О формировании продуктивности зерновых культур при внесении гидрогелей в условиях модельной почвенной засухи и в полевых условиях
Автор: Данилова Т.Н., Табынбаева Л.К.
Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology
Статья в выпуске: 3 т.57, 2022 года.
Бесплатный доступ
Применение водопоглощающих гидрогелей в современных агротехнологиях может значительно повысить продуктивность сельскохозяйственных культур. В растениеводстве и земледелии они позволяют регулировать водный режим почв в засушливых и полузасушливых климатических зонах. Полиакриламидный и полиакрилонитриловый гидрогели обладают способностью циклично (в течение нескольких лет) поглощать и отдавать влагу, поэтому их применение наиболее эффективно при проведении сельскохозяйственных мероприятий. В настоящей работе показано, что влияние гидрогелей отечественного производства на элементы структуры урожая и продуктивность зерновых культур в условиях модельной почвенной засухи так же эффективно, как и воздействие зарубежного полимерного геля. Наибольшее влияние гидрогелей отечественного производства при почвенной засухе отмечено на массу 1000 зерен. Тип гидрогеля (натриевая или калиевая основа) не оказывал существенного влияния на показатели структуры урожая. Цель работы - оценка влияния на продуктивность зерновых культур отечественных полимерных гелей В-415 К и Ритин-10 в условиях смоделированной почвенной засухи в сравнении с зарубежным полимером Aquasorb, который применялся в полевых условиях зоны недостаточного увлажнения. Микрополевой вегетационный опыт проводили на яровом ячмене ( Hordeum vulgare L.) сорта Ленинградский в 2015 году, яровой пшенице ( Triticum aestivum L.) сорта Дарья в 2016 году и яровом ячмене сорта Атаман в 2017 году в специальной установке - засушнике (ФГБНУ Агрофизический институт, Меньковский филиал, Ленинградская обл.). Опыт был заложен в вегетационных сосудах без дна: площадь сосуда - 0,075 м2, объем - 0,0025 м3. Почва - дерново-подзолистая супесчаная. Сосуды набивали почвой с сохранением почвенных горизонтов. Варианты опыта были следующими: контроль (фон N90P90K90); N90P90K90 + Ритин-10 (глубина внесения 10-12 см); N90P90K90 + В-415 К (10-12 см); N90P90K90 + Ритин-10 (20-22 см); N90P90K90 + В-415 К (20-22 см). Гидрогель в вегетационные сосуды укладывали послойно. Доза внесения гидрогеля - 4 г/м2, норма высева семян - 50 шт/сосуд. Влажность почвы в вегетационных сосудах измеряли почвенным влагомером МГ-44 (ООО «Ветинстумент», Россия) два раза в неделю и по показаниям рассчитывали норму полива. В начале вегетации влажность почвы в вегетационных сосудах в засушнике составляла 70 % НВ . Влияние почвенной засухи (55-60 % НВ) на рост и развитие растений оценивали от фазы кущения до полной спелости. Продуктивность озимой пшеницы ( Triticum aestivum L.) сорта Стекловидная 24 под влиянием полимерного геля Aquasorb («SNF s.a.s.», Франция) изучали на опытных полях Казахского НИИ земледелия и растениеводства (Республика Казахстан) в 2015-2017 годах. Тестировали две дозы абсорбента (20 и 40 кг/га) и их сочетание с азотной подкормкой (N45). Контролем служил вариант без абсорбента и азотных удобрений. Структуру урожая изучаемых культур определяли методом отбора снопа по следующим показателям: общее число растений на вегетационный сосуд (в полевых условиях на 1 м2), число продуктивных растений, продуктивная кустистость. Структурный анализ колоса проводили по длине колоса, числу зерен в колосе, массе зерна с колоса, массе 1000 зерен. Урожайность зерновых культур в засушнике в 2015-2017 годах в вариантах с гидрогелем, внесенным в корнеобитаемый слой (10-12 см), незначительно отличалась от контроля. Прибавка составляла всего 3-4 %. При внесении гидрогеля на глубину 20-22 см прибавка урожая превысила контроль на 25,0-27,7 % (р function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }
Полимерный гель, почвенная засуха, водный стресс, ячмень, яровая пшеница, озимая пшеница, урожайность
Короткий адрес: https://sciup.org/142236337
IDR: 142236337 | DOI: 10.15389/agrobiology.2022.3.460rus
Список литературы О формировании продуктивности зерновых культур при внесении гидрогелей в условиях модельной почвенной засухи и в полевых условиях
- Li X., He J.-Z., Hughes J.M., Liu Y.-R., Zheng Y.-M. Effects of super-absorbent polymers on a soil-wheat (Triticum aestivum L.) system in the field. Applied Soil Ecology, 2014, 73: 58-63 (doi: 10.1016/j.apsoil.2013.08.005).
- Годунова Е.И., Гундырин В.Н. Роль гидрогеля в улучшении влагообеспеченности озимой пшеницы по полупару в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края. Достижения науки и техники АПК, 2015, 29(5): 57-59.
- Данилова Т.Н. Влияние полимерных гелей «Ритин-10» и «В 415-К» на водообеспечение зерновых культур в условиях почвенной засухи. Агрофизика, 2018, 1: 1-9 (doi: 10.25695/AGRPH.2018.01.01).
- Смагин А.В., Садовникова Н.Б. Влияние сильнонабухающих полимерных гидрогелей на физическое состояние почв легкого гранулометрического состава. М., 2009.
- Садовникова Н.Б., Смагин А.В. Технологии почвенного конструирования с использованием природных и синтетических биополимеров. Экологический вестник Северного Кавказа, 2012, 8(3): 5-30.
- Gilbert С., Peter S., Wilson Ng., Edward M., Francis M., Sylvester K., Erick B. Effects of hydrogels on soil moisture and growth of Cajanus cajan in semi arid zone of Kongelai, West Pokot county. Open Journal of Forestry, 2014, 4(1): 34-37 (doi: 10.4236/ojf.2014.41006).
- Данилова Т.Н., Табынбаева Л.К., Кененбаев С.Б., Бойко В.С. Роль абсорбента AQUASORB в повышении водоудерживающей способности почв. Агрофизика, 2018, 2: 1-8 (doi: 10.25695/AGRPH.2018.02.01).
- Тибирьков А.П., Филин В.И. Влияние полимерного гидрогеля и условий минерального питания на урожай и качество зерна озимой пшеницы на светло-каштановых почвах. Известия НВАУК: наука и высшее профессиональное образование, 2012, 3(27): 2-5.
- Montesano F.F., Parente A., Santamaria P., Sannino A., Serio F. Biodegradable superabsorbent hydrogel increases water retention properties of growing media and plant growth. Agriculture and Agricultural Science Procedia, 2015, 4(451): 451-458 (doi: 10.1016/j.aaspro.2015.03.052).
- Demitri C., Sole R.D, Scalera F., Sannino A., Vasapollo G., Maffezzoli A., Ambrosio L., Nicolais L. Novel superabsorbent cellulose-based hydrogels crosslinked with citric acid. Journal of Applied Polymer Science, 2008, 110(4): 2453-2460 (doi: 10.1002/app.28660).
- Puoci F., Iemma F., Spizzirri U.G., Cirillo G., Curcio M., Picci N. Polymer in agriculture: a review. American Journal of Agricultural and Biological Science, 2008, 3(1): 299-314.
- Shahid S.A., Qidwai A.A., Anwar F., Ullah I., Rashid U. Improvement in the water retention characteristics of sandy loam soil using a newly synthesized poly (acrylamide-co-acrylic acid)/ AIZnFe2O4 superabsorbent hydrogel nanocomposite material. Molecules, 2012, 17(8): 9397-9412 (doi: 10.3390/molecules17089397).
- Milani P., Franja D., Balieiro A.G., Faez R. Polymers and its applications in agriculture. Polimeros, 2017, 27(03): (doi: 10.1590/0104-1428.09316).
- Huttermann A.L., Orikiriza L.J.B., Agaba H. Application of superabsorbent polymers for improving the ecological chemistry of degraded or polluted lands. Clean Soil, Air, Water, 2009, 37(7): 517-526 (doi: 10.1002/clen.200900048).
- Teodorescu M., Lungu A.M., Stanescu P., Neam^u C. Preparation and properties of novel slow-release NPK agrochemical formulations based on poly (acrylic acid) hydrogels and liquid fertilizers. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2009, 48(14): 6527-6534 (doi: 10.1021/ie900254b).
- Singh A., Sarkar D.J., Singh A.K., Parsad R., Kumar A., Parmar B.S. Studies on novel nano-superabsorbent composites: Swelling behavior in different environments and effect on water absorption and retention properties of sandy loam soil and soil less medium. Journal of Applied Polymer Science, 2011, 120(3): 1448-1458 (doi: 10.1002/APP.33263).
- Banedjschafie S., Durner W. Water retention properties of a sandy soil with superabsorbent polymers as affected by aging and water quality. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 2015, 178(5): 798-806 (doi: 10.1002/jpln.201500128).
- Данилова Т.Н. Влияние полимерных гелей на диапазон доступной влаги дерново-подзолистой почвы. Агрофизика, 2020, 3: 17-22 (doi: 10.25695/AGRPH.2020.03.03).
- Liao R., Wu W., Ren S., Yang R. Effects of superabsorbent polymers on the hydraulic parameter and water retention properties of soil. Journal of Nanomaterials, 2016: 5403976 (doi: 10.1155/2016/5403976).
- Yang W., Li P., Guo S., Fan B., Song R., Zhang J., Yu J. Compensating effect of fulvic acid and super-absorbent polymer on leaf gas exchange and water use efficiency of maize under moderate water deficit conditions. Plant Growth Regulation, 2017, 83: 351-360 (doi: 10.1007/s10725-017-0297-9).
- Данилова Т.Н., Табынбаева Л.К. Полимерные гели для управления водообеспеченностью пшеницы (Triticum aestivum L.) в разных экологических условиях. Сельскохозяйственная биология, 2019, 54(1): 76-83 (doi: 10.15389/agrobiology.2019.1.76rus).
- Ионова Е.В. Устойчивость сортов и линий пшеницы, ячменя и сорго к региональному типу засухи. Докт. дис. Краснодар, 2011.
- Ekebafe L.O., Ogbeifun D.E., Okieimen F.E. Polymer application in agriculture. Biokemistri, 2011, 23(2): 81-89.
- Cheruiyot G., Sirmah P., Ng'etich W., Mengich E., Mburu F., Kimaiyo S., Bett E. Effects of hydrogels on soil moisture and growth of Cajanus cajan in semi arid zone of Kongelai, West Pokot County. Open Journal of Forestry, 2014, 4(1): 34-37 (doi: 10.4236/ojf.2014.41006).
- Khadem S.A., Galavi M., Ramrodi M., Mousavi S.R., Rousta M.J., Moghadam R.P. Effect of animal manure and super absorbent polymer on corn leaf relative water content, cell membrane stability and leaf chlorophyll content under under dry condition. Australian Journal of Crop Science, 2010, 4: 642-647.
- Yan L., Shi Y. Effect of drought stress on growth and development in winter wheat with Aquasorb-fertilizer. Advance Journal of Food Science and Technology, 2013, 5(11): 1502-1504 (doi: 10.19026/ajfst.5.3374).
- Hayat R., Ali S. Water absorption by synthetic polymer (Aquasorb) and its effect on soil properties and tomato yield. International Journal of Agriculture and Biology, 2004, 6: 998-1002.
- Orikiriza L.J.B., Agaba H., Eilu G., Tweheyo M., Kabasa J.D., Huttermann A. Amending soils with hydrogels increases the biomass of nine tree species under non-water stress conditions. Clean Soil Air Water, 2009, 37(8): 615-620 (doi: 10.1002/clen.200900128).
- Kilic H., Yagbasanlar T. The effect of drought stress on grain yield, yield components and some quality traits of durum wheat (Triticum turgidum ssp. durum) cultivars. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 2010, 38(1): 164-170.
- Grabinski J., Wyzinska M. The effect of superabsorbent polymer application on yielding of winter wheat (Triticum aestivum L). Agricultural Sciences (Crop Sciences, Animal Sciences), 2018: 55-60 (doi: 10.22616/rrd.24.2018.051).
- Tabynbayeva L.K., Kenenbayev S.B., Suleimenova M.S., Tinibayev N.K., Boiko V.S. Impact of absorbing agent on moisture reserves of winter wheat in the conditions of semiprovided dry farming land of the South-East of Kazakhstan. On Line Journal of Biological Sciences, 2017, 17(2): 3539 (doi: 10.3844/ojbsci.2017.35.39).
- Табынбаева Л.К. Влияние абсорбента «Аквасорб» на продуктивность зерновых культур в условиях предгорно-степной зоны юго-востока Казахстана. Докт.дис. Алматы, 2018.
- Cannazza G., Cataldo A., De Benedetto E., Demitri C., Madaghiele M., Sannino A. Experimental assessment of the use of a novel superabsorbent polymer (SAP) for the optimization of water consumption in agricultural irrigation process. Water, 2014, 6(7): 2056-2069 (doi: 10.3390/w6072056).
- Barihi R., Panahpour E., Beni M.H.M. Super absorbent polymer (Hydrogel) and it is application in agriculture. World of Sciences Journal, 2013, 1(15): 223-228.
- Dabhi R, Bhatt N., Bipin P. Super absorbent polymers — an innovative water saving technique for optimizing crop yield. International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology, 2013, 2: 5333-5340.
- Saifuldeen A. Salim. Effect of water-retaining agent (Sky Gel) on soil physical properities, growth, yield and water use efficiency of wheat (Triticum aestivum L.) plant. J. Biol. Chem. Environ. Sci., 2015, 6(1): 1-14.
- Моисеев К.Г. Гончаров В.Д., Зинчук Е.Г., Рижия Е.Я., Бойцова Л.В., Гурин П.Д., Старцев А.С., Пищик В.Н. База данных почвенного покрова Меньковского филиала ГНУ АФИ Россельхозакадемии (структура почвенного покрова, геоморфологическое строение, физические и геохимические свойства почв). Свидетельство о регистрации базы данных RU 2013620682. Заявка №2013620301 от 22.03.2013.
- Данилова Т.Н. Влияние гидрогелей на показатели структуры урожая зерновых культур в условиях почвенной засухи «засушник» и в полевых условиях. Известия СПб ГАУ, 2021, 3(64): 31-39 (doi: 10.24412/2078-1318-2021-3-31-39).