Цель: исследования с применением микроэлементов в cocтаве минеральных удобрений под хлопчатник показывают низкую эффективность неорганических солей микроэлементов в карбонатных почвах хлопковых районов Республики Узбекистан. Это связано с тем, что неорганические соли микроэлементов в почве превращаются в нерастворимые, малодоступные для растений формы [1,2,3,7,8,11,12,13].
В последние годы, как известно, большое внимание уделяется внутрикомплексным координационным соединениям микроэлементов под названием комплексоны или хелаты. Многочисленные исследователи [1,2,3,4,5,6,9] отмечают, что комплексные соединения микроэлементов ускоряют обменные процессы, усиливают рост, развитие, повышают урожай сельскохозяйственных культур в большей мере, чем неорганические их соли.
Кроме того, поступая в растение, координационные соединения микроэлементов проявляют большую биологическую активность, длительное время сохраняются в почвенном растворе в доступной для растений форме, имеют высокую устойчивость к микробиологическому расщеплению и не осаждаются в щелочной среде, что определяет высокую эффективность их применения под сельскохозяйственные культуры.
Известно, что в результате систематического применения минеральных удобрений, особенно высоких доз, содержание таких жизненно важных микроэлементов в почве, как кобальт, медь, молибден, цинк и др. снижается, что является ограничивающим фактором получения высокого урожая растений в результате нарушения природного баланса между макро и микроэлементов. Кроме того, опыты показывают весьма низкую эффективность неорганических солей микроэлементов в карбонатных почвах. В связи с этим большое внимание уделяется внутрикомплексным соединениям микроэлементов под названием и комплексоны [3,5,6].
Целесообразность использования координационных соединений микроэлементов под сельскохозяйственные и лекарственные культуры определяется тем, что они характеризуются прочностью связи металла с хелатообразователями, трудностью замены его другим металлом, способностью противостоять микробиологическому действию, устойчивостью гидролиза и отсутствием к осаждению, хорошей усвояемостью растениям.
В связи с этим задачей исследований являлась разработка научно-обоснованных методов повышения продуктивности артишока колючего беловатой путём применения координационных соединений кобальта и меди в составе аммофоса.
Ограниченность сведений об эффективности координационных соединений микроэлементов, особенно кобальта и меди, в потреблении и повышении продуктивности артишока колючего определило направление наших исследований.
Методы исследования: полевые опыты проведены в учебной и научно-исследовательской опытной станции Ташкентского государственного аграрного университета, расположенного на четвертой терассе р. Чирчик, между каналами Боз-Су и Салар в северо-восточной части Ташкентской области и опытного участка Ташкентского фармацевтического института. В 2011–2015 гг. в полевых условиях изучена зависимость урожайности артишока колючего от внесения неорганических и координационных соединений микроэлементов на типичном сероземе на вышеуказанных опытных участках.
Исходное содержание в почве в пахотном слое полевых опытов гумуса, валового азота, фосфора и калия составляло соответственно 1,10; 0,09; 0,11 и 2,3 %. Содержание гумуса и валового количества элементов питания снижается в подпахотном горизонте почвы. Исходное содержание нитратов в почве – 20,4–21,2 мг/кг почвы. Доступный фосфор в почве, растворимый в углекислом аммонии, составлял 22,3–23,2 мг/кг в пахотном и 11,3–11,9 мг/кг в подпахотном горизонтах, обменный калий соответственно 190–201 и 132–134 мг/кг почвы.
Содержание условно усвояемых форм микроэлементов составило в среднем: кобальта 0,12–0,14; меди 0,30–0,34 мг/кг, и, следовательно, почва опытных участков относится к низкообеспеченной этими микроэлементами.
Полевые опыты были расположены в 2 яруса, с восьмирядковыми полосами, где 4 средних рядка использовались для учета роста и развития, поглощения микроэлементов, а 2 крайних рядка – в качестве защитки. Площадь делянки 67,2 м2 (14,4 и 4,8 м). Повторность опыта четырехкратная. Схема размещения растений 90x40-1.
Перед севом семена артишока колючего замачивали водным раствором неорганических, а также координационных соединений микроэлементов с последующим внесением в фазу бутонизации в составе сульфата аммония на глубину 14–16 см. Из большого количества координационных соединений микроэлементов путем двух-трехлетних полевых испытаний выбраны наиболее эффективно действующие на рост, развитие и урожайность артишока колючего, как Со-31 – трисметиокнинат кобальта – [Со {C15H16N3S3O9)]с содержанием кобальта 14 %; Сu–12 – тетрагидрат бис-глютаминатокупроат [Си (С5Н704М)2]. 4 Н2О с содержанием меди 13,2 % и Со-34 бис (глютаминатокупроат) кобальта (М) Со [Си (глют. – 2 Н2)] 4 Н2О с содержанием кобальта 11 %, меди 13 %.
Результаты исследования. Результатами исследования установлено, что при выращивании артишока колючего с использованием неорганических солей повышается содержание валового азота в листьях и стеблях соответственно до 0,8–1,2 %. Имеется тенденция большего увеличения валового азота при внесении координационных соединений микроэлементов, особенно кобальта.
При использовании неорганических солей и координационных соединений микроэлементов по содержанию фосфора в органах артишока колючего наблюдается аналогичная закономерность.
Результатами исследований установлено, что хелатные соединения микроэлементов усиливают поступления в растения, азота.
Таблица 1
Поступление азота в листья артишока колючего при внесении неорганических солей и координационных соединений кобальта и меди. Полевые опыты
|
№ варианта
|
Годовая норма (кг/га) |
Микроэлементы |
Фазы развития |
||||
|
N |
P2О5 |
K2O |
бутонизания |
цветение |
плодообразования |
||
|
1 |
100 |
70 |
50 |
Контроль |
2,41 |
2,80 |
1,80 |
|
2 |
100 |
70 |
50 |
Координ. со-единений Со 31 |
2,80 |
3,11 |
1,91 |
|
3 |
100 |
70 |
50 |
Координ. со-единений Со 12 |
2,91 |
3,05 |
1,90 |
Исследованием установили, что применение координационных соединений кобальта и меди усиливают поступление в растение азота, чем неорганические соли микроэлементов. Координационные соединения способствуют снижению содержания нитратов в листьях, ускоряют превращение их в более сложные азотистые соединение (аминокислоты, белки, и др.), ускоряют их отток из листьев в плодоэлементы.
Следовательно, координационные соединения микроэлементов имеют заметное преимущество перед неорганическими солями в поступлении и превращении азота в растение.
С применением в исследованиях стабильного изотопа азота 15N (с обогащенностью 97 %) установлено, что координационные соединения кобальта и меди повышают коэффициент использования азота хлопчатником при внесении координационных соединений меди и кобальта соответственно на 2.0–13.0 снижает газообразные потери азота по отношению к неорганическим солям микроэлементов [2].
В связи с этим можно считать, что координационные соединения кобальта и меди также имеют большое значение в повышении коэффициента использований растением полынь беловатой азота удобрений и в сокращении непроизводительных его потерь (табл. 2).
Таблица 2
Истинные коэффициенты баланса азота при внесении
координационных соединений меди и кобальта
|
№ варианта
|
Годовая норма (кг/га) |
Координационные соединения микроэлементов |
Использовано растением,% |
Закрепилось в почве,% |
Потери азота,% |
||
|
N |
P2О5 |
K2O |
|||||
|
1 |
100 |
70 |
50 |
Контроль |
31,0 |
23,0 |
46,0 |
|
2 |
100 |
70 |
50 |
Координ. со-единений Со 31 |
36,0 |
22,0 |
42,0 |
|
3 |
100 |
70 |
50 |
Координ. со-единений Со 12 |
37,0 |
24,0 |
39,0 |
Результатами исследований также установлено, что содержание кобальта и меда в органах растений при внесении их в виде неорганических солей составляет соответственно от 3,1 до 7,2 и от 0,34 до 1,37, а координационных соединений – от 3,4 до 8,3 и от 0,41 до 1,47 мг/кг сухого вещества, против 3,9 до 6,7 и 0,25 до 1,28 мг/кг в контроле.
Как и следовало ожидать, наибольший вынос азота и фосфора происходит плодовыми органами, чем другими органами артишока колючего. Применение координационных соединений микроэлементов способствовало выносу не только азота и фосфора отдельными органами артишока колючего, но и их общего выноса.
Обработка семян перед посевом и подкормка микроэлементом кобальтом-31 способствуют улучшению технологических свойств волокна хлопчатника. Координационные соединение Со-34 и Сu-12 также заметно улучшают технологическое свойства волокна и повышают масличность семян ядра.
Результатами исследований также установлено, что содержание кобальта и меди в органах растений при внесении их в виде неорганических солей составляет соответственно от 3,8 до 7,6 и от 0,34 до 1,37, а координационных соединений – от 3,5 до 8,6 и от 0,42 до 1,49 мг/кг сухого вещества против от 4,0 до 6,9 и от 0,25 до 1,38 мг/кг в контроле.
Это еще раз подтверждает о меньшем закреплении в почве координационных соединений микроэлементов, чем неорганических их солей. Общий вынос растением меди и кобальта при внесении координационных соединений этих элементов составляет соответственно 58,2–80,6 и 7,2–8,8 г с одного гектара и при внесении неорганических солей – 51,8–56,2 и 7,1–7,6 г с гектара, тогда как в контроле 49,8 и 6,5 г.
Результатами проведенных нами исследований установлено, что рост высоты главного стебля артишока колючего заметно варьирует в зависимости от применения неорганических и координационных соединений микроэлементов. На вариантах (на 1.V1) с неорганическими солями кобальта и меди длина стебля увеличивается на 16,1–19,4 см, тогда как с их координационными соединениями – на 25,1–30,2 см по отношению к контрольным растениям (без микроэлементов). Координационные соединения микроэлементов (кобальт и медь) увеличивают рост главного стебля в большей мере, чем неорганические их соли.
Комплексоны кобальта и меди увеличивают образование завязей к 1.VIII на 0,9–1,2, а их координационные соединения – на 2,2–2,8 шт. Количество вполне сформировавшихся плодоорганов больше образуется в вариантах с использованием под артишоком колючим координационных соединений микроэлементов – 6,2; 6,0 и 5,5 шт. на одном растении против 4,1 шт. в контроле. При применении неорганических солей количество плодоорганов составило 5,1 и 5,0 шт.
Хелаты кобальта в среднем за 3 года повышают урожай биомассы на 27,1–33,2 ц/га, а сернокислой меди – на 26,1 ц/га.
Наибольшее повышение урожайности артишока колючего наблюдается в вариантах с координационным соединением кобальта -34 35,8 ц/га.
По данным многих исследователей [1,2,9,10], комплексные соединения микроэлементов ускоряют физиолого-биохимические процессы, усиливают рост, развитие, повышают урожай хлопчатника и других сельскохозяйственных культур в большей мере, чем неорганических их соли. Поступая в растение, координационные соединения микроэлементов проявляют большую биологическую активность, длительное время сохраняются в почвенном растворе в доступной для растений форме, имеют высокую и не осаждаются в щелочной среде, что определяет высокую эффективность их применения под сельскохозяйственные культуры.
Исследования с применением микроэлементов в составе минеральных удобрений под хлопчатник и артишока колючего показывают низкую эффективность неорганических солей микроэлементов в карбонатных почвах хлопковых районов Республики Узбекистан. Это связано с тем, что неорганические соли микроэлементов в почве превращаются в нерастворимые, малодоступные для растений формы [1,3,4,5,6,7,8].
Выводы. Как показывают результаты проведенных нами исследований, применение координационных соединений микроэлементов кобальта и меди по сравнению с неорганическими их солями путем замочки семян и внесения в составе сульфата аммония в фазе бутонизации артишока колючего способствует усилению биосинтеза биоактивных веществ и повышению урожая биомассы. Прибавка урожая (биомассы) при использовании координационных соединений микроэлементов кобальта и меди на оптимальном фоне питания – N150P110K75кг/га увеличивается соответственно на 27–33 ц/га по отношению к урожаю артишока колючего, выращенного без микроэлементов, и на 2,8 и 3,2 ц/га хлопка-сырца в вариантах с применением неорганических солей указанных микроэлементов.
Использование координационных соединений микроэлементов кобальта и меди по сравнению с неорганическими их солями способствует усилению биосинтеза биоактивных веществ и повышению получаемого экологически чистого урожая артишока колючего.