one item, which resulted in a greater total weight of the green-stuff of the tomatoes' test group over the control group for the entire period of fruiting.

Keywords: sapropel, crops, growth, productivity

Введение. В условиях современного сельского хозяйства вопрос о повышении продуктивности растений является актуальной проблемой. Северные регионы России имеют суровые природные и климатические условия, поэтому потенциальная продуктивность сельскохозяйственных растений в регионе реализуется не в полной мере [1]. В рамках развития биоэкономики все большее внимание уделяется экологизации сельского хозяйства [2, 3]. Использование биолого-органических удобрений и биопрепаратов способствует положительному влиянию на рост и развитие растений, а также сни-жает химическую нагрузку на окружающую среду [4, 5]. Одним из вариантов перспективных и экологически безопасных препаратов является сапропель.

Сапропель образуется в результате долгого накопления отмершей массы растений и животных в водоемах. Благодаря разнообразному составу сапропель оказывает влияние на рост и продуктив-ность растений. В исследованиях ряда авторов отмечается, что растения пшеницы, выращенные на почве с добавлением сапропеля, имели большие высоту стебля, длину колоса, количество зерен в колосе и массу самого колоса. Помимо этого сапропель влияет и на качество урожая. В зерне со-держалось на 0,8% больше клейковины, чем в растениях, которые не подвергались обработке сап-ропелем, а содержание белка при этом увеличивалось до 20% [6].

По сравнению с другими органическими субстратами, используемыми при выращивании расте-ний, сапропель также имеет ряд преимуществ. Так, показано, что при использовании сапропеля на-растание ассимиляционной поверхности растений томата происходит на 60% быстрее, чем при ис-пользовании торфа и перегнившей древесины. В результате и урожай растений томата, выращенных на сапропеле, был выше на 20%, чем у растений, которые выращиваются на субстрате с добавлени-ем торфа или перегнившей древесины [7]. Также имеется ряд исследований, которые показывают положительное влияние сапропеля на качество почвы. Так, внесение субстрата улучшает ионно-буферные свойства, снижает кислотность и увеличивает содержание гумуса [8].

Цель исследования - оценить действие сапропеля на ростовые параметры и продуктивность ряда сельскохозяйственных культур.

Методы исследования. Эксперимент осуществлялся в 2021 году в рамках серии вегетацион-ных опытов в ФГБУН «ВолНЦ РАН». Объектом исследования являлись сельскохозяйственные куль-туры: овес посевной сорта Лев (Avena saliva L.), ячмень яровой сорта Нур (Hordeum vulgare L.) и томат обыкновенный сорта Маныч (Lycopersicon esculentum L.). Для каждого объекта было ис-пользовано 2 субстрата: контрольный (обычный грунт) и опытный (смесь грунта и сапропеля).

В качестве опытного субстрата использовали сапропель, полученный из недр озера Бобровое (Вологодская область). По результатам химического анализа сапропель имеет влажность 56% и кислотность - 5,95. В сухом веществе сапропеля содержатся 35,3% органики и 64,7% золы. В 1 кг сапропеля натуральной влажности содержится: 0,9 г фосфора, 5,3 г кальция, 2,6 г магния. Также сапропель имеет низкое содержание радионуклидов и тяжелых металлов [9].

В качестве контрольного субстрата для злаковых растений (ячмень и овес) использовался тор-фяной грунт компании ООО «Норд палп» (г. Санкт-Петербург), с содержанием питательных элемен-тов в 1 литре не менее: NH2+NO3 - 150 мг, P2O5 - 270 мг, K2O - 300 мг, кислотность почвы - 6,0-6,5. Для растений томата в качестве контрольного субстрата использовался грунт производства ООО «Цветочный регион» (г. Вологда), содержащий основные питательные элементы. Кислотность грун-та - 5,5-6,5, влажность не более 65%.

В эксперименте со злаковыми культурами были использованы разные варианты внесения сапро-пеля: 1 - смесь почвы с сапропелем, полив водой (смесь почвы с сапропелем готовили при смеши-вании 70 г почвы с 30 г сапропеля); 2 - почва, полив раствором сапропеля (раствор сапропеля гото-вили при настаивании 40 г сухого сапропеля в 100 мл водопроводной воды); 3 - смесь почвы с сапропелем, полив раствором сапропеля. Опыт с овсом имел лишь один вариант внесения сапропе-ля: смесь почвы с сапропелем и полив водой.

Разница в количестве опытных вариантов между растениями обоснована тем, что эксперимент с овсом являлся первым в линейке опытов, в котором использовался наиболее популярный метод внесения сапропеля. После полученных результатов было решено сравнить эффективность между разными способами внесения сапропеля на ячмене.

Контрольный и опытные варианты включали по 10 сосудов, в каждый сосуд помещали по 10 семян. Культивирование растений осуществляли в контролируемых условиях климатостата (КС-200) при поддержании температуры 23 °С днем и 17 °С ночью, освещение - 16 ч в сутки.

У растений ячменя и овса на начальных этапах онтогенеза определяли количество и площадь листьев, сырую и сухую массу надземных органов. За периоды 0-10 суток, 10-15 суток и 15-20 суток рассчитывали среднесуточные приросты сырой и сухой массы.

В опыте с томатом в качестве опытного субстрата использовали смесь грунта и сапропеля в соотношении 7:3 соответственно. Рассада томатов была приобретена в сельскохозяйственном про-изводственном кооперативе «Тепличный». Растения были высажены в теплице ВолНЦ РАН 25 июня. На каждый вариант приходилось по 10 растений. Среднее расстояние между кустами томатов со-ставляло 30 см, а расстояние между рядами 50 см. Температурный режим в теплице поддерживался путем проветривания в дневное время. Полив растений осуществлялся 2 раза в неделю. Перед посадкой в почвенный субстрат вносилось азотно-фосфорное удобрение «Аммофос» 15-20 г/м2. Последующий дополнительный уход за растениями в виде обработки регуляторами роста и пасын-кование не осуществлялось. У растений в период плодоношения определяли количество и массу спелых плодов (спелыми считали томаты на стадии пожелтения/побурения). Статистическую обра-ботку данных осуществляли по стандартным методикам с использованием пакета анализа данных программы MS Excel'2010. В таблицах представлены средние значения показателей и величин их средних арифметических ошибок.

Результаты и обсуждения. Результаты опыта с овсом показывают, что в целом сапропель оказал ростостимулирующее влияние на растения. На 20 сутки эксперимента разница в показателях между контрольным и опытным вариантами была более выражена, так, общая площадь листовой поверхности одного растения опытной группы выше контроля на 47 %, а сырая и сухая масса на 49 % и 46% соответственно (табл. 1).

Таблица 1. Биометрические показатели растений овса Table 1. Biometric rates of oat plants

Источник: составлено автором.

Source: compiled by the author.

Данные табл. 2 свидетельствуют, что растения опытного варианта отличаются более высокими среднесуточными приростами. На начальном этапе развития растений показатели прироста по су-хой биомассе в контрольной и опытной группах практически не отличались друг от друга. Разница по показателям прироста сырой массы между опытной и контрольной групп растений составляла 7 % и 108 % на 15-е и 20-е сутки соответственно. биологический удобрение растениеводство сапропель

Таблица 2. Показатели приростов растений овса Table 2. Oat plants' growth rates

Источник: составлено автором. Source: compiled by the author.

В вегетационном опыте с ячменем были получены схожие результаты. На 10-е сутки разница в морфометрических показателях между контролем и опытными вариантами была незначительна (табл. 3). По мере роста растений разница между контролем и опытными вариантами увеличивается. Так, на 20 сутки эксперимента площадь листьев одного растения первого опытного варианта превы-шала контроль на 9 %, второй опытный вариант превосходил контроль на 11 %, а третий опытный вариант опережал контроль на 11%. Сырая масса опытных растений первого варианта превосходила контроль на 27 %, второй опытный вариант превышал на 31 % и третий опытный вариант опережал на 39 %.

Таблица 3. Биометрические показатели растений ячменя Table 3. Biometric rates of barley plants

Источник: составлено автором.

Source: compiled by the author.

Растения с большей листовой поверхностью имеют преимущества в накоплении органического вещества. Как известно, величина листовой поверхности растения определяет активность поглоще-ния солнечных лучей, которая определяет биологический урожай [10]. Увеличение площади листо-вой поверхности у растений, в свою очередь, может способствовать повышению накоплению орга-нического вещества. Подтверждением этого является наблюдаемая тенденция повышения показа-телей приростов биомассы у опытных растений (табл. 4).

Таблица 4. Показатели приростов растений ячменя Table 4. Barley plants'growth rates

Источник: составлено автором.

Source: compiled by the author.

При внесении сапропеля в грунт (первый опытный вариант) на 10-15 сутки приросты по сырой массе у первого и второго опытных вариантов опережали контрольную группу на 5-7%. На 15-20 сутки наибольшая разница была у третьего опытного варианта, показатели приростов по сухой и сырой массе превышали контроль на 164% и 187% соответственно. Можно отметить, что скорость роста овса несколько ниже по сравнению с ячменем.

Опыт с томатами также показал положительное влияние сапропеля на рост и развитие растений. Первый сбор спелых плодов у контрольной и опытной групп был произведен через 2 месяца после высадки рассады (19 августа). Всего за время опыта было выполнено 8 сборов спелых плодов. Последнее измерение было осуществлено 17 сентября.

За весь промежуток опыта среднее количество спелых плодов, снятых с одного растения опыт-ной группы, превышало контрольную группу.

Рис. 1. Средние показатели количества и массы спелых томатов за весь опыт. Fig. 1. The average number and weight of ripe tomatoes during the whole experiment.

Источник: составлено автором.

Source: compiled by the author.

На начало первых сборов количество плодов у контрольной и опытной группы были одинаковы. На конец эксперимента в среднем на одно растение, которое было выращено на сапропеле, приходи-лось 24 спелых плода, а на контрольное растение - 15 плодов. Стоит отметить, что плоды растений томата в опытном варианте начали быстрее набирать массу. Это обусловило в остальные дни сбора значительную разницу в массе плодов между вариантами, наибольшая разница составляла 471% в пользу опытного варианта. По концу опыта были рассчитаны суммарные показатели по двум вари-антам (контроль и опыт). На конец эксперимента опытные растения имели большее количество плодов на 60% и большее значение массы одного плода на 26%. Это обусловливает преимущество общей массы плодов опытной группы над контрольной на 100% за весь период плодоношения (рис. 1).

Заключение

Результаты исследования показывают ростстимулирующее действие сапропеля озера Бобровое Тарногского района Вологодской области на овес сорта Лев, ячмень сорта Нур и томат сорта Ма- ныч. У зерновых культур в опытных группах наблюдается увеличение площади листовой поверхно-сти, сырой и сухой массы, среднесуточных приростов. Наиболее ощутимое воздействие оказал ва-риант опыта при сочетании внесения сапропеля в качестве компонента в почву и при поливе настоем сапропеля. У растений томатов в опытной группе наблюдается увеличение общей продуктивности за счет количества плодов и массы одного томата. В ходе дальнейших исследований планируется оценка влияния сапропеля на рост и развитие сельскохозяйственных культур в условиях вегетацион-ных экспериментов.

Список источников

1. Рассохина И. И., Платонов А.В. Проблема повышения продуктивности зерновых культур Во-логодской области // Молодые ученые - экономике региона: материалы XX Международной научно-практической конференции, г. Вологда, 25-27 ноября 2020 года. Вологда: ВолНЦ РАН. 2020. С. 337-341.

2. Рассохина И.И., Коткова Д.Н., Платонов А.В. Анализ мировой публикационной активности по направлению «биоэкономика» // Проблемы развития территории. 2019. N° 3 (101). С. 152-165.

3. Kozyreva M.Yu., Basieva L.Zh., Nagham Majeed Hameed Al.A. et al. Growth and development of Alfalfa depending on the type of nitrogen nutrition // BIO Web of Conferences : II International Scientific Conference «Plants and Microbes: The Future of Biotechnology» (PLAMIC2020). Saratov: EDP Sciences. 2020. P 03007.

4. Avdeenko A., Avdeenko S., Domatskiy V, Platonov A. Bacillus subtilis based products as an alternative to agrochemicals // Research on Crops. 2020. № 1. P.156-159.

5. Bekuzarova S.A. Natural growth and development stimulants of Lucerne plants // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Omsk City. 2021. P. 012005.

6. Влияние трепела, сапропеля и минеральных удобрений на урожайность и качество зерна пшени-цы в звене севооборота / А.М. Плотников [и др.] // Вестник Курганской ГСХА. 2018. № 2 (26). С. 49-51.

7. Макаров П.Н., Лисофенко И.В., Трофимова А.Ф. Пути повышения продуктивности томатов в условиях Сургута // Северный регион: наука, образование, культура. 2013.№ 1 (27). С. 102-106.

8. Влияние сапропеля на агрохимические показатели почвы, урожайность и качество овощных культур / О.В. Ежков [и др.] // Вестник Казанского технологического университета. 2017.№ 20 (6). С. 127-130.

9. Литонина А.С. Химический состав сапропеля оз. Бобровое Тарногского района Вологодской области и перспективы его использования в сельскохозяйственном производстве региона // Аграр-ная наука на современном этапе: состояние, проблемы, перспективы : материалы V научно-практи-ческой конференции, 3-4 июня 2021 г. - Вологда: ФГБУН ВолНЦ РАН. С. 71-75.

10. Табаленкова Г.Н., Головко Т.К. Продукционный процесс культурных растений в условиях холодного климата. Санкт-Петербург: Наука, 2010.231 с.

References

1. Rassokhina II, Platonov AV. Problem of increasing the productivity of grain crops in the Vologda Oblast. Molodyyeuchenyye - ekonomikaregiona: materials of the XX International Scientific and Practical Conference, Vologda, 25-27 November, 2020. Vologda: VolNTs RAS; 2020. p. 337-341.(In Russ.).

2. Rassokhina II, Kotkova DN, Platonov AV. Analysis of world publication activity in the field of «bioeconomics». Problemy razvitiya territorii. 2019;3(101): 152-165. (In Russ.).

3. Kozyreva M.Yu., Basieva L.Zh., Nagham Majeed Hameed Al.A. et al. Growth and development of Alfalfa depending on the type of nitrogen nutrition.BIO Web of Conferences: II International Scientific Conference «Plants and Microbes: The Future of Biotechnology» (PLAMIC2020). Saratov: EDP Sciences; 2020. P 03007.

4. Avdeenko A, Avdeenko S, Domatskiy V, Platonov A. Bacillus subtilis based products as an alternative to agrochemicals. Research on Crops. 2020;(1): 156-159. (In Russ.).

5. Bekuzarova SA. Natural growth and development stimulants of Lucerne plants. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Omsk City; 2021. P. 012005.

6. Plotnikov AM, Balueva NA, Sozinov AV, Vafin NN. Influence oftripoli, sapropel and mineral fertilizers on the productivity and quality of wheat grain in the crop rotation link. VestnikKurganskoy GSKHA. 2018; 2(26): 49-51. (In Russ.).

7. Makarov PN, Lisofenko IV, Trofimova AF. Ways to increase the productivity of tomatoes in the conditions of Surgut. Severnyy region: nauka, obrazovaniye, kultura. 2013;1(27): 102-106. (In Russ.).

8. Ezhkov OV, Gazizov RR, Yapparov IA, Bikkinina L. M. -Kh., Ezhkova DV, Yapparov DA, et al. Influence of sapropel on agrochemical indicators of soil, productivity and quality of vegetable crops. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta. 2017;20(6): 127-130. (In Russ.).

9. Litonina AS. Chemical composition of sapropel of the lake Bobrovoe of the Tarnogsky district of the Vologda region and prospects of its use in the agricultural production of the region. Agrarnaya nauka na sovremennom etape: sostoyaniye, problemy, perspektivy: materials of the V scientific-practical. Conference, 3-4 June 2021. Vologda : FGBUN VolNTS RAS; 2021. p. 71-75. (In Russ.).

10. Tabalenkova GN, Golovko TK. The production process of cultivated plants in a cold climate. St. Petersburg: Science; 2010. (In Russ.).

Размещено на Allbest.ru