Кремниевая долина для урожая зерна
Кремний буквально окружает нас. Он содержится в почве, воде, воздухе и соответственно – во всех растениях. Основная функция этого элемента – защита от негативных факторов среды: перепадов температуры, дефицита воды, заболеваний, вредителей, засоления почвы, недостатка элементов питания.
Когда кремний недоступен растениям
Защитный эффект достигается за счет активного участия кремния в обмене веществ. Он повышает синтез сложных органических веществ (белков, жиров и углеводов), активность ферментов и фотосинтеза, содержание пигментов, поступление элементов питания из почвы. А также укрепляет механическую прочность растительных тканей и увеличивает плотность листовой пластинки за счет образования кремнецеллюлезного слоя, который препятствует проникновению патогенов внутрь растений и затрудняет питание колюще-сосущих вредителей. Чем выше содержание кремния в растениях, тем больше их устойчивость к негативным факторам среды. Это связано с его способностью активизировать собственные защитные механизмы растений. Вопрос в том, как повысить содержание столь важного вещества в сельхозкультурах.
Основным источником кремния остается почва, где он представлен различными модификациями двуокиси (кварц, кристаболит, опал, халцедон, алюмосиликаты), которые недоступны растениям. Ведь они усваивают этот элемент в основном в форме монокремниевой кислоты. Для нормального развития растений ее содержание должно быть не менее 20 мг/кг почвы. Однако реальное количество, чаще всего, меньше этого значения.
Внесение кремниевых удобрений увеличивает подвижность фосфориона, содержание фосфорной кислоты, а это улучшает обеспеченность растений фосфором и заодно снижает потребность в фосфорных удобрениях. Наряду с этим повышается эффективность использования фосфоритной муки. Кремний увеличивает эффективность азотных удобрений и снижает токсичность тяжелых металлов.
Есть и свежее решение. НаноКремний – это препарат с частицами активного кремния размером от 0,005 мкм, без дополнительных примесей. Наночастицы здесь составляют 50%. Также удобрение содержит более крупные включения кремниевых кислот, полиэтиленоксид и микроэлементы (железо, цинк, медь) – последних в составе не более 10%.
Кремний для растений – экологически чистое удобрение, альтернатива пестицидам. Потенциал препарата привлекает к нему внимание ученых-биологов. Они выяснили, что данный элемент, способен существенно повлиять на плодородность грунта и его состав.
Эффект познается в опытах
На опытном поле ФНЦ агроэкологии РАН, расположенном в светло-каштановой подзоне сухостепной зоны каштановых почв Нижнего Поволжья, провели исследования по эффективности кремниевого удобрения. Территория хозяйства – слабоволнистая равнина. Климат – резко континентальный, сумма среднесуточных положительных температур воздуха 3400–3500°С. Среднегодовое количество осадков 300–350 мм. Почвы слабо обеспечены азотом, средне – фосфором и повышенно – калием.
В опыте использовали озимую пшеницу сорта Камышанка-4. Вегетационный период 2020 года для яровых зерновых сложился как неблагоприятный для Волгоградской области. В первой декаде апреля дождей не было, из-за этого посевные работы пришлось отложить на более поздние сроки. В мае выпало 74 мм осадков, а среднесуточная температура воздуха составила 15,7°С. Во второй декаде июня отмечена температура 28°С, в июле среднесуточная дошла почти до 29°С, а осадков случилось лишь 0,6 мм. При этом температура плодородного слоя на глубине 5 см колебалась от 29,7°С до 35,2°С, а это уже почвенная засуха.
Лишь применение биологически активных веществ и удобрений в приемах возделывания зерновых культур в смеси с химическими протравителями позволяет создать оптимальные условия для роста культурных растений. Полевым испытаниям химических препаратов нового поколения предшествовали лабораторные исследования их воздействия на прорастание семян пшеницы.
Результаты лабораторных исследований озимой пшеницы (лабораторный опыт), ФНЦ агроэкологии РАН, 2020 г.
Наилучшая энергия прорастания (88–90%) и всхожесть (91–95%), согласно лабораторным исследованиям, наблюдались у растений озимой пшеницы, где семена были обработаны химическим протравителем в смеси с НаноКремнием.
Анализ показал лидирующие позиции вариантов, где испытывали новый препарат. Скажем, высота растений на варианте с использованием химического протравителя из расчета 0,3 литра на тонну и НаноКремния 200 граммов на тонну была выше более чем на 13%, чем на варианте с одним протравителем. Разительно отличался такой показатель как длина корней на вариантах, где применяли новое кремнийсодержащее удобрение. Масса одного растения здесь составила от 0,23 до 0,26 грамма, это на 15–30% больше в сравнении с контрольным вариантом, где семена обрабатывали только водой.
В фазу кущения на варианте с химпротравителем из расчета 0,4 литра на тонну и НаноКремния 300 граммов на тонну отмечено преимущество по всем показателям. Длина растений преобладала практически на 20%, количество побегов – на 25%, листьев – на 11%, масса растений оказалась на 16% больше в сравнении с вариантом, где семена обработаны водой. В фазу трубкования растений картина не изменилась. Варианты с использованием кремниевого удобрения по всем биометрическим показателям выигрывают. Причем в начальные фазы развития растений сказывается наименьший прессинг баковой смеси (химический препарат + НаноКремний). Это тоже заметно способствовало положительному результату.
С хорошей погодой пришли и болезни
В мае выпало максимальное количество осадков – почти 74 мм, что положительно сказалось на развитии растений (количество побегов увеличилось до 16 штук). Однако важно отметить, что после обильных дождей в конце апреля – начале мая на яровой пшенице зафиксировали поражение мучнистой росой, которое превысило экономический порог вредоносности. Пришлось проводить химическую обработку фунгицидом. Ее эффективность составила 100%.
В ходе наших опытов мы еще раз убедились, что многих проблем можно избежать, применяя предпосевное протравливание семян. Практика показала, что этот прием защиты растений всегда рентабелен, и им нельзя пренебрегать. В данном случае мы применяли химический протравитель, который эффективно контролирует заболевания культур – такие как корневые гнили. Они проявляются практически ежегодно, снижая продуктивность растений на 10–25%.
Также в нашем опыте мы использовали смесь химического протравителя и препарата НаноКремний. При проведении анализа фитосанитарного состояния корневой системы озимой пшеницы в фазу кущения по всем вариантам препараты хорошо сдерживали почвенную инфекцию.
Наши выводы
Протравливание семян и некорневые подкормки этим препаратом положительно влияли на показатели структуры урожая. Длина колоса на контроле составила 7,4 см. Применение удобрения НаноКремний, во всех вариантах увеличило этот результат на 6,7–9,4%.
Татьяна Иванченко
Внесение различных доз кремнийсодержащего удобрения оказало положительное влияние на урожайность озимой пшеницы. В вариантах опыта она изменялась от 2,96 на контроле (без обработки) до 3,64 тонны на гектаре. Прибавка урожайности от применения НаноКремния составила от 0,44 до 0,68 тонны на гектаре. Наибольший эффект получен на варианте с применением химического протравителя из расчета 0,4 литра на тонну и нового препарата на основе кремния – 200 граммов на тонну.
Все это говорит о том, что у нового удобрения на основе кремния есть хорошее будущее и в Волгоградской области, и в других регионах, где ради более качественных урожаев готовы внедрять достижения науки.
Т. ИВАНЧЕНКО,
кандидат сельскохозяйственных наук,
ведущий научный сотрудник
ФНЦ агроэкологии РАН
Волгоградская область