Влияние НаноКремния на продуктивность озимой пшеницы

Кремний буквально окружает нас. Он содержится в почве, воде, воздухе и, соответственно, во всех растениях. Основная функция кремния – это защита растений от негативных факторов среды: перепада температуры, дефицита воды, заболеваний, вредителей, засоления почвы, недостатка элементов питания и др. Это достигается его активным участием в обмене веществ. Кремний повышает синтез сложных органических веществ (белков, жиров, углеводов), активность ферментов, содержание пигментов и активность фотосинтеза, поступление элементов питания из почвы.

Он также повышает механическую прочность растительных тканей и увеличивает плотность листовой пластинки за счет образования кремнецеллюлезного слоя, который препятствует проникновению патогенов внутрь растений и затрудняет питание колющесосущих вредителей. Чем выше содержание кремния в растениях, тем выше их устойчивость к негативным факторам среды. Это связано с его способностью активизировать собственные защитные механизмы растений. Основным источником кремния является почва, где он представлен различными модификациями двуокиси кремВлияние НаноКремния на продуктивность озимой пшеницы Кремний буквально окружает нас. Он содержится в почве, воде, воздухе и, соответственно, во всех растениях.

Основная функция кремния – это защита растений от негативных факторов среды: перепада температуры, дефицита воды, заболеваний, вредителей, засоления почвы, недостатка элементов питания и др. Это достигается его активным участием в обмене веществ. Кремний повышает синтез сложных органических веществ (белков, жиров, углеводов), активность ферментов, содержание пигментов и активность фотосинтеза, поступление элементов питания из почвы. ния (кварц, кристаболит, опал, халцедон, алюмосиликатами и др.), которые недоступны растениям.

Растения усваивают кремний в основном в форме монокремниевой кислоты. Для нормального развития растений ее содержание должно быть не менее 20 мг/кг почвы, однако ее количество чаще всего ниже этого значения. Кремний участвует в процессе образования гумуса, улучшает влагоемкость, емкость обмена и буферность легких почв, агрегированность частиц почвы.

Внесение кремневых удобрений увеличивает подвижность фосфориона, содержание фосфорной кислоты, что улучшает обеспеченность растений фосфором и снижает потребность в фосфорных удобрениях. Наряду с этим повышается эффективность использования фосфоритной муки. Кремний повышает эффективность азотных удобрений и снижает токсичность тяжелых металлов.

НаноКремний – это препарат с частицами активного кремния размером от 0,005 мкм, без дополнительных примесей. Наночастицы в составе препарата 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, пришедшее на замену пестицидам. Потенциал препарата привлекает к нему внимание ученыхбиологов. Они выяснили, что данный элемент, хотя и не входит в двадцатку необходимых, без которых нормальное развитие растений невозможно, но способен существенно повлиять на плодородность грунта и его состав. Почва с дефицитом кремниевых кислот имеет низкий уровень других минералов, т. к. сокращение аморфного кремнезема способствует деградации почвенного органического вещества.

На фото: Иванченко Т.В.

Исследования проводились на опытном поле ФНЦ агроэкологии РАН, расположенном в светло-каштановой подзоне сухостепной зоны каштановых почв Нижнего Поволжья. Территория хозяйства – слабоволнистая равнина. Климат резко континентальный, ГТК=0,5-0,6. Сумма среднесуточных положительных температур воздуха равна 3400-3500ºС. Среднегодовое количество осадков 300-350 мм.

Амплитуда минимальных и максимальных температур – 7,8ºС (от +43ºС до -35ºС). Почвы низко обеспечены азотом, средне – фосфором и повышено – калием. Содержание гумуса – 1,2-2,0%, рН=7-8.

Схема опыта:

Культура – озимая пшеница (сорт Камышанка-4)

Предпосевная обработка:

1. Контроль б/о. 

2. Хим. протравитель 0,4 л/т. Ž

3. Хим. протравитель 0,3 л/т. 

4. Хим. протравитель 0,4 л/т + НаноКремний 300 г/т. 

5. Хим. протравитель 0,3 л/т + НаноКремний 300 г/т.

6.  Хим. протравитель 0,4 л/т + НаноКремний 200 г/т.

7. Хим. протравитель 0,3 л/т + НаноКремний 200 г/т.

Фаза– кущение (внекорневая обработка)

1. Контроль б/о. 

2. Гербицид. Ž

3. Гербицид+ НаноКремний 100 гр/ га+ Карбамид 10 кг/га. 

4. Гербицид+ НаноКремний 75 гр/ га+ Карбамид 10 кг/га. 

5. Гербицид+ НаноКремний 60 гр/ га+ Карбамид 10 кг/га.

6. Гербицид+ НаноКремний 50 гр/ га+ Карбамид 10 кг/га

Фаза– колошение (внекорневая обработка)

1. Контроль б/о. 

2. Карбамид 10 кг/га. Ž

3. НаноКремний 100 гр/га+ Карбамид 10 кг/га. 

4. НаноКремний 75 гр/га+ Карбамид 10 кг/га.

5.  НаноКремний 60 гр/га+ Карбамид 10 кг/га.

6. НаноКремний 50 гр/га+ Карбамид 10 кг/га.

Вегетационный год 2020 года, для яровых зерновых культур, сложился, как не благоприятный для Волгоградской области.

В I декаде апреля не выпало осадков. Вследствие этого посевные работы были отложены на более поздние сроки. В мае выпало 73,5 мм осадков, а среднесуточная температура воздуха составила 15,7о С (табл.1).

В июне отмечены температуры воздуха (II декада) – 28,3 о С, в июле среднесуточная до 28,8о С, а осадков 0,6 мм. 

При этом температура почвы на глубине 5 см, от 29,7 о С до 35,2 о С, что свидетельствует о почвенной засухе.

В целом вегетационный год для Волгоградской области сложился, как неблагоприятный.

Применение биологически активных веществ, 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 воздействия препаратов на прорастание семян пшеницы.

Наилучшая энергия прорастания (88-90%) и всхожесть (91-95%), согласно лабораторным исследованиям наблюдалась у растений озимой пшеницы, где семена были обработаны химическим протравителем в смеси с Нанокремнием (варианты № 4-7).

Анализ таблицы 3 показывает лидирующие позиции вариантов (В-5, 7). Высота растений на варианте № 5 (Хим. протравитель 0,3 л/т + НаноКремний 300 гр/т) была выше на 7,2 %, чем на варианте № 3 (Хим. протравитель 0,3 л/т). На варианте № 7 (Хим. протравитель 0,3 л/т +НаноКремний 200 гр/т) на 12,3 % в сравнении с вариантом, где семена были обработаны только химическим протравителем. Разительно отличался такой показатель, как длина корней, на вариантах № 4-7, где применяли удобрение НаноКремний, в сравнении с вариантами 1-3.

Масса 1-го растения на вариантах № 4-7 составила от 0,23 гр до 0,26 гр, что на 15-30% больше, в сравнении с контрольным вариантом № 1. (см. табл.3).

Показатели роста и развития озимой пшеницы

Анализ таблицы 4 показывает, что наилучшая полевая всхожесть 91 % наблюдалась у растений озимой пшеницы, где семена были обработаны Хим. протравитель 0,3 л/т + НаноКремний 300 гр/т (вариант № 5). На контрольном варианте № 1 – 82%, что на 9 % ниже, чем на варианте № 5 (Хим. протравитель 0,3 л/т +НаноКремний 300 гр/т). Также хотелось бы отметить, на всех вариантах при добавлении НаноКремния полевая всхожесть была выше, чем на вариантах протравливания семян с одним химическим фунгицидом (см. табл. 4).

В фазу-кущение, на варианте № 4 (Хим. протравитель 0,4 л/т + НаноКремний 300 гр/т) отмечено преимущество по всем показателям. Длина растений преобладала на 19,5 %, кол-во побегов на 25 %, кол-во листьев на 11,1 %, масса растений на 16 % в сравнении с вариантом № 1 (контроль, где семена обработаны водой). (Перед уходом в зиму).

На основании биометрических исследований отмечено, что в фазу кущения преобладающим оказался В-5 (Хим. протравитель 0,3 л/т + НаноКремний 300 гр/т) и В-4 (Хим. протравитель 0,4 л/т + НаноКремний 300 гр/т) по высоте растений, количеству побегов и массе растений.

В фазу трубкования растений картина не изменилась. Вариант № 5, 4 по всем биометрическим показателям таблицы преобладает. В начальные фазы развития растений сказывается наименьший прессинг баковой смеси (химический препарат + НаноКремний). Это способствовало положительному результату (см. таб. 5).

В мае выпало максимальное количество осадков 73,5 мм, что положительно сказалось на развитии растений (количество побегов увеличилось до 16 шт.).

Важно отметить, что после обильных осадков в конце апреля – начале мая, на яровой пшенице зафиксировали поражение мучнистой росой, которое превысило ЭПВ, вследствие этого проведена химическая обработка фунгицидом Азорро 0,8 л/га. Эффективность фунгицидной обработки составила 100%.

Многих проблем можно избежать, применяя предпосевное протравливание семян. Практика показала, что данный прием защиты растений всегда рентабелен, и им нельзя пренебрегать.

В нашем опыте мы применяли химический протравитель, который эффективно контролирует заболевания культур, таких как корневые гнили, которые 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.

Предпосевное протравливание семян озимой пшеницы хим. протравитель 0,4 л/т + НаноКремний 300 гр/т; хим. протравитель 0,4 л/т + НаноКремний 200 гр/т способствовало снижению поражения растений корневыми гнилями, в фазу кущения на 31,6 %, в сравнении с контрольным вариантом № 1.

Урожайность озимой пшеницы

Протравливание семян и некорневые подкормки препаратом НаноКремний положительно влияли на показатели структуры урожая (табл. 6). Длина колоса на контроле (б/о) составила 7,4 см.

Применение удобрения НаноКремний, по всем вариантам, увеличило длину колоса на 6,7-9,4 %. Применение различных доз удобрения НаноКремний оказало положительное влияние на урожайность озимой пшеницы. Урожайность по вариантам опыта изменялась от 2,96 (контроль б/о) до 3,64 т/га. Прибавка урожайности от применения НаноКремния составила 0,44-0,68 т/га (табл.7). Наибольший эффект (0,68 т/га) получен на варианте № 6 (Хим. протравитель 0,4 л/т + НаноКремний 200 гр/т).

Заключение

1. 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. Важно отметить, что применение НаноКремния при протравливании семян озимой пшеницы позволяет уменьшить нормы расхода химического протравителя на 25%, при этом не снижая качество посевного материала и защиты от корневых гнилей. 

2. На основании биометрических исследований отмечено, что в фазу кущения преобладающим оказался В-5 (Хим. протравитель 0,3 л/т + НаноКремний 300 гр/т) и В-4 (Хим. протравитель 0,4 л/т + НаноКремний 300 гр/т) по высоте растений, количеству побегов и массе растений. Ž

3. Масса 1-го растения озимой пшеницы на вариантах № 4-7 составила от 0,23 гр, до 0,26 гр, что на 15-30 % больше, в сравнении с контрольным вариантом № 1.

4.  В целом вегетационный год для Волгоградской области сложился, как крайне неблагоприятный, засушливый. Однако применение различных доз удобрения НаноКремний оказало положительное влияние на урожайность озимой пшеницы. Урожайность по вариантам опыта изменялась от 2,96 (контроль б/о) до 3,64 т/га. Прибавка урожайности от применения НаноКремния составила 0,44-0,68 т/га. Наибольший эффект (0,68 т/га) получен на варианте № 6 (Хим. протравитель 0,4 л/т + НаноКремний 200 гр/т).

Иванченко Т.В., к. с-х. н., ведущий научный сотрудник, ФНЦ агроэкологии РАН f