В последнее время в прикладной агрономии становится все более актуальным вопрос повышения потенциальной продуктивности сельскохозяйственных культур за счет применения нетрадиционных источников их минерального питания. В то же время, возрастающий интерес к изучению силикатных агроруд, несмотря на всеобщую признанность значимости кремния в жизни растений и животных [1], до сих пор наталкивается на научный стереотип о биохимической инертности кремниевых соединений [8]. Это приводит к низкой информированности сельхозтоваропроизводителя о возможности улучшения агрономических свойств почв [3, 6, 9] и повышения продуктивности культурных растений [2, 4, 5] за счет внесения в почву таких природных веществ, как диатомиты.
Вместе с тем данные вещества, по сути являющиеся опал-криста-балитовыми породами осадочного генезиса, содержат более 80 % SiO2, наполовину представленного аморфной формой, наиболее подверженной внутрипочвенному разложению и высвобождению кремния в виде силикат-аниона, способного оказывать действие на кислотность почвы, ее микробное состояние, подвижность почвенных фосфатов, а также на продуктивность и устойчивость сельскохозяйственных культур [7, 10].
Цель исследования
В рамках данной проблемы была поставлена задача изучить в условиях вегетационного опыта влияние различных доз диатомита на продуктивность зерновых культур.
Материалы и методы исследования
В сезон 2015 г. в рамках единой темы и схемы было заложено два вегетационных опыта с яровой пшеницей сорта Курская 2038 и кукурузы сорта РООС-299 с увеличивающейся дозой диатомита как на фоне полного минерального удобрения, так и без него (табл. 1).
Таблица 1
Схемы вегетационных опытов
|
№ варианта |
Сокращенное название варианта |
Полное название варианта |
|
|
опыт 1 – яровая пшеница |
опыт 2 – кукуруза |
||
|
1 |
К |
контроль, без удобрений |
контроль, без удобрений |
|
2 |
Д1 |
диатомит – 1,5 г/кг |
диатомит – 2,0 г/кг |
|
3 |
Д2 |
диатомит – 3,0 г/кг |
диатомит – 4,0 г/кг |
|
4 |
Д3 |
диатомит – 4,5 г/кг |
диатомит – 6,0 г/кг |
|
5 |
Д4 |
диатомит – 6,0 г/кг |
диатомит – 8,0 г/кг |
|
6 |
Фон |
NРК – фон по 0,2 г/кг д.в. |
NРК – фон по 0,4 г/кг д.в. |
|
7 |
Ф + Д1 |
фон + диатомит – 1,5 г/кг |
фон + диатомит – 2,0 г/кг |
|
8 |
Ф + Д2 |
фон + диатомит – 3,0 г/кг |
фон + диатомит – 4,0 г/кг |
|
9 |
Ф + Д3 |
фон + диатомит – 4,5 г/кг |
фон + диатомит – 6,0 г/кг |
|
10 |
Ф + Д4 |
фон + диатомит – 6,0 г/кг |
фон + диатомит – 8,0 г/кг |
Опыт был заложен на светло-серой лесной легкосуглинистой почве (АПАХ); в опыте использованы сосуды Митчерлиха с набивкой по 5 кг почвы под пшеницу и по 10 кг под кукурузу. Пшеницу убирали в фазу полной спелости зерна, кукурузу – в технической спелости на зеленую биомассу. Срок вегетации составил: для пшеницы – 85 дней, для кукурузы – 81 день. Опыт двухфакторный, биологическая и аналитическая повторность в опыте четырехкратная.
Изучаемый диатомит Инзенского месторождения по химическому составу содержит ( % на сухое вещество): общего SiO2 – 82,5, в том числе аморфного SiO2 – 42,0; Р2О5 – 0,05; К2О – 1,06; СаО – 0,28; MgO – 0,76 и другие химические элементы (5). В качестве NPK-фона использовали аммиачную селитру (34,0 %), простой суперфосфат (26,0 %) и хлористый калий (58,0 %).
Результаты исследования и их обсуждение
В дальнейшем определяли степень влияния доз диатомита на урожайность злаковых культур, на содержание сухого вещества и высоту растений.
Так, в опыте установлено влияние диатомита на продуктивность яровой пшеницы (табл. 2).
Таблица 2
Влияние диатомита на продуктивность яровой пшеницы, г возд.-сух. вещества/сосуд
|
№ п/п |
Варианты |
Общая биомасса |
Зерно |
З : С |
||||
|
Хср. |
действие NPK-удобрений (фактор А) |
действие диатомита (фактор В) |
Хср. |
действие удобрений (фактор А) |
действие диатомита (фактор В) |
|||
|
1 |
К |
42,8 |
– |
– |
15,6 |
– |
– |
1 : 1,7 |
|
2 |
Д1 |
42,9 |
– |
0,1 |
17,9 |
– |
2,3 |
1 : 1,4 |
|
3 |
Д2 |
43,5 |
– |
0,7 |
17,2 |
– |
1,6 |
1 : 1,5 |
|
4 |
Д3 |
43,8 |
– |
1,0 |
18,6 |
– |
3,0 |
1 : 1,4 |
|
5 |
Д4 |
43,7 |
– |
0,9 |
16,7 |
– |
1,1 |
1 : 1,6 |
|
6 |
Фон |
47,5 |
4,7 |
– |
16,8 |
1,2 |
– |
1 : 1,8 |
|
7 |
Ф + Д1 |
47,9 |
5,0 |
0,4 |
20,5 |
2,6 |
3,7 |
1 : 1,3 |
|
8 |
Ф + Д2 |
48,6 |
5,1 |
1,1 |
19,3 |
2,1 |
2,5 |
1 : 1,5 |
|
9 |
Ф + Д3 |
49,1 |
5,3 |
1,6 |
18,7 |
0,1 |
1,9 |
1 : 1,6 |
|
10 |
Ф + Д4 |
49,4 |
5,7 |
1,9 |
18,6 |
1,9 |
1,8 |
1 : 1,7 |
|
НСР05 |
3,5 |
0,8 |
0,9 |
3,1 |
0,8 |
2,5 |
||
Общая биомасса растений пшеницы незначительно увеличивается уже при минимальной дозе диатомита. При этом установлено более активное его действие на удобренном фоне: двойная доза на фоне NPK дает 2,3 % прибавки, а четырехкратная – 4 %, в то время как на неудобренном фоне двукратное увеличение дозы дает только 1,6 % прибавки, а четырехкратное – 2,1 %. Кроме того, на неудобренном фоне статистически достоверную прибавку дает трехкратное увеличение дозы диатомита, на фоне удобрений – двукратное.
Аналогичная картина наблюдается и в отношении зерна пшеницы. Достоверная прибавка в массе зерна получена при тройной дозе кремниевого вещества на неудобренном фоне и при одинарной дозе на фоне полного удобрения культуры. Действие удобрений (фактор А) как на общую биомассу, так и массу зерна становится достоверным уже при минимальной дозе диатомита. При повышении дозы кремнийсодержащего вещества закономерно увеличивается соотношение зерна и соломы, которое оказывается чуть шире на фоне NPK-удобрений.
Изучаемый диатомит также оказал свое действие на урожайность растений кукурузы (табл. 3).
Таблица 3
Влияние диатомита на урожайность биомассы кукурузы, г возд.-сух. вещества/сосуд
|
Варианты |
Общая биомасса |
Листья |
Стебли |
||||||
|
Хср. |
действие NPK-удобрений (фактор А) |
действие диатомита (фактор В) |
Хср. |
действие удобрений (фактор А) |
действие диатомита (фактор В) |
Хср. |
действие удобрений (фактор А) |
действие диатомита (фактор В) |
|
|
К |
44,8 |
– |
– |
17,6 |
– |
– |
27,2 |
– |
– |
|
Д1 |
49,6 |
– |
4,8 |
21,7 |
– |
4,1 |
27,9 |
– |
0,7 |
|
Д2 |
54,2 |
– |
9,4 |
23,7 |
– |
6,1 |
30,5 |
– |
3,3 |
|
Д3 |
55,1 |
– |
10,3 |
23,4 |
– |
5,8 |
31,7 |
– |
4,5 |
|
Д4 |
51,7 |
– |
6,9 |
22,3 |
– |
4,7 |
29,4 |
– |
2,2 |
|
Фон |
148,2 |
103,4 |
– |
61,5 |
43,9 |
– |
86,7 |
59,5 |
– |
|
Ф + Д1 |
158,5 |
108,9 |
10,3 |
69,1 |
47,4 |
7,6 |
89,4 |
61,5 |
2,7 |
|
Ф + Д2 |
160,7 |
106,5 |
12,5 |
66,9 |
43,2 |
5,4 |
93,8 |
63,3 |
7,1 |
|
Ф + Д3 |
168,6 |
113,5 |
20,4 |
72,5 |
49,1 |
11,0 |
96,1 |
64,4 |
9,4 |
|
Ф + Д4 |
164,8 |
113,1 |
16,6 |
73,5 |
51,2 |
12,0 |
91,3 |
61,9 |
4,6 |
|
НСР05 |
18,6 |
8,4 |
12,7 |
11,7 |
5,5 |
8,7 |
14,9 |
6,7 |
7,2 |
При этом, в сравнении с действием на растения пшеницы, в отношении листостебельной биомассы кукурузы влияние диатомита проявляется сильнее именно на неудобренном фоне: прибавка в массе только на 11 % при максимальной дозе на фоне NPK и на 15 % на неудобренном фоне. Математически обоснованную прибавку общей биомассы кукурузы дает удобренный фон в совокупности с тройной дозой диатомита. В целом максимальное действие на общую продуктивность растений кукурузы наблюдается при тройной дозе диатомита как на фоне удобрений, так и без них.
Четырехкратная доза диатомита оказывает свое максимальное действие в отношении именно листовой части растений кукурузы по сравнению со стеблевой: прибавка в массе листьев на 27 % на неудобренном фоне (стеблей только на 8 %), в то время как на фоне полного удобрения на 20 % (стеблей только на 5 %). При этом статистически оправданной и наиболее эффективной дозой диатомита на фоне удобрений оказалась тройная доза как для листьев, так и для стеблей.
Помимо общего повышения биомассы кукурузы, диатомит сказался и на некоторых сопутствующих показателях растений (табл. 4).
Таблица 4
Влияние диатомита на высоту растений кукурузы и содержание сухого вещества в надземной биомассе
|
№ п/п |
Вари-анты |
Высота растений, см |
Содержание сухого вещества, % |
|||||||
|
листья |
стебли |
|||||||||
|
Хср. |
действие NPK-удобрений (фактор А) |
действие диатомита (фактор В) |
Хср. |
действие удобрений (фактор А) |
действие диатомита (фактор В) |
Хср. |
действие удобрений (фактор А) |
действие диатомита (фактор В) |
||
|
1 |
К |
90,0 |
– |
– |
23,5 |
– |
– |
14,4 |
– |
– |
|
2 |
Д1 |
96,0 |
– |
6,0 |
26,3 |
– |
2,8 |
14,7 |
– |
0,3 |
|
3 |
Д2 |
106,3 |
– |
16,3 |
28,6 |
– |
5,1 |
14,6 |
– |
0,2 |
|
4 |
Д3 |
117,7 |
– |
27,7 |
26,9 |
– |
3,4 |
14,8 |
– |
0,4 |
|
5 |
Д4 |
121,7 |
– |
31,7 |
27,6 |
– |
4,1 |
14,5 |
– |
0,1 |
|
6 |
Фон |
154,0 |
64,0 |
– |
24,3 |
0,8 |
– |
16,4 |
2,0 |
– |
|
7 |
Ф + Д1 |
157,7 |
61,7 |
3,7 |
26,8 |
0,5 |
2,5 |
16,8 |
2,1 |
0,4 |
|
8 |
Ф + Д2 |
165,0 |
58,7 |
11,0 |
28,9 |
0,3 |
4,6 |
17,2 |
2,6 |
0,8 |
|
9 |
Ф + Д3 |
163,3 |
45,6 |
9,3 |
29,7 |
2,8 |
5,4 |
18,4 |
3,6 |
2,0 |
|
10 |
Ф + Д4 |
161,3 |
39,6 |
7,3 |
30,5 |
2,9 |
6,2 |
18,2 |
3,7 |
1,8 |
|
НСР05 |
15,3 |
6,8 |
10,8 |
4,7 |
2,1 |
3,4 |
2,6 |
0,9 |
1,3 |
|
Увеличение высоты растений начинается уже при минимальной дозе диатомита, в то время как максимальное вытягивающее действие определено в варианте с полным удобрением без диатомита (удлинение растений на 71 % по сравнению с контролем). Действие диатомита (фактор В) оказывается более эффективным на неудобренном фоне, но статистически достоверный прирост растений наблюдается уже при двойной дозе вещества как на фоне полного минерального удобрения, так и без него.
В отношении содержания сухого вещества диатомит сильнее проявляет свое действие именно на листовой массе: его максимальная доза повышает содержание сухого вещества в листьях на 17 % на неудобренном фоне (в стеблях только на 0,7 %) и на 26 % на фоне NPK (в стеблях только на 11 %). При этом фактор В в листовой биомассе оказывается математически оправданным уже при двукратном увеличении дозы диатомита как на фоне удобрений, так и без них. Действие диатомита на сухое вещество в стеблях статистически достоверно при тройной дозе на фоне удобрений.
Заключение
Таким образом, результатами опыта было показано влияние кремнийсодержащего вещества на продуктивность яровой пшеницы и кукурузы, а также на некоторые их показатели, потенциально зависимые от содержания доступного кремния в почве. Установлено, что в условиях вегетационного опыта наиболее эффективной дозой диатомита оказывается одинарная или двойная доза для растений яровой пшеницы (1,5-3,0 г/кг) и тройная (6,0 г/кг) для растений кукурузы.