Подвижность силикатов, показатели плодородия дерново-подзолистой почвы, биоаккумуляция кремния и продуктивность сельскохозяйственных культур под действием цеолита

Подвижность силикатов, показатели плодородия дерново-подзолистой почвы, биоаккумуляция кремния и продуктивность сельскохозяйственных культур под действием цеолита

Автор: Козлов А.В., Куликова А.Х., Уромова И.П.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Почва и продуктивность агроэкосистем

Статья в выпуске: 1 т.56, 2021 года.

Бесплатный доступ

В современных условиях организации земледелия актуальны испытания кремнийсодержащих природных материалов, в том числе цеолитов, которые оказывают оструктуривающее и влагоудерживающее действие на почву, оптимизируют условия для развития агрономически ценных микроорганизмов, пополняют почвенный раствор доступными формами калия, фосфора и микроэлементов, проявляют активность в отношении избыточной кислотности почв. Обеспеченность кремнием сельскохозяйственных культур позволяет повышать их адаптацию к стрессовым факторам агроэкотопа, увеличивать продуктивность и качественные характеристики урожая. Впервые в условиях дерново-подзолистых почв Нижегородской области мы установили положительное воздействие разных доз цеолитовой породы Хотынецкого месторождения на эффективное плодородие дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы и содержание в ней биологически активного кремния. Определено влияние породы на накопление различных кремниевых соединений в надземной биомассе сельскохозяйственных культур, выявлено повышение их урожайности за счет действия цеолита и установлена оптимизация показателей качества основной части урожая. Цель работы - определение подвижности кремния в дерново-подзолистой легкосуглинистой почве, оценка ее физико-химических и агрохимических свойств, а также выявление особенностей биоаккумуляции различных кремниевых соединений надземной фитомассой сельскохозяйственных культур в зависимости от дозы цеолитовой породы. Исследования проводили в 2015-2017 годах на сортах сельскохозяйственных культур, районированных по Волго-Вятскому региону: озимой пшенице ( Triticum aestivum L.) сорта Московская 39 и яровой пшенице Курская 2038, озимой ржи ( Secale cereale L.) Валдай, ячмене ( Hordeum vulgare L.) Велес, горохе посевном ( Pisum sativum L.) Чишминский 95 и картофеле ( Solarium tuberosum L.) Ред Скарлет. Схема опытов включала контрольный вариант, а также внесение цеолита Хотынецкого месторождения (ООО «Алсико-Ресурс», Россия) в почву в дозах 3, 6 и 12 т/га. Породу вносили однократно вручную в летний период 2014 года. Почва - дерново-подзолистая, среднедерновая неглубокооподзоленная неоглеенная легкосуглинистая, сформированная на покровном суглинке. Растения убирали в фазу полной спелости (у зерновых культур), а также в фазу начала (у гороха) и конца (у картофеля) усыхания ботвы. В надземной фитомассе всех культур определяли содержание органических, растворимых минеральных, нерастворимых полимерных и общих соединений кремния. Почву отбирали в день уборки урожая с пяти точек делянки методом конверта и оценивали содержание подвижных соединений кремния. Также в образцах почвы определяли актуальную, обменную кислотность, гидролитическую кислотность, содержание обменных соединений кальция и магния, количество обменных форм калия, содержание подвижных соединений фосфора по Кирсанову и гумуса по Тюрину. Применение цеолитовой породы в дозе 12 т/га способствовало увеличению содержания в почве водорастворимых форм кремния на 143 % (p function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }

Еще

Цеолит, кремний, биоаккумуляция, сельскохозяйственные культуры, фитомасса, продуктивность, качество урожая, почва, содержание кремния, подвижность кремния

Короткий адрес: https://sciup.org/142229462

IDR: 142229462   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2021.1.183rus

Список литературы Подвижность силикатов, показатели плодородия дерново-подзолистой почвы, биоаккумуляция кремния и продуктивность сельскохозяйственных культур под действием цеолита

  • Соколов О.А., Черников В.А., Шмырева Н.Я. Эколого-физиологическая оценка минерального питания растений. Известия ТСХА, 2016, 3: 5-17.
  • Baldock J.A., Skjemstad J.O. Role of the soil matrix and minerais in protecting natural organic materials against biological attack. Organic Geochemistry, 2000, 31(7-8): 697-710 (doi: 10.1016/S0146-6380(00)00049-8).
  • Усков И.Б., Якушев В.П., Чесноков Ю.В. Управление агробиологическими системами — физико-агрономические и генетико-селекционные аспекты (к 85-летию Агрофизического научно-исследовательского института). Сельскохозяйственная биология, 2017, 52(3): 429-436 (doi: 10.15389/agrobiology.2017.3.429rus).
  • Arshad M.A., Martin S. Identifying critical limits for soil indicators in agroecosystems. Agriculture, Ecosystems and Environment, 2002, 88(2): 153-160 (doi: 10.1016/S0167-8809(01)00252-3).
  • Михайленко И.М. Новые направления моделирования в сельскохозяйственной биологии. Агрофизика, 2011, 1(1): 44-53.
  • Рыбась И.А. Повышение адаптивности в селекции зерновых культур (обзор). Сельскохозяйственная биология, 2016, 51(5): 617-626 (doi: 10.15389/agrobiology.2016.5.617rus).
  • Васильева Н.Г. Оценка эффективности трепела как почвенного мелиоранта. Проблемы агрохимии и экологии, 2017, 3: 24-30.
  • Harley A.D., Gilkes R.J. Factors influencing the release of plant nutrient elements from silicate rock powders: a geochemical overview. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 2000, 56(1): 11-36 (doi: 10.1023/A:1009859309453).
  • Matichenkov V.V., Wei X., Liu D., Bocharnikova E.A. Theory, practice and prospection of Si fertilizer. Agricultural Science Technology, 2013, 14(3): 498-502.
  • Самсонова Н.Е. Роль кремния в формировании фосфатного режима дерново-подзолистых почв. Агрохимия, 2005, 8: 11-18.
  • Agafonov E.V., Khovanskii M.V. Effect of bentonite on the fertility of an ordinary chernozem. Eurasian Soil Science, 2014, 47(5): 478-482 (doi: 10.1134/S1064229314050020).
  • Cornelis J.T., Delvaux B., Georg R.B., Lucas Y., Ranger J., Opfergelt S. Tracing the origin of dissolved silicon transferred from various soil—plant systems towards rivers: a review. Biogeosciences, 2011, 8(1): 89-112 (doi: 10.5194/bg-8-89-2011).
  • Медведев С.С. Физиология растений. СПб, 2015.
  • Epstein E. Silicon: its manifold roles in plants. Annals of Applied Biology, 2009, 155(2): 155-160 (doi: 10.1111/j. 1744-7348.2009.00343.x).
  • Liang Y., Sun W., Zhu Y-G., Christie P. Mechanisms of silicon-mediated alleviation of abiotic stresses in higher plants: a review. Environmental Pollution, 2007, 147(2): 422-428 (doi: 10.1016/j.envpol.2006.06.008).
  • Самсонова Н.Е. Кремний в растительных и животных организмах. Агрохимия, 2019, 1: 86-96 (doi: 10.1134/S0002188119010071).
  • Artyszak A. Effect of silicon fertilization on crop yield quantity and quality — a literature review in Europe. Plants, 2018, 7(54): 1-17 (doi: 10.3390/plants7030054).
  • Tubana B.S., Babu T., Datnoff L.E. A review of silicon in soils and plants and its role in US agriculture: history and future perspectives. Soil Science, 2016, 181(9/10): 393-411 (doi: 10.1097/SS.0000000000000179).
  • Матыченков В.В. Роль подвижных соединений кремния в растениях и в системе почва-растение. Докт. дис. Пущино, 2008.
  • Hodson M.J., White P.J., Mead A., Broadley M.R. Phylogenetic variation in the silicon composition of plants. Annals of Botany, 2005, 96: 1027-1046 (doi: 10.1093/aob/mci255).
  • Колесников М.П. Формы кремния в растениях. Успехи биологической химии, 2001, 41: 301-322. Ma J.F., Yamaji N. Silicon uptake and accumulation in higher plants. Trends in Plant Science, 2006, 11(8): 392-397 (doi: 10.1016/j.tplants.2006.06.007).
  • Козлов Ю.В. Эффективность соединений кремния при возделывании зерновых культур в условиях Смоленской области. Автореф. канд. дис. М., 2010.
  • Панова Г.Г., Аникина Л.М., Канаш Е.В., Удалова О.Р., Шибанов Д.В. Кремнийсодержащие хелатные микроудобрения в повышении устойчивости растений к действию стрессовых факторов. Агрофизика, 2012, 3(7): 31-40.
  • Biel K.Y., Matichenkov V.V., Fomina I.R. Protective role of silicon in living systems. In: Functional foods for chronic diseases. Advances in the development of functional foods. Vol. 3 /D.M. Martirosyan (ed.). D&A lnc., Richardson, 2008: 208-231.
  • Капранов В.Н. Влияние кремния на структуру, прочность и урожайность озимой тритикале. Агрохимический вестник, 2008, 2: 32-34.
  • Mitani-Ueno N., Yamaji N., Ma J.F. Silicon efflux transporters isolated from two pumpkin cultivars сontrasting in Si uptake. Plant Signaling & Behavior, 2011, 6(7): 991-994 (doi: 10.4161/psb.6.7.15462).
  • Курносова Т.Л., Осипова Л.В., Верниченко И.В., Быковская И.А., Яковлев П.А. Формирование продуктивности растений пшеницы (Triticum aestivum L.) и тритикале (xTriti-cosecale Wittm. & A. Camus) на фоне предпосевной обработки семян селеном, кремнием и цинком в условиях окислительного стресса, вызванного засухой. Проблемы агрохимии и экологии, 2017, 3: 13-23.
  • Gong H.J., Chen K.M., Zhao Z.G., Chen G.C., Zhou W.J. Effect of silicon on defense of wheat against oxidative stress under drought at different development stages. Biologia Plantarum, 2008, 52(3): 592-596.
  • Tale Ahmad S., Haddad R. Study of silicon effects on antioxidant enzyme activities and osmotic adjustment of wheat under drought stress. Czech Journal of Genetics and Plant Breeding, 2011, 47(1): 17-27.
  • Ma J.F. Silicon transporters in higher plants. In: MIPs and their role in the exchange of metalloids. Advances in experimental medicine and biology, vol. 679 /T.P. Jahn, G.P. Bienert (eds.). Springer, New York, NY, 2010: 99-109 (doi: 10.1007/978-1-4419-6315-4_8).
  • Акимова С.В., Раджабов А.К., Бухтин Д.А., Трофимова М.С. Влияние биологически активных веществ кремнийорганической природы на укореняемость и дальнейшее развитие одревесневших и зеленых черенков винограда межвидового происхождения. Известия ТСХА, 2015, 4: 36-48.
  • Зейслер Н.А. Влияние силатранов на прорастание семян хлебных злаков. Интеллектуальный потенциал XXI: ступени познания, 2016, 31: 6-10.
  • Hernandez-Apaolaza L. Can silicon partially alleviate micronutrient deficiency in plants? A review. Planta, 2014, 240(3): 447-458 (doi: 10.1007/s00425-014-2119-x).
  • Самсонова Н.Е., Капустина М.В., Зайцева З.Ф. Влияние соединений кремния и минеральных удобрений на урожайность яровых зерновых культур и содержание в них анти-оксидантных ферментов. Агрохимия, 2013, 10: 66-74.
  • Pirzad A., Mohammadzadeh S. Zeolite use efficiency variation under water deficit stress in grass pea and lentil. Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Биология, 2016, 9(3): 291-303 (doi: 10.17516/1997-1389-2016-9-3-291-303).
  • Wang X., Ou-yang C., Fan Z., Gao S., Chen F., Tang L. Effects of exogenous silicon on seed germination and antioxidant enzyme activities of Momordica charantia under salt stress. Journal of Animal & Plant Sciences, 2010, 6: 700-708.
  • Пашкевич Е.Б., Кирюшин Е.П. Роль кремния в питании растений и в защите сельскохозяйственных культур от фитопатогенов. Проблемы агрохимии и экологии, 2008, 2: 52-57.
  • Fauteux F., Rémus-Borel W., Menzies J.G., Bélanger R. Silicon and plant disease resistance against pathogenic fungi. FEMS Microbiology Letters, 2005, 249(1): 1-6 (doi: 10.1016/j.femsle.2005.06.034).
  • Mitani N., Yamaji N., Ma J.F. Identification of maize silicon influx transporters. Plant and Cell Physiology, 2009, 50: 5-12 (doi: 10.1093/pcp/pcn110).
  • Лобода Б.П., Багдасаров В.Р., Фицуро Д.Д. Влияние удобрения на основе цеолитсодер-жащих трепелов Хотынецкого месторождения на урожайность и качество картофеля. Агрохимия, 2014, 3: 28-35.
  • Chimney M.J., Wan Y., Matichenkov V.V., Calvert D.V. Minimizing phosphorus release from newly flooded organic soils amended with calcium silicate slag: a pilot study. Wetlands Ecology and Management, 2007, 15(5): 385-390 (doi: 10.1007/s11273-007-9037-7).
  • Ma J., Tamai K., Yamaji N., Mitani N., Konishi S., Katsuhara M., Ishiguro M., Murata Y., Yano M. A silicon transporter in rice. Nature, 2006, 440: 688-691 (doi: 10.1038/nature04590).
  • Perry C.C., Keeling-Tucker T. Biosilicification: the role of the organic matrix in structure control. J. Biol. Inorg. Chem., 2000, 5: 537-550 (doi: 10.1007/s007750000130).
  • Bocharnikova E.A., Matichenkov V.V. Influence of plant association on the silicon cycle in the soil-plant system. Applied Ecology and Environmental Research, 2012, 10(4): 547-560 (doi: 10.15666/aeer/1004_547560).
  • Сычев В.Г., Аканова Н.А. Современные проблемы и перспективы химической мелиорации кислых почв. Плодородие, 2019, 1(106): 3-7 (doi: 10.25680/S19948603.2019.106.01).
  • Кузьменко Н.Н. Влияние известкования на показатели плодородия дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы. Агрохимия, 2019, 10: 35-38 (doi: 10.1134/S0002188119100090).
  • Окорков В.В. К теории химической мелиорации кислых почв. Агрохимия, 2019, 9: 3-17 (doi: 10.1134/S0002188119090096).
  • Шабина И.С., Вилков В.С., Кузнецова Л.П. Характеристики основных сортов сельскохозяйственных культур, рекомендованных для возделывания в Волго-Вятском регионе. Нижний Новгород, 2010.
  • Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М., 2011.
  • Кусова Н.В., Степанова Л.П. Кипящие камни (цеолиты). Орел, 2005.
  • Минеев В.Г. Практикум по агрохимии. М., 2001.
  • ФР.1.31.2011.09380. Продукты пищевые и сырье продовольственное. Методика измерений массовой доли витамина С флуориметрическим методом на анализаторе жидкости «Флюо-рат-02» (М 04-07-2010). СПб, 2010.
  • Матыченков И.В., Хомяков Д.М., Пахненко Е.П., Бочарникова Е.А., Матыченков В.В. Подвижные кремниевые соединения в системе почва—растение и методы их определения. Вестник Московского университета. Серия 17: Почвоведение, 2016, 3: 37-46.
  • Мамонтов В.Г., Гладков А.А. Практикум по химии почв. М., 2015.
  • Дан-дан З., Пенг-бо З., Бочарникова Е.А., Матыченков В.В., Хомяков Д.М., Пахнен-ко Е.П. Оценка объемов связывания углерода корнями риса под влиянием кремниевых удобрений. Вестник Московского университета. Серия 17: Почвоведение, 2019, 3: 17-22.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp