Ішлер С.Ю., Холодченко Р.М., Новицька Н.В.

ВПЛИВ КОЛОЇДНИХ РОЗЧИНІВ МЕТАЛІВ НА ВРОЖАЙНІСТЬ СОЇ

Національний університет біоресурсів і природокористування України 

Приведены результаты исследований влияния комплексного раствора наноразмерных биогенных металлов на продолжительность вегетационного периода и урожайность сои на черноземах типичных. Установлено, что предпосевная обработка семян комплексом наночастиц и дополнительное опрыскивание посевов в фазу бутонизации комплексом наночастиц металлов двойной концентрации способствовали росту урожайности сорта сои Аннушка.

Ключевые слова: Glycine hispida Maxim, раствор наночастиц металлов, вегетационный период, урожайность

 Results on the effect of integrated nutrient solution of nanoscale metals in vegetation period and yield of soybeans in typical chernozem. Established that pre-sowing seed treatment with complex nanoparticles and additional spraying of crops in the budding stage set of metal nanoparticles double concentration contributed to the growth yield of soybean varieties Anushka.

 Key words: Glycine hispida Maxim, a solution of metal nanoparticles, the growing season, yield

Використання наноелектротехнологій в рослинництві зв'язало молекулярну й клітинну біологію за допомогою зовнішніх електромагнітних полів та біополів живих клітин у загальному нанопроцесі і повинно привести до впровадження в практику АПК принципово нових технологій з виробництва сільськогосподарської сировини, матеріалів, продуктів харчування та кормів.

Українським ученим удалося одержати наноматеріали в найбільш екологічно чистому й, що більше важливо, біологічно сумісному з рослинними організмами вигляді. Застосували для цього особливу технологію на основі електроімпульсних вибухів у водному середовищі [1,2]. Основними перевагами цих наноматеріалів є їх надзвичайно малий розмір (кілька сотень атомів) і практично повна хімічна й електрична нейтральність. Наночастинки за такою технологією покриваються наногідратними оболонками, які у свою чергу легко заміняються оболонками з органічних молекул, найближчих за біосумісністю з тим або іншим видом рослин. Останні обставини визначають максимально швидке проникнення наночастинок металів у рослинні клітини, а кількість самих частинок може бути істотно зменшеною. Повна відсутність чутливості до електростатичних полів визначає не тільки швидку проникність, але й більш ефективну дію наночастинок. Залежно від складу наноматеріалів, наявності в них тих або інших біогенних наночастинок вони можуть бути фунгіцидами, стимуляторами росту або фоліарами [1].

Мета та методика проведення досліджень. Дослідження направлені на з’ясування впливу комплексного розчину нанорозмірних біогенних металів на тривалість вегетаційного періоду та врожайність сої.

Польові дослідження проводили на полях кафедри рослинництва у ВП НУБіП України “Агрономічна дослідна станція”. Ґрунт дослідного поля – чорнозем типовий малогумусний. Агрохімічні показники (0-30 см): гумус за Тюріним – 4,38-4,53 %; рН (сольове) – 6,8-7,3; ємність поглинання 30,7-32,5 мг-екв. на 100 г ґрунту. У шарі 0-20 см загального азоту міститься 0,27-0,31%, фосфору – 0,15-0,25 %, калію – 2,3-2,5 % [3].

Агротехніка у досліді загальноприйнята для північного Лісостепу. Ультраранній сорт сої вітчизняної селекції Аннушка (ПП «Наукова селекційно-насінницька фірма «Соєвий вік», м. Кіровоград) висівали при температурі ґрунту на глибині загортання насіння 10-12 °С овочевою сівалкою СОН-4,2. Загальна площа елементарної ділянки – 84 м², облікової – 52,8 м². Повторність досліду чотириразова. Під передпосівну культивацію вносили мінеральні добрива з розрахунку N₃₀P₃₀K₃₀. Норма висіву сої – 700 тис. насінин на 1 га. Для боротьби з бур’янами проводили досходові боронування та застосовували суміш гербіцидів арамо (1,0 л/га) і базагран (2,0 л/га). Програма досліджень включала ряд біометричних оцінок та визначення врожайності сої [4-5]. Обробку насіння сої розчинами біогенних металів проводили з розрахунку 1 л робочого розчину на 1 тонну насіння шляхом замочування насіння за добу до сівби.

Варіанти польового досліду включали обробку насіння та обприскування посівів сої запатентованим [2] маточним колоїдним розчином комплексу (Fe, Mn, Mo, Co, Cu, Zn, Ag) наночастинок металів, одинарної (120 мг/л) та подвійної (240 мг/л) концентрації:

1. контроль 1 (обробка насіння водою);
2. передпосівна обробка насіння комплексом наночастинок металів одинарної концентрації (далі – КНМ 1);
3. передпосівна обробка насіння комплексом наночастинок металів подвійної концентрації (далі – КНМ 2)
4. контроль 2 (обробка насіння водою + обприскування посівів у фазу бутонізації водою)
5. передпосівна обробка насіння комплексом наночастинок + обприскування посівів у фазу бутонізації комплексом наночастинок металів одинарної концентрації
6. передпосівна обробка насіння комплексом наночастинок + обприскування посівів у фазу бутонізації комплексом наночастинок металів подвійної концентрації.

Результати експериментальних досліджень. При вирощуванні сої за кордоном в основу підбору сортів сої і розміщення їх в різних ґрунтово-кліматичних зонах покладено тривалість світлового дня. Тоді як на території України, де лімітуючим фактором вирощування сої є тепло, а в ряді регіонів і волога, сорти сої поділено на різні групи зрілості за тривалістю вегетаційного періоду. Виявлено, що тривалість проходження фаз росту і розвитку в онтогенезі сільськогосподарських рослин, і в тому числі сої, напряму залежить від суми накопичених активних та ефективних температур. Тому в північному Степу та південній зоні Лісостепу України, які достатньо забезпечені теплом і період вегетації в яких достатньо довгий, можна вирощувати навіть пізньостиглі сорти сої з тривалістю вегетації 140-150 днів. Але в умовах центрального Лісостепу і Полісся, де відчувається дефіцит тепла для вирощування сої, районовані лише ранньостиглі або середньостиглі її сорти з вегетаційним періодом до 130-140 днів [6].

Проведені нами дослідження показали, що суттєвий вплив на ріст і розвиток рослин сої в умовах Лісостепу України спричиняли фактори, що включали варіанти обробки комплексом наночастинок металів (табл. 1). В результаті проведення польових досліджень протягом 2009-2010 рр. нами було виявлено, що на контрольних варіантах досліду тривалість періодів вегетації від повних сходів до кінця цвітіння у рослин сої варіювала у досить вузьких межах. Так, фаза третього трійчастого листка у ультрараннього сорту Аннушка наступала через 27 днів після повних сходів. Повне цвітіння спостерігалось на 72 день після повних сходів сої.

Таблиця 1

Тривалість міжфазних періодів в онтогенезі сої сорту Аннушка залежно від обробки комплексом наночастинок металів, днів (середнє за 2009-2010 рр.)

Нами було відмічено, що обробка насіння КНМ одинарної та подвійної концентрації вцілому прискорює настання фаз на 2 – 3 дні, це спостерігається до фази бутонізації в порівнянні з контрольними варіантами. На варіантах обробки насіння КНМ + обприсування посівів КНМ після обприскування спостерігалось зростання періоду проходження фази початку цвітіння – кінець цвітіння на 5 – 7 днів у порівнянні з контрольними варіантами.

Нами виявлено, що обробка культури КНМ суттєво впливає на тривалість основних періодів її вегетації. У дослідженого нами сорту сої у фазу третього трійчастого листка обробка насіння розчинами КНМ різної концентрації не виявлено значного впливу на тривалість періоду повні сходи-третій трійчастий листок. В подальшому спостерігається відчутний вплив обробки КНМ на тривалість міжфазних періодів рослин сої. Найвищі темпи росту і розвитку сої спостерігались на ділянках досліду, де сою вирощували із застосуванням обробки насіння КНМ 2 + обприскування посівів  КНМ 2. Так, фаза цвітіння сої на цих ділянках наступала на 32 день, її тривалість була 40 днів. Повний налив насіння відмічався на 83 день, а тривалість вегетаційного періоду була на 5 днів довшою, в порівнянні з ділянками контрольних варіантів.

Критерієм оцінки ефективності процесів фотосинтезу, біологічної фіксації азоту та формування продуктивності рослин є показники індивідуальної продуктивності рослин та величина урожайності сої. Порівнюючи результати впливу нанорозмірних біогенних металів на формування структури врожаю та біологічної врожайності сої на чорноземі типовому нами виявлено вищу ефективність наночастинок металів на реалізацію потенціалу продуктивності сорту сої Аннушка

Серед досліджених варіантів обробки насіння сої досить суттєво впливала на зростання висоти рослин обробка насіння розчином наночастинок металів в подвійній концентрації КНМ 2 (табл. 2). Зокрема, висота рослин сої сорту Аннушка при обробці насіння КНМ 1 у фазу повної стиглості досягала 109,0 см, при обробці насіння КНМ 2 – 110,3 см. Дещо більші показники висоти спостерігались у сорту Аннушка при обробці насіння та посівів у фазу бутонізації КНМ одинарної і подвійної концентрації, - за подвійної концентрації сорт Аннушка формував рослини висотою 120,0 см. На варіантах з обробкою насіння розчинами наночастинок металів висота кріплення бобів від кореневої шийки була на рівні 13,7-13,8 см у сорту Аннушка.

Таблиця 2

Структура врожаю сої сорту Аннушка залежно від обробки насіння, посівів сої колоїдним маточним розчином металів (2009-2010 рр.)

Аналіз показників структури врожаю сої показав, що за різних варіантів обробки насіння спостерігається збільшення кількості бобів на рослинах. При цьому найкращі результати отримано за передпосівної обробки насіння та обробки посівів у фазу бутонізації КНМ 1 та КНМ 2. Сорт Аннушка при цьому формував 21,6 шт. бобів на рослинах (обробка насіння КНМ 1). Найвищі показники спостерігалися за обробки насіння КНМ 2 + обприскування посівів КНМ 2 і становили 23,9 шт. Також передпосівна обробка насіння розчинами наночастинок металів, як за одинарної концентрації робочого розчину, так і за подвійної концентрації, дозволила покращити в порівнянні з контрольним варіантом кількість плодоносних вузлів на рослинах сої та довжину бобів.

Обробка насіння розчинами наноелементів зумовлювала збільшення кількості  насінин у стручку: від 2,41 шт. на контролі до 2,48 шт. на варіанті обробки насіння КНМ 2 + обприскування посівів КНМ 2 у фазу бутонізації у сорту сої Аннушка. Маса 1000 насінин сої сорту Аннушка в цілому по досліду варіювала в межах від 123,0 до 123,7 г. Разом з цим, на варіантах досліджень із застосуванням розчинів нанометалів маса 1000 насінин зростала і вищою була при обробці насіння сої розчином наночастинок КНМ 2 + обприскування посівів КНМ 2 у фазу бутонізації – 123,7 г.; розчином КНМ 1 + обприскування посівів КНМ 1 у фазу бутонізації – 123,0 відповідно.

Вищі результати урожайності було отримано за передпосівної обробки насіння сої розчинами наночастинок металів – 2,34 т/га (КНМ 1) у сорту Аннушка. А найвищі – на варіанті дослідження з обробкою насіння КНМ 2 + обприскування посівів КНМ 2 – 2,46 т/га у сорту Аннушка.

Висновки. Нами відмічено суттєвий вплив обробки насіння комплексом наночастинок металів подвійної (240 мг/л) концентрації + додаткове обприскування посівів комплексом наночастинок металів подвійної (240 мг/л) концентрації на тривалість проходження основних фаз росту і розвитку сої ультрараннього сорту Аннушка. На основі проведених досліджень слід відмітити, що обробка насіння і рослин сої комплексом наночастинок металів одинарної і подвійної концентрації (120 мг/л, 240 мг/л), дозволяє отримати врожайність сорту Аннушка на рівні 2,33-2,34 т/га.

Література:

1. Бовсуновский А.М. Нанотехнологии как движущая сила аграрной революции / [А.М. Бовсуновский, С.О. Вялый, В.Г. Каплуненко, Н.В. Косинов] // Зерно. - 2010. – № 04. – С. 24-28.
2. Пат. 38459 України на корисну модель. Маточний колоїдний розчин металів / К.Г. Лопатько, Є.Г. Афтанділянц, О.Л. Тонха, С.М. Каленська; заявник і власник Національний університет біоресурсів і природокористування України: зареєстр. в Держ. реєстрі патентів України 12.01.2009.
3. Дубровіна Н.Я. Ґрунти агрономічної дослідної станції “Митниця” Васильківського району Київської області // Наукові праці Укр. с.-г. академії, вип. 123. / Біологія і агротехніка польових культур в Поліссі і Лісостепу УРСР / Н.Я. Дубровіна, О.М.  Аксіом. – К.: 1974. – С. 3-17.
4. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (С основами статистической обработки результатов исследований) / Б.А. Доспехов. – М.: Агропромиздат, 1985. – 351 с.
5. Методика Державного сортовипробування сільськогосподарських культур. – К., 2004. – Вип. 3. – 78 с.
6. Бобро М.А. Оптимізація технології вирощування зернових і бобових культур // Современные технологии, экономика и эколгия в промышленности, на транспорте и в сельском хозяйстве: Сборник научных статей по материалам 5-й международной научно-методической конференции / М.А. Бобро, Б.Х. Головченко. – Киев: ИСМО, Алциста, 1997. – 317 с.