Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Эколого-агрохимическая оценка применнеия электрохимически активированной воды при некорневой подкормке растений озимой пшеницы

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Эколого-агрохимическая оценка применнеия электрохимически активированной воды при некорневой подкормке растений озимой пшеницы"

На правах рукописи

Шрамко Галина Александровна

ЭКОЛОГО-АГРОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИ АКТИВИРОВАННОЙ ВОДЫ ПРИ НЕКОРНЕВОЙ ПОДКОРМКЕ РАСТЕНИЙ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ

06.01.04 - Агрохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

13 НОЯ 2014

Диссертация выполнена в Федеральном государственном бюджетном

образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кубанский государственный аграрный университет» в 2005-2013 гг.

Научный руководитель: доктор химических наук, профессор

Александрова Эльвира Александровна

Официальные оппоненты: Тишков Николай Михайлович,

доктор сельскохозяйственных наук, заведующий агротехническим отделом, заведующий лабораторией агрохимии ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур имени В. С. Пустовойта»

Паращенко Владимир Николаевич, кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий лабораторией агрохимии и почвоведения ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт риса»

Ведущая организация: ФГБНУ «Краснодарский научно-

исследовательский институт сельского хозяйства им. П. П. Лукьяненко»

Защита состоится «25» декабря 2014 г. в 9 00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.038.03, созданного на базе ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» по адресу: 350044, г. Краснодар, ул. им. Калинина, 13, (главный корпус, 1-й этаж,ауд. 106), тел./ факс (8-861) 221-57-93.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет», по адресу 350044, г. Краснодар, ул. им. Калинина, 13 и на сайте - http://www.kubsau.ru, с авторефератом на сайтах: Высшей аттестационной комиссии - http://www.vak.ed.gov.ru и ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» http://www.kubsau.ru.

Автореферат разослан «_»_2014 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор биологических наук, профессор

Л. В. Цаценко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Основной задачей АПК России является повышение рентабельности сельскохозяйственного производства зерновых, в том числе ведущей зерновой культуры Краснодарского края - озимой пшеницы. Одним из наиболее рациональных путей решения этой задачи является разработка инновационных экологически безопасных технологий ее производства. При выборе инновационной технологии выращивания озимой пшеницы мы опирались на полученные впервые положительные результаты воздействия электрохимически активированной воды (ЭХАВ) - католита при некорневой подкормке груши (патент РФ № 2355160, 2009) и винограда (в соавторстве с П. П. Радчевским и др., 2007). До последнего времени имеющиеся литературные данные по применению ЭХАВ были мало связаны с сельским хозяйством. В настоящее время научный интерес ученых-агрономов к ЭХАВ заметно вырос. Показаны возможности применения ЭХАВ в растениеводстве (О. А. Пасько, Д. Д. Гомбоев, 2011) при обработке семян пшеницы (В. И. Пындак, А. В. Юшкин, 2005; А. Ф. Кожокару, 2010). Однако до настоящего времени экспериментальные данные об использовании ЭХАВ, в частности католита (ЭХАВ-К), в некорневой подкормке пшеницы в литературе практически отсутствовали. Для дальнейшего применения ЭХАВ в сельском хозяйстве, а именно в некорневой подкормке растений озимой пшеницы необходимо агрохимическое обоснование ее биологической активности, экологической безопасности и экономической эффективности.

Цель и задачи исследования. Цель работы заключалась в экспериментальной эколого-агрохимической и экономической оценке применения ЭХАВ-К при некорневой подкормке растений озимой пшеницы для повышения урожайности и качества зерна.

Задачи работы:

1. Изучение электрохимических характеристик рН и ОВП католита (ЭХАВ-К) и анолита (ЭХАВ-А) в зависимости от продолжительности электролиза, процесса релаксации, а также количественного соотношения их в бинарных смесях и разбавления исходной водой.

2. Исследование экологической безопасности ЭХАВ-К.

3. Агрохимическая оценка применения ЭХАВ-К в качестве растворителя удобрений при предпосевной обработке семян и некорневой подкормке растений озимой пшеницы.

4. Изучение влияния некорневой подкормки с применением ЭХАВ-К на рост, развитие и физиологические показатели растений озимой пшеницы.

5. Изучение динамики содержания азота, фосфора и калия в надземных органах растений озимой пшеницы в период ее вегетации в зависимости от концентрации водного раствора ЭХАВ-К при некорневой подкормке растений.

6. Установление наиболее эффективной концентрации водного раствора ЭХАВ-К, обеспечивающей повышение продуктивности и качества зерна пшеницы.

7. Экономическая оценка использования минерального поликомпонентного комплексного удобрения (ПКУ) и ЭХАВ-К в различных концентрациях при некорневой подкормке растений.

Диссертационная работа выполнена в период 2005-2013 гг. в соответствии с госбюджетными тематиками научно-исследовательской работы Кубанского государственного аграрного университета, государственная регистрация № 01.2.00606829, № 01.2.01153621.

Научная новизна. Предложен новый состав минерального поликомпонентного комплексного удобрения (ПКУ), содержащего микроэлементы в специально подобранных концентрациях с учетом элементного химического состава зерна (патент РФ № 2349071, 2009). Разработан прием повышения урожайности озимой пшеницы с использованием ЭХАВ-К в составе растворителя удобрений при некорневой подкормке растений озимой пшеницы (патент РФ № 2349072, 2009). Методом биотестирования экспериментально показана экологическая безопасность воздействия ЭХАВ-К (до 30 масс.%) на живые организмы и популяции на клеточном уровне. Методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой установлено, что ЭХАВ-К, полученный в аппаратах «Мелеста-М» и «Изумруд-СИ», удовлетворяет требованиям по ПДК тяжелых металлов для питьевой воды. Биологическая активность ЭХАВ-К в некорневых подкормках растений озимой пшеницы обоснована его положительным влиянием на первичные процессы фотосинтеза.

Практическая значимость. Использование предложенного состава ПКУ в 20%-м растворе ЭХАВ-К при некорневой подкормке вегетирующих растений озимой пшеницы сорта Дельта в фазу кущения весной позволило увеличить урожайность зерна на 19,2% (при контрольном варианте 5,34 т/га), обеспечить получение продовольственного зерна 4-го класса и повысить чистый доход на 5439 руб. с 1 га. При использовании 20%-го раствора ЭХАВ-К в качестве растворителя ФлорГумата получена прибавка урожая зерна озимой пшеницы сорта Таня на 8,7%, при этом чистый доход увеличился на 2003 руб. с 1 га. Показана самостоятельная биологическая активность ЭХАВ-К, позволившая увеличить урожайность озимой пшеницы сорта Таня на 3% (контрольный вариант 4,7 т/га). Даны рекомендации с.-х. производству по применению ПКУ и 20%-го водного раствора ЭХАВ-К в качестве растворителя удобрений при некорневой подкормке растений озимой пшеницы в фазу кущения весной. ПКУ в 20%-м водном растворе ЭХАВ-К использовано в 2013 г. в КФХ Краснодарского края, Тимашевского района, хут. Танцура-Крамаренко при выращивании озимой пшеницы сорта Гром; прибавка урожая составила 1,05 т/га при урожайности на контрольном участке 5,53 т/га.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Новый прием некорневой подкормки растений озимой пшеницы с применением ЭХАВ-К в качестве растворителя удобрений.

2. Экологическая безопасность и агрохимическая эффективность применения 20%-го водного раствора ЭХАВ-К.

3. Действие ЭХАВ-К проявляется в повышении посевных качеств семян, усилении фотосинтетических процессов, улучшении усвоения азота, фосфора и

калия растениями озимой пшеницы, более интенсивном их росте и развитии, а также увеличении зерновой продуктивности.

4. Экономическая целесообразность использования 20%-го водного раствора ЭХАВ-К и ПКУ при некорневой подкормке озимой пшеницы.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на I и II Всероссийских научно-практических конференциях молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар, 2007, 2008); 2-й Международной конференции «Человек и Природа. Проблемы экологии юга России» (Тамань, 2008); Всероссийской конференции «Химический анализ» (Москва, 2008); «Фундаментальные и прикладные проблемы современной химии» (Астрахань, 2008); III Всероссийской конференции с международным участием «Аналитика России» (Краснодар, 2009); VIII Всероссийской конференции по анализу объектов окружающей среды «Экоаналитика-2011» и «Школа молодых ученых», посвященные 300-летию со дня рождения М. В. Ломоносова (Архангельск, 2011); XIX Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Волгоград, 2011); V и VI Международных конгрессах «Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине» (Санкт-Петербург, 2009, 2012); ежегодных научных конференциях в КубГАУ (Краснодар, 2008-2014).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 22 научные работы, из них 12 статей, в том числе 6 — в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ, 2 патента РФ на изобретения и 8 тезисов докладов на конференциях.

Личный вклад автора. Автору принадлежит более 80% диссертационной работы, для выполнения которой она была оформлена соискателем при кафедре неорганической и аналитической химии ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет». Проведены агрохимические эксперименты в полевых и лабораторных условиях, а также физико-химические исследования электрохимически активированной воды. В полевых условиях организовывала проведение опытов, отбирала образцы растений и выполняла анализы. Осуществляла математическую и графическую обработку экспериментальных данных, их описание, интерпретацию, публикацию результатов исследований, составляла выводы и рекомендации производству.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 191 странице машинописного текста, иллюстрирована 30 таблицами и 20 рисунками. Работа состоит из введения, четырех глав, выводов, рекомендаций производству, списка использованной литературы, включающего 217 источников (190 - отечественных авторов и 27 - зарубежных) и приложений.

Выражаю сердечную благодарность научному руководителю, д-ру. хим. наук, профессору Э. А. Александровой за то, что в студенческие годы привила мне любовь к науке, привлекла к выполнению весьма интересной инновационной агрохимической работы, за постоянную заботу и внимание. Глубоко благодарна канд. с.-х. наук, доценту Т. В. Князевой за оказанную помощь в проведении полевых опытов. Сердечная благодарность член-корр. РАСХН, заслуженному деятелю науки РФ, Кубани, Республики Адыгея, д-ру. биол. наук, профессору

А. X. Шеуджену за научную помощь на заключительном этапе представления работы по агрохимической специальности. Большое спасибо всем сотрудникам кафедр неорганической и аналитической химии, агрохимии КубГАУ за внимание и интерес к исследованиям. Особая благодарность зав. кафедрой аналитической химии КубГУ д-ру. хим. наук, профессору З.А. Темердашеву и его сотрудникам за предоставленную возможность проведения исследований на современных приборах и помощь в работе.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, показаны научная новизна и практическая значимость работы.

I. ПОЛУЧЕНИЕ, СОСТАВ, СВОЙСТВА ЭХАВ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ

ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ (обзор литературы)

В главе 1 представлен анализ 217 литературных источников, описывающих агрохимические особенности возделывания озимой пшеницы, получение, состав, свойства ЭХАВ и ее применение при выращивании озимой пшеницы. Обоснована постановка темы диссертационной работы.

2. ОБЪЕКТЫ, МЕТОДЫ И УСЛОВИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 2.1 Почвенно-климатические условия в зоне проведения полевых опытов

Полевые опыты проводились на опытном поле учхоза «Кубань». Почва — чернозем выщелоченный слабогумусный сверхмощный легкоглинистый на лессовидных тяжелых суглинках. Пахотный и подпахотный слои характеризуются нейтральной реакцией рН. Выщелоченные черноземы обладают высоким потенциальным плодородием. Содержание общего азота в пахотном слое 0,25-Ю,35 %, гумуса - 2,81% (В. И. Терпелец, 1999).

По схеме агроклиматического районирования Краснодарского края территория опытного участка входит в третий агроклиматический район, характеризующийся умеренно-континентальным климатом и относящийся к зоне неустойчивого увлажнения. Гидротермический коэффициент составляет 0,9-Н,2. Погодные условия в годы исследований значительно различались, но были типичными для данной зоны и преимущественно благоприятными для возделывания озимой пшеницы. Исключение составил 2012 г., когда наблюдались сильные февральские заморозки и глубокое промерзание почвы.

2.2 Изучаемые сорта озимой пшеницы и методы ее исследования

Воздействие ЭХАВ-К в составе водных растворов удобрений на рост, развитие и продуктивность озимой пшеницы исследовалось на сортах Дельта и Таня.

Сорт Дельта (2005-2007 с.-х. гг.) высевался после предшествующей культуры — подсолнечник; поверхностная обработка почвы состояла из трехкратного лущения тяжелыми дисковыми боронами БДТ-3 на глубину 10-П2 см с последу-

ющим прикатыванием кольчато-шпоровыми катками - ЗККШ-6А. Перед посевом проводилась культивация на глубину 5+6 см агрегатом ДТ-75 + КПС-4,2 + БЗСС-1,0. После посева почва повторно прикатывалась. Под обработку почвы лущением вносили аммонийную селитру (34% N), аммофос (12% N и 52% Р2О5) и калийную соль (44% КгО) в дозе NwPóoKeo. В начале вегетации посевы озимой пшеницы подкармливали аммонийной селитрой в дозе N«¡.

Сорт Таня (2010-2013 с.-х. гг.) высевался после уборки предшествующей культуры - соя; применялась поверхностная обработка почвы, пожнивные остатки измельчали при помощи дисковых орудий (БДТ-3) в два следа на глубину 8+10 см. Перед посевом проводилась культивация на глубину 5+6 см агрегатом ДТ-75М + КПС-4,2 + БЗСС-1,0. Семена протравливали препаратом Раксил Ультра (0,25 л на 1 т). В качестве удобрений вносили аммонийную селитру (34% N), аммофос (12% N и 52% Р205) и калийную соль (44% К20) из расчета N50P50K50. Перед возобновлением вегетации весной озимую пшеницу подкармливали аммонийной селитрой в дозе N50.

Схемы полевых опытов отражены в таблицах экспериментальных данных. Повторность опытов четырехкратная, размещение делянок - систематическое. Общая площадь делянки - 30 м2, учетная - 20 м2. В опытах применялась агротехника выращивания озимой пшеницы, рекомендованная для условий центральной зоны Краснодарского края с учетом предшествующей культуры. Норма высева -5 млн всхожих семян на 1 га, посев проводился сеялкой «Гаспардо» на глубину заделки 5 см, в первой декаде октября. Урожай озимых убирали прямым комбай-нированием малогабаритным комбайном «Сампо 500». Учет и фенологические наблюдения в опыте проводились по методике государственного сортоиспытания (Федин М. А., 1985). С учетом некорневой подкормки образцы отбирали через 5 дней после обработки растений пшеницы водорастворимыми удобрениями.

Содержание N, Р2О5, К2О в растениях озимой пшеницы определяли методом мокрого озоления: азот - по Кьельдалю (ГОСТ 13496.4-93), фосфор - колориметрически (ГОСТ 26657-97), калий - на пламенном фотометре (ГОСТ 30504-97). Сбор протеина и сухого вещества рассчитывали по прописи А. С. Найденова, Л. П. Вербицкой и В. С. Ульянова (2005). Фотосинтетический потенциал посева рассчитывали по формуле А. А. Ничипоровича (1958). Содержание фотосинтетических пигментов определяли на спектрофотометрах Specol 11 и Spectrum lab SS 2107. Определение параметров быстрой и замедленной флуоресценции хлорофилла листьев озимой пшеницы проводили на флуориметре «Фотон 10» (Россия). Учет урожая проводили в фазу полной спелости зерна со всей учетной площади делянки с последующей очисткой и пересчетом на 14%-ю влажность. Белок, клейковина, ИДК, сгекловидность определялись на инфракрасном спектрофотометре ФТ-01 недиструкционным методом. Исследование химического элементного состава зерна пшеницы проводилось методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (АЭС-ИСП) с использованием атомно-эмиссионного спектрометра серии iCAP-6000 (Thermo Scientific, USA).

Лабораторные опыты включали определение по ГОСТ 12038-84 энергии прорастания, всхожести и силы роста семян озимой пшеницы сорта Дельта, а также биометрических показателей ее проростков. Варианты обработки семян

растворами ЭХАВ-К и ПКУ: 1. Контроль - водопроводная вода (ВВ). 2. Дистиллированная вода (ДВ). 3. 5% ЭХАВ-К + 95% ВВ. 4. 20% ЭХАВ-К + 80% ВВ. 5. 50% ЭХАВ-К + 50% ВВ. 6. ЭХАВ-К (100%). 7. ПКУ + ДВ. 8. ПКУ + 20%-й раствор ЭХАВ-К.

Статистическая оценка данных проведена методом дисперсионного анализа по прописи Б. А. Доспехова (1985) и с помощью программы «БШкйса 6,0» (Дис-криминантный анализ, 1997). Экономическую эффективность рассчитывали в соответствии с рекомендациями научных разработок в земледелии.

23 Удобрения для некорневой подкормки. Разработка нового состава ПКУ

Для некорневой подкормки растений озимой пшеницы сорта Дельта применялся новый состав поликомпонентного комплексного удобрения (патент РФ № 2349072, 2009 г.). ПКУ содержало макроэлементы (Р, N. К, Са, М§) и микроэлементы: Ре, В, Мп, Си, Мо, 2п, №, I, Со, А1, Бп, Эг в специально подобранных концентрациях с учетом элементного химического состава зерна озимой пшеницы. Исходными солями, содержащими макроэлементы, служили Са(Н2Р04)2. 0^Н4)28О4, ЫШКЮз, К2804, Г^(кОэ)2, минерализация их раствора составляла 1,25 г/л. Масса химических веществ (Ре504-7Н20, Н3В03, Мп504'5Н20, Си304'5Н20, (Ш4)бМ07О24-4Н2О, 2п8047Н20, №504-7Н20, К1, Со(М03)2'6Н20, А12(804)З, БпСЬ-гНгО, 8г(Ы0з)2), из которых готовили раствор с микроудобрениями, определялась в соответствии с известной массой отдельных питательных элементов в 100 г зерна озимой пшеницы, масс.%: Ре 5,МО'3; В 1,8-Ю"4; Мп 3,710"3; Си 4,1-Ю-4; Мо 2,2-Ю"5; Ъп 2,6-Ю"3; N1 3,3-Ю"5; I 5,2" 10"6; Со 4,4-10"6; А1 1,5-Ю"3; Бп 3,3-Ю"5; Бг 2,3'10"4. Общая минерализация рабочего раствора ПКУ с макро- и микроэлементами составила 1,94 г/л.

Для некорневой подкормки растений озимой пшеницы сорта Таня применялся раствор ФлорГумата (5 г/л). ФлорГумат, производимый на основе вытяжки из сапропеля, содержал, г/л: гуминовые кислоты 18,0; N 2,0; Р205 2,0; К20 3,5; Mg (МеО) 0,5; Б (БОз) 5,0; В 0,9; Мо 0,3; Мп 3,0; 2п 2,0; Си 1,2; Со 0,2; Ре 0,8.

Некорневую подкормку посевов проводили в фазу кущения весной, растения обрабатывали вручную ранцевым опрыскивателем. Расход рабочего раствора - 200 л/га.

2.4 Активаторы воды и методы исследования ЭХАВ

В разделе 2.4 приводится описание приборов, использованных для получения электрохимически активированной электролизной воды: аппарата «Мелеста-М» (Уфа, ТУ 5156-002-32064510-07) - для лабораторных опытов и установки «Изумруд-СИ» с производительностью ЭХАВ-К 10-20 л/ч - для полевых опытов. Электрохимически активированную (ЭХА) электролизную воду получали из слабоминерализованной водопроводной в диафрагменном электролизере: у анода -анолит ЭХАВ-А (рН < 7, окислительно-восстановительный потенциал ОВП > 0), у катода - католит ЭХАВ-К (рН > 7, ОВП < 0). Электрохимические величины рН и ОВП, характеризующие степень активации воды, можно не только легко оценить,

но и направленно регулировать напряжением и продолжительностью электролизного воздействия.

В работе применен комплекс современных физико-химических методов исследования. Химический анализ воды до и после ее активации проводился по стандартным методикам (ГОСТ Р 51232-98) в аккредитованных лабораториях. Определение содержания тяжелых элементов в ЭХАВ проводилось на масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС) Thermo Electron Corporation X-series (США). Количественные электрохимические характеристики ЭХАВ pH и ОВП измеряли с помощью универсального рН-метра Sartorius Professional Meter РР-25. Рабочим электродом служил комбинированный платиновый электрод Sartorius PY-R01 (Sartorius AG, Германия). Исследование АО А ЭХАВ-К осуществлялось потенциометрическим методом (Брайнина X. 3., 2004). Для оценки экологической безопасности ЭХАВ-К применяли биотестирование его на нескольких тест-объектах: Daphnia magna Straus, Scenedesmus quadricauda, Chlorelia vulgaris Beijer по методикам, допущенным для государственного экологического контроля токсичности проб поверхностных пресных, грунтовых, питьевых, сточных вод и отходов Федерального реестра ПНД Ф.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК, ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЭХАВ

ЗЛ Электрохимические характеристики ЭХАВ-К и ЭХАВ-А

Величины pH и ОВП изучены в зависимости от продолжительности электролиза в аппарате «Мелеста-М» (1+10 мин), процесса релаксации (30 мин-48 ч.), а также количественного соотношения их в бинарных смесях и разбавления водопроводной водой. Полученные зависимости позволили выбрать интервал 7 мин оптимальным временем для получения ЭХАВ на данном электролизере и использования в последующих экспериментах. При этом для ЭХАВ-К ОВП = -600 мВ и pH 10,0; для ЭХАВ-А ОВП = +800 мВ и pH 4,0. Для исходной водопроводной воды (ВВ) ОВП = +245 мВ и pH 8,01. Показано, что ЭХАВ-К характеризуется более интенсивным релаксационным процессом и приходит в равновесное исходное состояние по показателю ОВП через ~2 суток.

Для двойных смесей ЭХАВ-К и ЭХАВ-А и их водных растворов с целью прогнозирования свойств и выявления более рациональных условий применения построены экспериментальные диаграммы «pH, ОВП-состав». Отрицательные значения ОВП имеют щелочные смеси ЭХАВ-К с ЭХАВ-А с pH 9,9+10,0, содержащие не более 10% ЭХАВ-А. Для получения ЭХАВ с ОВП = -50 мВ и pH 9,0 достаточно добавление ЭХАВ-К к водопроводной воде до 20%-й концентрации.

Исследована взаимосвязь ангиоксидантной активности (АОА), характеризующей электронодонорную способность ЭХАВ-К, с величиной его ОВП. Установлено, что величина АОА ЭХАВ-К при значениях ОВП < -450,0 мВ составляет от 6 до 26 ммоль-экв/л (рисунок 1).

-•-АОА А ОВП Т,МИН

Рисунок 1 - Зависимость величин АОА и ОВП ЭХАВ-К от продолжительности электролиза (г) водопроводной воды

Свежеприготовленный ЭХАВ-К по величине АОА превосходит многие пищевые напитки. Это служит научной предпосылкой возможности применения его как антиоксидантного реагента для интенсификации биологических и биохимических процессов.

3.2 Химический состав ЭХАВ

В результате окислительно-восстановительных реакций (ОВР), сопровождающих процесс электролиза воды, происходит уменьшение содержания растворенного Ог, уступая место Нг; практически полностью исчезает СО2; уменьшается жесткость и сухой остаток, остаются преимущественно катионы щелочных металлов и К+. В результате восстановительного процесса N03^ —>N02" —»N144* нитрат-ионы переходят в аммонийную форму.

Результаты масс-спектрометрического определения элементного химического состава ЭХАВ-К приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Сравнение элементного состава ЭХАВ-К с установленными ПДК (СанПиН 2.1.4.1074-01)

Исследуемый раствор Содержание элементов, мкг/л

V Сг Мп Ре Со № Мо Сс1 Си Ъа А1

Исходная водопроводная вода 0,38 5,09 10,7 0,53 0,66 34,3 7,41 0,16 0,924 2,15 0,45 0,15

ЭХАВ-К «Мелеста-М» 0,28 16,8 10,5 1,64 1,15 66,0 5,97 0,13 1,40 1,15 0,32 0,06

ЭХАВ-К «Изумруд-СИ» 0,30 0,291 3,0 - - 7,0 3,1 0,04 0,52 0,31 0,30 0,05

Значение ПДК, мкг/л 100 50 100 300 100 100 250 1 50 1000 5000 500

Содержание тяжелых металлов в ЭХАВ-К значительно ниже соответствующих значений ПДК для вод питьевого, хозяйственного и бытового назначения.

3.3 Оценка экологической безопасности ЭХАВ-К

Биотестирование с применением дафний показало, что ЭХАВ-К даже без разбавления не оказал сильного токсического действия на многоклеточные организмы и безопасен на организменном уровне. Биотестированием с использованием водорослей Chlorella vulgaris Beijer и Scenedesmus quadricauda экспериментально доказана экологическая безопасность воздействия ЭХАВ-К на живые организмы и популяции на клеточном уровне. Установлены экологически безопасные концентрации водного раствора ЭХАВ-К (менее 30%) как для многоклеточных, так и для одноклеточных организмов.

Исходя из выявленных особенностей ЭХАВ нами определены следующие научные предпосылки целесообразности применения ЭХАВ-К в качестве биологически активного водного растворителя удобрений при некорневой подкормки растений: экологическая безопасность; нахождение в метастабильном, энергетически и химически активном состоянии; pH > 7; ОВП < 0; повышенное содержание NH„+, lb; пониженное содержание растворенного СО2.

4. АГРОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРИМЕНЕНИЯ ЭХАВ-К

ПРИ ОБРАБОТКЕ СЕМЯН И РАСТЕНИЙ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ

4.1 Влияние ЭХАВ-К на посевные качества семян озимой пшеницы

Нами исследовано влияние ЭХАВ-К на результаты предпосевной обработки семян озимой пшеницы сорта Дельта раствором ПКУ.

В качестве растворителей применялись водопроводная вода (ВВ), дистиллированная (ДВ) и водные растворы ЭХАВ-К, концентрация которых изменялась от 5 до 100%. Все исследуемые растворы по сравнению с контролем (ВВ) оказали положительное влияние на энергию прорастания, всхожесть семян и силу роста. Стимулирующий эффект действия ЭХАВ-К без удобрения был особенно заметен в вариантах с обработкой семян ЭХАВ-К (100%) и его 20%-м водным раствором. Применение водного раствора ПКУ обеспечило повышение энергии прорастания и всхожести семян до 94,3 и 96,0% (контроль 87,7 и 92,5%), а использование ПКУ в 20%-м растворе ЭХАВ-К - 95,5 и 98,0% соответственно. Одновременно с повышением всхожести семян исследуемые растворы способствовали повышению их силы роста.

Особенности усвоения растениями удобрений определялись во многом свойствами воды. При использовании ПКУ в 20%-м водном растворе ЭХАВ-К (pH 9,0 и ОВП = -50 мВ) наблюдалась наибольшая всхожесть семян. Положительное воздействие ЭХАВ-К может быть обусловлено электроно-донорной способностью ЭХАВ-К и потому облегчением окислительно-восстановительных процессов обмена веществ в растительной системе. Установленное преимущество предпосевной обработки семян дистиллированной водой можно объяснить осмотическим эффектом поступления воды в растительные клетки, связанным с повышенной концентрацией вакуолярного сока, гигроскопичностью гидрофильных биоколлоидов зерна, а также имеющимся запасом всех необходимых питательных веществ в составе зерна. Предложенный раствор ПКУ содержит всего 0,194% макро- и микроэлементов, что является предельно допустимой общей концентра-

11

цией солей физиологически сбалансированных питательных растворов. Раствор ПКУ по элементному составу обеспечивал полноценное питание растительных клеток и потому способствовал возрастанию всхожести зерна пшеницы.

Обнаруженное положительное воздействие 100%-го ЭХАВ-К с рН 10,0 на всхожесть семян пшеницы может быть объяснено созданием величины рН среды, оптимальной для проявления активности ферментов, участвующих в превращении крахмала, белков, липидов, а также в циклах дыхания (Плешков Б. П., 1975, Щербаков В. Г. др., 2009).

4.2 Влияние некорневой подкормки с применением ЭХАВ-К на рост,

развитие и физиологические показатели растений озимой пшеницы

Изучен новый прием некорневой подкормки с применением в качестве растворителя удобрений ЭХАВ-К. В данном разделе показано достоверное положительное влияние ПКУ и ФлорГумата в сочетании с ЭХАВ-К на высоту растений, площадь листьев, фотосинтетический потенциал посевов (ФП) и формирование сухой биомассы. Обработка ПКУ растений пшеницы сорта Дельта в фазу кущения весной способствовала увеличению высоты растений на 3,4% (контроль - 64,83 см), а в сочетании с 20%-м раствором ЭХАВ-К на 5,4%. Применение ФлорГумата (сорт Таня) обеспечило увеличение высоты растений на 2,7% (контроль - 52,1 см), а в сочетании с 20%-м раствором ЭХАВ-К - на 3,2% при НСР05 = 1,23. Наблюдения за динамикой площади листьев озимой пшеницы (таблица 2) позволили отметить общие закономерности листообразования в период вегетации независимо от сорта пшеницы и применяемого удобрения.

Во всех вариантах площадь листьев пшеницы возрастала от фазы кущения (20,4 тыс. м2/га сорт Дельта и 13,4 тыс. м2/га - сорт Таня) до колошения, достигая в эту фазу максимальной величины, а затем уменьшалась в связи с отмиранием нижних листьев. Влияние некорневых подкормок начало проявляться на стадии выхода в трубку. Увеличение размеров ассимиляционной поверхности в фазу колошения при применении удобрений ПКУ и ФлорГумата в 20%-м растворе ЭХАВ-К составило соответственно для пшеницы Дельта 11,5 тыс. м2/га (контроль 45,0 тыс. м2/га) и для сорта Таня - 3,8 тыс. м2/га (контроль - 37,2 тыс. м2/га). Небольшие значения площади листьев пшеницы сорта Таня в среднем за три года объясняются тем, что в 2012 г. в связи с сильными заморозками ассимиляционная поверхность в фазу кущения составляла на 40% меньше, чем в 2011 и 2013 гг. Тем не менее доля положительного воздействия только ЭХАВ-К на прирост площади листовой поверхности посевов в фазу колошения составила для пшеницы сорта Дельта 65%, сорта Таня - почти 40%.

ФП озимой пшеницы сорта Дельта достигал своей наибольшей величины в межфазный период выход в трубку - колошение, а затем уменьшался. Это связано с преобладанием перераспределения и оттока накопленных ассимилятов из вегетативных органов в генеративные.

Таблица 2 — Динамика площади листьев посевов озимой пшеницы

при использовании некорневых подкормок удобрениями ПКУ и ФлорГумата в водных растворах ЭХАВ-К, тыс. м2/га

Вариант Фаза вегетации

выход в трубку | колошение молочная спелость зерна

Сорт Дельта (2006-2007 гг.) в фазу кущения (весной) 20,4 тыс.м2/га

1. Контроль (ВВ) 30,8 45,0 17,2

2. ПКУ + ВВ 35,7 52,5 21,9

3. ПКУ+20% р-р ЭХАВ-К 37,5 56,5 23,9

НСРм 3,09 4,13 2,32

Сорт Таня (2011-2013 гг.) в фазу кущения (весной) 13,4тыс.м2/га

1. Контроль (ВВ) 29,9 37,2 11,9

2. ЭХАВ-К 100% 32,6 38,3 12,6

3. ФлорГумат + ВВ 33,1 38,7 12,7

4. ФлорГумат + 5% р-р ЭХАВ-К 33,8 39,1 13,1

5. ФлорГумат + 20% р-р ЭХАВ-К 36,0 41,0 15,0

6. ФлорГумат + 50% р-р ЭХАВ-К 34,3 39,6 14,5

НСРоз 2,78 1,46 0,51

В ходе исследования физиологических показателей фотосинтетического аппарата листьев озимой пшеницы сорта Дельта при некорневой подкормке ПКУ в 20%-м растворе ЭХАВ-К получены следующие результаты. Достоверно проявилось повышение содержания пигментов по сравнению с применением водного раствора ПКУ: хлорофилла а с 14,4% до 32,2%; хлорофилла Ь с 13,0% до 38,2%; каротиноидов с 13,3% до 23,6%. Обнаружено уменьшение величины быстрой и повышение значения замедленной флуоресценции хлорофилла. Эти данные свидетельствуют о влиянии ПКУ в 20%-м растворе ЭХАВ-К на усиление первичных процессов фотосинтеза.

4.3 Динамика содержания азота, фосфора и калия в растениях озимой пшеницы

Результаты изучения динамики содержания Ы, Р, К в надземных органах растений озимой пшеницы сорта Таня в период ее вегетации в зависимости от концентрации водного раствора ЭХАВ-К при некорневой подкормке растений Флор-Гуматом показаны на рисунках 2, 3, 4. Во всех фазах развития растений характер изменения содержания N. Р, К в сухой массе под влиянием различной концентрации ЭХАВ-К в некорневой подкормке ФлорГуматом сохранялся неизменным. По степени влияния на повышение содержания N. Р, К применяемые некорневые подкормки располагаются по сравнению с контролем (ВВ) в следующий ряд: 100% ЭХАВ-К; ФлорГумат + ВВ; ФлорГумат + 5% ЭХАВ-К; ФлорГумат + 50% ЭХАВ-К; ФлорГумат + 20% ЭХАВ-К. Наиболее предпочтительной по эффективности влияния и экономичности следует считать концентрацию ЭХАВ-К 20%.

выхода

трубку

НСР05 0,044 0,096

■ 1. Контроль - ВВ ОЗ.ФлорГумат + ВВ

■ 5. ФлорГумат + 20% р-р ЭХАВ-К

полная спелость (солома) (зерно)

0,06 0,026 0,042

В2.ЭХАВ-К 100 % □ 4.ФлорГумат + 5% р-р ЭХАВ-К И б. ФлорГумат + 50% р-р ЭХАВ-К

Рисунок 2 - Динамика содержания азота в растениях озимой пшеницы сорта Таня в зависимости от концентрации водного раствора ЭХАВ-К при некорневой подкормке ФлорГуматом (2011-2013 гг.)

Применение ФлорГумата в 20%-м растворе ЭХАВ-К способствовало увеличению содержания азота в листостебельной массе в фазы кущения, трубкования и колошения на 0,04; 0,19 и 0,07% соответственно, а также в зерне на 0,07% и соломе - на 0,03%. Для сравнения приводим показатели данного варианта 5 по увеличению содержания фосфора: на 0,04; 0,03 и 0,05%, в зерне 0,07% и соломе 0,02% (рисунок 3); и повышению содержания калия: на 0,07; 0,09 и 0,06%, в зерне 0,05 % и соломе 0,04% (рисунок 4).

выход в трубку 0,016 0.013 Контроль ВВ ФлорГумат + ВВ ФлорГумат + 20% р-р ЭХАВ-К

полная спелость (солома) (зерно)

0,021 0.008 0,042

В 2. ЭХАВ-К 100 % О 4.ФлорГум»т + 5% р-р ЭХАВ-К га 6. ФлорГумат +■ 50% р-р ЭХАВ-К

Рисунок 3 - Динамика содержания фосфора в растениях озимой пшеницы сорта Таня в зависимости от концентрации водного раствора ЭХАВ-К при некорневой подкормке ФлорГуматом (2011-2013 гг.)

весноп трубку

НСР о; 0,012 0,044

■1. Контроль ВВ ОЗ.ФлорГумат + ВВ ■ 5. ФлорГЧмат + 20% р-р ЭХАВ-К

А11/ШСППС . , х

(солома) (зерно)

0,016 0,013 0,012

s2.3X.4B-K 100 % □4.ФлорГумат + 5% р-р ЭХАВ-К об. ФлорГумат + 50% р-р ЭХАВ-К

Рисунок 4 - Динамика содержания калия в растениях озимой пшеницы сорта Таня в зависимости от концентрации водного раствора ЭХАВ-К при некорневой подкормке ФлорГуматом (2011-2013 гг.)

Наибольшее влияние некорневой подкормки проявилось по азоту и калию в период выхода в трубку, по фосфору - в фазу колошения. Содержание N. Р, К в сухом веществе надземной листостебельной массы растений озимой пшеницы Таня в фазу кущения было разным 3,68; 0,87 и 4,32%. К наступлению фазы колошения их содержание снизилось соответственно в 2,4; 1,64 и 2,3 раза. Отток азота в этот период развития растений составил 58%, в том числе наибольший 38% в период от трубкования до колошения, когда происходит наибольшее накопление сухой массы.

Динамика содержания азота в ходе роста и развития растений пшеницы связана с изменением органообразовательных процессов при формировании зерна и согласуется с литературными данными (А. X. Шеуджен, 2010; Э. А. Муравин, 2004). Отток фосфора к фазе колошения составил 40,5%, в том числе 21,8% в период кущения - трубкования и 18,7% в период трубкования - колошения. Наибольшим - 70,8% в данный период развития растений был отток калия, при этом в большей мере (56%) он происходил в период от трубкования до колошения. На фоне внесения К50 растения озимой пшеницы в фазы весеннего кущения, трубкования и колошения содержали этот элемент соответственно 4,32; 3,68 и 1,9% на сухую массу. Наиболее богаты калием именно молодые, активно растущие части растения. Улучшение обеспеченности посевов пшеницы калием сказалось на его содержании в вегетативных органах и зерне. При этом калий, в отличие от азота и фосфора, больше накапливается в соломе, чем в зерне.

Таким образом, применение 20%-го водного раствора ЭХАВ-К в некорневой подкормке ФлорГуматом способствовало наибольшему увеличению содержания азота, фосфора и калия в растениях озимой пшеницы, особенно в начальные

15

периоды роста и более полному усвоению ими данных элементов питания из удобрений.

4.4 Влияние ЭХАВ-К на урожайность и качество зерна озимой пшеницы

Оценка влияния ЭХАВ-К на урожайность и качество зерна проводилась на двух сортах пшеницы Дельта и Таня с ПКУ и ФлорГуматом. При этом определялись основные элементы урожая озимой пшеницы - густота продуктивного стеблестоя, озерненность колоса и масса 1000 зерен (таблица 3).

Таблица 3 - Элементы структуры урожая озимой пшеницы при применении ЭХАВ-К

Вариант Количество продуктивных Длина колоса, см Озерненность колоса, шт. Масс: 1000 зерен г Масса зерна с колоса, г Биологическая урожайность, г/м2

стеблей, шт./м2 колосков в колосе, шт.

Сорт Дельта (2006-2007 гг.)

1. Контроль (ВВ) 501 15,3 7,7 28,2 39,3 1,11 556,1

2. ПКУ + ВВ 511 16,1 7,8 28,7 40,8 1,17 597,8

3. ПКУ+20% р-р ЭХАВ-К 530 16,7 8,1 29,5 42,0 1,24 657,2

НСР05 6,43 0,60 0,18 0,40 1,01 0,03

Сорт Таня (2011-2013 гг.)

1. Контроль (ВВ) 505,0 15,0 7,5 25,9 37,8 0,98 494,9

2. ЭХАВ-К 100% 510,7 15,4 7,7 26,2 37,8 0,99 505,6

3. ФлорГумат + ВВ 512,3 15,6 7,7 26,2 37,9 1,00 512,3

4. ФлорГумат + 5% р-р ЭХАВ-К 514,0 15,5 7,8 26,4 37,9 1,00 514,0

5. ФлорГумат + 20% р-р ЭХАВ-К 521,0 16,5 8,1 26,8 38,2 1,02 531,4

6. ФлорГумат + 50% р-р ЭХАВ-К 516,7 16,1 7,8 26,7 38,0 1,01 521,9

НСРоз 6,04 0,43 0,20 0,24 0,14 0,02

Как и в предыдущих исследованиях, однозначно показана наибольшая эффективность 20%-й концентрации ЭХАВ-К. Как следует из данных таблицы 3, применение водного раствора ФлорГумата обеспечило увеличение сохранности числа продуктивных стеблей на 7,3 шт./м2, а в сочетании с 20%-м раствором ЭХАВ-К - на 16 шт./м2. ПКУ в 20%-м растворе ЭХАВ-К способствовало лучшему формированию и сохранности продуктивных стеблей, обеспечив увеличение их количества на 29 шт./м2 (без ЭХАВ-К на 10 штУм2).

Применение ЭХАВ-К приблизительно в равной степени воздействовало на все элементы структуры урожая. Повышение биологической урожайности озимой пшеницы Дельта под действием 20%-го раствора ЭХАВ-К в сочетании с ПКУ достигло 18,2%, для сорта Таня при воздействии ФлорГумата - 7,4%, при этом более половины прибавки обеспечивал только ЭХАВ-К.

Как видно из данных таблицы 4, прибавка урожайности зерна пшеницы Дельта за счет использования 20%-го раствора ЭХАВ-К в качестве растворителя ПКУ составила 10,8%.

Таблица 4 — Урожайность зерна озимой пшеницы Дельта при использовании некорневой подкормки ПКУ в 20%-м растворе ЭХАВ-К

Вариант Урожайность, т/га Прибавка

2006 г. 2007 г. средняя т/га %

1. Контроль (ВВ) 5,12 5,57 5,34 - -

2. ПКУ + ВВ 5,64 5,94 5,79 0,45 8,4

3. ПКУ+20% р-р ЭХАВ-К 6,25 6,49 6,37 1,03 19,2

НСР05 0,312 0,354

Вклад в прирост урожайности зерна пшеницы Таня 20%-го раствора ЭХАВ-К при подкормке ФлорГуматом составил 4,6% (таблица 5).

Таблица 5 - Урожайность зерна озимой пшеницы Таня при использовании некорневой подкормки ФлорГуматом в водных растворах с различной концентрацией ЭХАВ-К

Вариант Урожайность, т/га Прибавка

2011 г. 2012 г. 2013 г. средняя т/га %

1. Контроль-ВВ 5,04 3,71 5,34 4,70 - -

2. ЭХАВ-К 100% 5,18 3,81 5,52 4.84 0,14 3,0

3. ФлорГумат + ВВ 5,23 3,87 5,57 4,89 0,19 4,1

4. ФлорГумат + 5% раствор ЭХАВ-К 5,25 3,90 5,59 4,91 0,22 4,6

5. ФлорГумат + 20% р-р ЭХАВ-К 5,46 4,05 5,81 5,11 0,41 8,7

6. ФлорГумат + 50% р-р ЭХАВ-К 5,30 3,94 5,65 4,96 0,27 5,7

НСРоз 0,166 0,147 0,208

Лучшие показатели качества имело зерно, выращенное с применением некорневых подкормок удобрениями ПКУ и ФлорГумата в 20%-м растворе ЭХАВ-К (таблица 6). При этом выявлено сохранение качества зерна озимой пшеницы сорта Дельта и повышение ряда показателей (содержание белка, натура, стекловид-ность) зерна сорта Таня.

Таблица 6 - Показатели качества зерна озимой пшеницы в зависимости от применяемых некорневых подкормок в ЭХАВ-К

Вариант Натура, г/л Стекло- видность, % Содержание сырой клейковины, % ИДК-1, усл. ед. Содержание белка, % Сбор белка, кг/га

Сорт Дельта (2006-2007 гг.)

1. Контроль (ВВ) 804 51 20,0 68,2 11,1 592,7

2. ПКУ + ВВ 807 53 20,4 70,1 11,6 671,6

3. ПКУ+20% р-р ЭХАВ-К 811 56 20,5 71,2 11,9 758,0

Сорт Таня (2011-2013 гг.)

1. Контроль (ВВ) 792 50,5 21,4 68,6 13,6 638,0

2. ЭХАВ-К 100 % 796 51,0 21,9 68,4 13,8 667,4

3. ФлорГумат + ВВ 800 51,5 22,5 70,5 13,9 680,6

4 ФлорГумат + 5% р-р ЭХАВ-К 797 51,8 22,3 71,6 13,9 683,3

5. ФлорГумат + 20% р-р ЭХАВ-К 805 52,6 22,7 68,3 14,2 724,9

6. ФлорГумат + 50% р-р ЭХАВ-К 802 52,0 22,0 70,4 14,0 694,0

НСР05 4,0 0,41 0,56 - 0,24 -

В соответствии с ГОСТ Р 52554-2006 класс пшеницы определяли по наименьшему значению массовой доли сырой клейковины. Выращенное зерно озимой пшеницы сортов Дельта и Таня по среднегодовым данным соответствовало продовольственному 4-го класса.

Оценка экологической безопасности зерна озимой пшеницы, выращенной при использовании некорневых подкормок ПКУ в 20%-м растворе ЭХАВ-К и ФлорГуматом в 20%-м растворе ЭХАВ-К, проведена путем сравнительного АЭС-определения массовой концентрации химических элементов, в том числе токсичных (РЬ, Сё, Аб, содержание которых регламентируется СанПиН 2.3.2.107801. Установлено, что некорневые подкормки ПКУ и ФлорГуматом с применением ЭХАВ-К практически не оказали влияния на элементный химический состав выращенного зерна пшеницы. Содержание в зерне пшеницы токсичных элементов, мг/кг: РЬ (0,11 ±0,03 - 0,14±0,04 при ПДК < 0,5); Сс! (< 0,05 при ПДК не более 0,1); Аб (0,12±0,06 - < 0,1 при ПДК < 0,2); Нё (< 0,01 при ПДК < 0,03). Зерно озимой пшеницы, выращенной с применением некорневых подкормок ФлорГуматом и ПКУ, по элементному химическому составу удовлетворяло требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01 на зерно (семена).

4.5. Оценка хозяйственного выноса и баланса элементов минерального питания в системе «почва-удобрение-растение»

Согласно полученным данным (таблица 7), с урожаем растениями выносится N - 106 кг/га, Р - 36 кг/га и К - 26 кг/га. Применение некорневых подкормок увеличило хозяйственный вынос элементов минерального питания (азота, фосфора и калия). При обработке ФлорГуматом вынос возрастал по сравнению с контролем на 6,74; 4 и 2,51 кг/га. При использовании гуминового удобрения в 20%-м растворе ЭХАВ-К вынос азота возрастал на 6,1; фосфора на 2,9 и калия на 1,3 кг/га соответственно по сравнению с обработкой раствором ФлорГумата в водопроводной воде. Некорневая подкормка ФлорГуматом в сочетании с 20%-м раствором ЭХАВ-К, способствуя более полному усвоению растениями N. Р, К может выполнять экологические функции в агроценозе, так как ограничивает поступление в окружающую среду остаточных количеств минеральных удобрений.

В системе «почва-удобрение-растение» наблюдался дефицит азота 6,22-19,06 кг/га и избыток фосфора 6,56—13,34 кг/га и калия 20,36-24,15 кг/га. Возмещение выноса из почвы данных элементов питания составило: азота 94,15% в контрольном варианте и 84% - в варианте ФлорГумат + 20% р-р ЭХАВ-К; фосфора 136,39 кг/га на контроле и 115,11% в варианте ФлорГумат + 20% раствор ЭХАВ-К; калия 193,42% и 168,70% соответственно.

Таблица 7 - Хозяйственный вынос и баланс элементов питания в почве

в зависимости от применяемых некорневых подкормок на посевах озимой пшеницы сорта Таня, кг/га (2011-2013 гг.)

Вариант Хозяйственный вынос Баланс элементов питания

N Р2О5 КгО N Р2О5 КгО

1. Контроль (ВВ) 106 36 26 -6 13 24

2. ЭХАВ-К 100% 110 38 26 - 10 12 23

3. ФлорГумат + ВВ 113 40 28 - 13 9 22

4. ФлорГумат + 5% р-р ЭХАВ-К ИЗ 41 28 -13 9 21

5. ФлорГумат + 20% р-р ЭХАВ-К 119 43 29 - 19 6 20

6. ФлорГумат + 50% р-р ЭХАВ-К 115 42 28 - 15 8 22

4.6 Экономическое обоснование применения ЭХАВ-К и нового состава ПКУ в некорневой подкормке растений озимой пшеницы

Экономическая эффективность использования ПКУ и ЭХАВ-К в различных концентрациях при некорневой подкормке растений озимой пшеницы оценивалось путем сравнения контрольного варианта (ВВ) с опытными: удобрение + ВВ и удобрение + раствор ЭХАВ-К. Для обработки растений пшеницы сорта Дельта использовались растворы ПКУ + ВВ и ПКУ + 20% раствор ЭХАВ-К.

Наименьшая себестоимость 1 т зерна была отмечена при применении ПКУ в 20%-м растворе ЭХАВ-К, составив 2624 руб., что на 12% ниже себестоимости в

19

контрольном варианте. Применение водного раствора ПКУ способствовало снижению себестоимости на 5,6%.

Наиболее высокий уровень чистого дохода был отмечен в варианте применением ПКУ в 20%-м растворе ЭХАВ-К. По сравнению с контролем он возрос на 32% (5439 руб. с 1 га), в то время как использование водного раствора ПКУ без ЭХАВ-К позволило увеличить данный показатель на 14%. Уровень рентабельности произведенной продукции возрос с применением ПКУ на 12%, а в варианте ПКУ в 20%-м растворе ЭХАВ-К - на 27%.

Экономическая эффективность использования ФлорГумата в растворах разной концентрации ЭХАВ-К была неодинаковой. Наибольшей величины она достигала при применении ФлорГумата в 20%-м растворе ЭХАВ-К. Увеличение чистого дохода в данном случае составило 2003 руб. с 1 га по сравнению с контрольным вариантом при получении прибавки урожайности зерна 0,41 т/га (8,7%). ЭХАВ-К в составе растворителя ПКУ и ФлорГумата обеспечил прирост чистого дохода в 2,3-2,4 раза по сравнению с водными растворами удобрений.

Таким образом, использование 20%-го раствора ЭХАВ-К при некорневой подкормке разными удобрениями различных сортов озимой пшеницы способствовало повышению продуктивности, снижению себестоимости зерна, увеличению прибыли от его реализации при незначительно возросших затратах.

ВЫВОДЫ

1. Предложен новый прием некорневой подкормки растений озимой пшеницы с применением электрохимически активированной воды - католита (ЭХАВ-К) в качестве составной части растворителя удобрений.

2. Для двойных смесей ЭХАВ-К и ЭХАВ-А и их водных растворов с целью прогнозирования свойств и выявления более рациональных условий применения построены экспериментальные диаграммы «рН, ОВП-состав». Обоснованы продолжительность электролиза воды в аппарате «Мелеста-М» - 7 мин (рН 10, ОВП = -600 мВ) и период хранения ЭХАВ-К в закрытом сосуде до его использования - не более 15 ч. Величина АО А от 6 до 26 ммоль-экв/л в ЭХАВ-К достигается при значениях ОВП ниже -450,0 мВ.

3. Методом биотестирования и масс-спектрометрии показана экологическая безопасность применения ЭХАВ-К. Установлено отсутствие токсичности в водных растворах ЭХАВ-К (до 30 масс.%) для одноклеточных и многоклеточных организмов.

4. Разработан новый состав поликомпонентного комплексного удобрения (ПКУ), содержащего микроэлементы в специально подобранных концентрациях с учетом элементного химического состава зерна озимой пшеницы. Повышение урожайности пшеницы сорта Дельта под действием однократной некорневой подкормки посевов в фазу кущения растений весной водным раствором ПКУ (1,94 г/л) составило 8,4% при урожайности на контроле 5,34 т/га.

5. Предпосевная обработка семян озимой пшеницы сорта Дельта водными растворами ЭХАВ-К разных концентраций (от 5% до 100%) с ПКУ оказала положительное влияние на энергию прорастания, всхожесть и силу роста семян по

сравнению с контролем (ВВ). Наибольшая всхожесть семян (98%) и сила роста (88,1%) наблюдались при обработке ПКУ в 20%-м ЭХАВ-К.

6. На сорте озимой пшеницы Таня с применением ФлорГумата (5 г/л) уточнена наиболее эффективная 20%-концентрация ЭХАВ-К (рН 9,0 и ОВП = -50 мВ), рекомендуемая для некорневых подкормок растений озимой пшеницы в фазу кущения весной.

7. Применение при некорневой подкормке растений озимой пшеницы в качестве растворителя удобрений 20%-го раствора ЭХАВ-К усиливает их положительное действие на показатели площади листьев посева, ФП, сухой биомассы, содержания пигментов в —1,5 раза.

8. На основании увеличения показателей фотосинтетической деятельности посевов озимой пшеницы (площадь листьев, ФП, сухая биомасса) и содержания хлорофилла а и хлорофилла Ь установлено достоверное положительное влияние некорневой подкормки ПКУ в 20%-м растворе ЭХАВ-К на процессы фотосинтеза.

9. Изучена динамика содержания N. Р, К в растениях озимой пшеницы сорта Таня в зависимости от концентрации водного раствора ЭХАВ-К при некорневой подкормке ФлорГуматом. Применение 20%-го водного раствора ЭХАВ-К способствовало лучшему усвоению N. Р, К из удобрений. Во всех фазах вегетации кущение—грубкование-колошение установлено увеличение содержания в листо-стебельной массе азота на 0,04; 0,19; 0,07%; фосфора - на 0,04; 0,03; 0,05%; калия - на 0,07; 0,09; 0,06%. Накопление в зерне К, Р205, К20 было на 3,09; 8,90; 9,09 отн.% больше, чем в контрольном варианте (2,26; 0,78; 0,55% в сухой массе).

10. Расчет хозяйственного выноса элементов питания озимой пшеницы Таня показал, что с урожаем зерна выносится 106,22 кг/га азота, 36,66 кг/га фосфора и 25,85 кг/га калия. При некорневой подкормке растений ФлорГуматом в 20%-м водном растворе ЭХАВ-К хозяйственный вынос М, Р2О5, К20 возрос соответственно на 6,1; 2,9 и 1,3 кг/га.

11. Некорневая подкормка растений в фазу кущения весной ПКУ и ФлорГуматом в 20%-м растворе ЭХАВ-К способствовала увеличению урожайности озимой пшеницы сорта Дельта на 19,2% (контроль 5,34 т/га) и сорта Таня - на 8,7% (контроль - 4,7 т/га) при обеспечении показателей качества продовольственного зерна 4-го класса. Зерно озимой пшеницы, выращенной с применением некорневых подкормок, по элементному химическому составу удовлетворяло требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01 на зерно (семена).

12. Чистый доход от применения ФлорГумата в 20%-м растворе ЭХАВ-К при некорневой подкормке растений озимой пшеницы сорта Таня увеличился на 2003 руб. с 1 га по сравнению с контрольным вариантом, для сорта Дельта с ПКУ - на 5439 руб. с 1 га. ЭХАВ-К в составе растворителя ПКУ и ФлорГумата обеспечил прирост чистого дохода в 2.3-2,4 раза по сравнению с водными растворами удобрений.

Рекомендации производству

1. В технологии возделывания озимой пшеницы в стадию кущения весной рекомендуется применять 20%-й водный раствор ЭХАВ-К в качестве растворителя удобрений для некорневой подкормки растений.

2. Рекомендовать для некорневой подкормки озимой пшеницы поликомпонентное комплексное удобрение, содержащее микроэлементы в специально подобранных концентрациях с учетом элементного химического состава зерна.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

I. Статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ на соискание ученой степени кандидата наук:

1. Александрова, Э.А. Новый состав минеральных удобрений для некорневой подкормки озимой пшеницы /Э.А. Александрова, Г.А. Шрамко, Т.В. Князева // Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2010. № 1(22) -С. 71-74.-авт. 0,3 п. л.

2. Шрамко, Г.А. Совершенствование технологии некорневой подкормки озимой пшеницы с применением электрохимически активированной воды /Г.А. Шрамко, Э.А. Александрова, Т.В. Князева// Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2011. - № 6(33). - С. 69-72. - авт. 0,25 п. л.

3. Шрамко, Г.А. Влияние длительности электролиза воды и последующей релаксации на электрохимические характеристики католита и анолита / Г.А. Шрамко, Э.А. Александрова, Б.Е. Красавцев, A.C. Цатурян, В.Б.Симкин // Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2012. -№ 2 (35). - С. 385-388.-авт. 0,24 п. л.

4. Шрамко, Г.А. Зависимость электрохимических характеристик католита и анолита от разбавления водой и соотношения их в бинарных смесях / Г.А. Шрамко, Э.А. Александрова, Б.Е. Красавцев, A.C. Цатурян, В.Б.Симкин // Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2012. - N» 3 (36) -С. 295-298. - авт. 0,26 п. л.

5. Шрамко, Г.А. Влияние католита на росторегулирующую способность гу-мата калия при некорневой обработке озимой пшеницы / Г.А. Шрамко, Т.В. Князева, Э.А. Александрова, Я.С. Черных /Яр./ КубГАУ. - 2012. - № 5(38) -С. 115-119.-авт. 0,35 п. л.

6. Александрова, Э.А. Исследование антиоксидантной активности электрохимически активированной воды /Э.А. Александрова, Г.А. Шрамко, Б.Е. Красавцев, В.Б. Симкин // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология -2013. - № 4. - С. 40-43. - авт. 0,3 п. л.

Патенты:

7. Патент № 2349071, Российская Федерация, МПК А 01С 21/00. Способ некорневой подкормки озимой пшеницы / Александрова Э.А., Гергаулова P.M., Шрамко Г.М., Князева Т.В.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет». - № 2007124946/12; заявл. 02.07.2007; опубл. 20.03.2009. Бюл. № 8. - авт. 0,46 п. л.

8. Патент № 2349072, Российская Федерация, МПК А 01С 21/00. Способ некорневой подкормки озимой пшеницы / Александрова Э.А., Гергаулова Р.М, Шрамко Г.М., Шишкова О.С.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет». - № 2007124950/12; заявл 02.07.2007; опубл. 20.03.2009. Бюл. № 8. - авт. 0,5 п. л.

Публикации в прочих изданиях:

9. Шрамко, Г.А. Испытание эффективности некорневых подкормок озимой пшеницы приготовленных на основе электрохимически активированной воды / Г.А. Шрамко, Э.А. Александрова, Т.В. Князева, P.M. Гергаулова// Энтузиасты аграрной науки. - 2006. - № 5. - С. 239-243. - авт. 0,18 п. л.

10. Александрова, Э.А. Сравнение химических показателей качества воды до и после ее электрохимической активации //Э.А. Александрова, P.M. Гергаулова, Г.А. Шрамко, Н.С. Парамонова // Энтузиасты аграрной науки. - 2007. № 6. -С. 6-13.-авт. 0,16 п. л.

11. Шрамко, Г.А. Химический анализ электрохимически активированной воды / Г.А. Шрамко, Э.А. Александрова, P.M. Гергаулова // Химический анализ: тез. докл. Всерос. конф.- М: ИОНХ; 2008. - С. 157-159. - авт. 0,1 п. л.

12. Александрова, Э.А. Энергосберегающая технология сельскохозяйственного производства с применением экологически чистой электроакгивированой воды / Э.А. Александрова, Г.А. Шрамко, P.M. Гергаулова, Г.М. Наумова, О.С. Шишкова //Человек и Природа. Проблемы экологии юга России: сб. науч. докл. 2-й Междунар. конф. - Тамань, 8-10 сентября 2008 г. - Краснодар: Раритеты Кубани. - С. 6-10. - авт. 0,44 п. л.

13. Шрамко, Г.А. Исследование экологической безопасности применения электроактивированной воды (католита) методом биотестирования / Г.А. Шрамко, Э.А. Александрова, H.JI. Мачнева //Научное обеспечение агропромышленного комплекса: материалы II Всерос. науч.-практ. конф. молодых ученых. - Краснодар, 2008. - С. 540-542. - авт. 0,1 п. л.

14. Александрова, Э.А. Роль электромагнитного поля в электрохимической активации воды / Э.А. Александрова, Б.Л. Александров, Г.А. Шрамко // Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине: тез. докл. V Междунар. конгр. - Санкт-Петербург, 29 июня - 3 июля 2009 г. - СПб., 2009. - С. 35. - авт. 0,07 п. л.

15. Александрова, Э.А. Зависимость pH и ОВП бинарных смесей католита и анолита от их состава / Э.А. Александрова, Г.А. Шрамко, H.A. Николаева// Аналитика России: материалы III Всерос. конф. с международным участием-Краснодар, 28 сентября - 3 октября 2009 г. - Краснодар, 2009. - С. 326. - авт. 0,1 п. л.

16. Шрамко Г.А. Оценка экологической безопасности электрохимически активированной воды биологическим тестированием / Г.А. Шрамко, Э.А. Александрова, H.A. Донецкая, Г.М. Наумова// Энтузиасты аграрной науки. -2009. - № 9. - С. 400-405. - авт. 0,26 п. л.

17. Шрамко, Г.А. Биологический метод оценки экологической безопасности электрохимически активированной воды / Г.А. Шрамко, Э.А. Александрова, Б.Е. Красавцев//Тез. Докл. VIII Всерос. конф. по анализу объектов окружающей среды. - Архангельск, 2011. - С. 297. - авт. 0,11 п. л.

18. Шрамко, Г.А. Новый состав некорневой подкормки растений с применением электрохимически активированной воды / Г.А. Шрамко, Э.А. Александрова, P.M. Гергаулова, Т.В. Князева//XIX Менделеевский съезд по общей и прикладной химии: тез. докл. в 4 т. - Волгоград, 2011. - С. 219. - авт. 0,05 п. л.

19. Александрова, Э.А. Влияние электрохимически активированной воды на растительные биосистемы / Э.А. Александрова, Г.А. Шрамко, Б.Е. Красавцев// Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине: науч. тр. VI Международного конгресса тез. докл. - С.-Пб., 2012. -С. 128. - авт. 0,05 п. л.

20. Александрова, Э.А. Влияние электрохимически активированной воды на растительные биосистемы / Э.А. Александрова, Г.А. Шрамко, Б.Е. Красавцев// Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине. Науч. тр. VI Междунар. конгр., [Электронный ресурс] - Режим доступа: www.biophys.ru/archive/congress2012/proc-pl28-d.pdf.-aBT. 1,25 п. л.

21. Александрова, Э.А. Масс-спектрометрическое определение микроэлементов в электрохимически активированной воде / Э.А. Александрова, Г.А. Шрамко, Б.Е. Красавцев, В.Б. Симкин, Б.Л. Александров// Тр. Всерос. конф. с международным участием по аналитической спектроскопии. - Краснодар. 2329 сентября 2012 г. - Краснодар, 2012. - С. 36. - авт. 0,1 п. л.

22. Шрамко, Г.А. Совершенствование технологии некорневой подкормки злаковых культур с применением активированной воды / Г.А. Шрамко, Э.А. Александрова // Итоги научно-исследовательской работы за 2012 год: материалы конф. - Краснодар: КубГАУ, 2013. - С. 65-66. - авт. 0,1 п. л.

Подписано в печать 28,10.2014 Бумага офсетная Печ. л. I Тираж 100 экз.

Формат 60x84 1/16 Офсетная печать Заказ № 682

Отпечатано в типографии Кубанском ГАУ 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13