УДК 631.811.98
Действие пролонгированных микроудобрений на рост и фотосинтетическую активность кукурузы
Мухина М. Т., кандидат биологических наук
Боровик Р. А., кандидат биологических наук
Ламмас М. Е.
ФГБНУ «ВНИИ агрохимии им. Д. Н. Прянишникова»
127434, Россия, г. Москва, ул. Прянишникова, д. 31а
E-mail: elgen@mail.ru
Исследование проводилось в лаборатории испытаний элементов агротехнологий, агрохимикатов и регуляторов роста, на базе ФГБНУ «ВНИИ агрохимии им. Д. Н. Прянишникова». Испытуемой культурой являлся гибрид кукурузы (Zea mays L.) Нур. Изучалось действие трёх форм цинксодержащих микроудобрений с пролонгированным эффектом, который достигался за счёт закрепления микроэлемента на медленно разлагающейся матрице-носителе. В качестве матриц рассматривали два вида метиленмочевины с разными пролонгационными характеристиками и целлюлозно-лигниновый концентрат. Пролонгационные характеристики метиленмочевины зависят от исходного соотношения мочевины и формальдегида при синтезе. В качестве тестовой культуры выбрана кукуруза, которая хорошо отзывается на внесение цинковых удобрений. Вегетационный опыт проводили в условиях контроля факторов внешней среды с использованием фитотрона. Кукуруза выращивалась в контейнере, в заправленном нейтрализованом торфяном субстрате. Оценка действия удобрений проводилась по следующим параметрам: содержание подвижного цинка в субстрате, содержание цинка в вегетативной массе, биометрические показатели растений (высота и масса), параметры протекания фотосинтеза, оцениваемые методом PAM-флуориметрии. Содержание цинка в субстрате определяли в вытяжке ацетатно-аммонийным буфером с pH = 4,8, содержание цинка в кукурузе после сухого озоления — методом атомной адсорбции. Показано, что применение хелата цинка и обеих форм метиленмочевины в дозе 0,3 кг Zn/га позволяет незначительно увеличить содержание цинка в вегетативной массе кукурузы (на 2,2–10,9%) по сравнению с контролем. При этом изменения указанного показателя наблюдаются через 6 недель после внесения удобрений. Положительное влияние исследуемых удобрений на ростовые параметры кукурузы связано с кратковременным улучшением азотного питания при использовании метиленмочевины. Прирост массы растений по отношению к контролю на 20,7–41,4% наблюдался через 2 недели после внесения метиленмочевины.
Ключевые слова: пролонгированные удобрения, кукуруза, цинк, микроэлементы, метиленмочевина, целлюлозно-лигнинный концентрат.
Получение качественной растительной продукции возможно только при полном удовлетворении потребности растений в элементах питания. Потери и неэффективное использование микроэлементов в сельском хозяйстве являются актуальной проблемой и влекут существенные экономические потери. Одним из путей решения данной проблемы является применение пролонгированных форм удобрений, которые позволяют замедлить трансформацию элемента в доступные формы, синхронизируя его поступление в почву с потребностями растений. Основой для закрепления в составе удобрения микроэлементов могут быть синтетические полимеры или органические матрицы, полученные на основе отходов производств. Эти продукты заметно отличаются по своим физическим и химическим свойствам от традиционных удобрений, являясь более устойчивыми к изменениям температуры, влажности, действию почвенной биоты, что делает их экологически более безопасными. Перспективность включения медленно действующих удобрений в сельскохозяйственную практику обусловлена рядом преимуществ, которыми они обладают по сравнению с традиционными формами. В первую очередь пролонгированные формы удобрений позволяют значительно снизить потери элементов питания за счёт удержания их внутри полимерной матрицы. Кроме того, химическое разнообразие этих матриц позволяет получать разнообразные по составу и соотношению действующих компонентов продукты (Fu et al., 2018).
Однако пролонгированные формы удобрений всё ещё не заняли широкую нишу на агропромышленном рынке. Их распространение и применение сдерживается рядом недостатков, которые не устранены на сегодняшний день. Во-первых, пролонгированные удобрения имеют высокую стоимость в связи с технологически сложным многостадийным процессом и дорогим маркетинговым сервисом, требующим значительных капиталовложений. Также повышению цены способствует то, что производство этих удобрений характеризуется гораздо меньшими масштабами и требует дорогостоящих материалов (Sempeho et al., 2014).
В текущем исследовании мы предприняли попытку сравнить эффективность применения пролонгированных удобрений, содержащих цинк. Основой этих удобрений послужили две формы метиленмочевины с разными пролонгационными свойствами и целлюлозно-лингинный концентрат (ЦЛК), являющийся производственным отходом.
Метиленмочевина представляет собой полимер, полученный на основе формальдегида и мочевины, который постепенно разлагается в почве. Скорость этого разложения зависит от изначального соотношения исходных реагентов при производстве, и таким образом достигается контроль за пролонгационными свойствами метиленмочевины. Уменьшение доли мочевины в реакционной смеси снижает долю свободного азота в конечном продукте, а также позволяет получить азотное удобрение с более продолжительным периодом действия.
ЦЛК — отход, полученный при переработке растениеводческой продукции, динамика и скорость разложения которого в значительной степени определяется составом исходного сырья (Cole et al., 2016; Минеев, Сычёв, Гамзиков, 2017).
Цинк играет важную роль в жизнедеятельности растений: является ключевым элементом в синтезе триптофана (предшественника фитогормона ауксина), входит в состав ферментов, обеспечивающих процессы репликации генетического материала, участвует в поддержании структурной и функциональной целостности мембран. Цинк входит в состав карбоангидразы, катализирующей связывание углекислого газа при фотосинтезе (Аристархов, Яковлева, 2016). В научной литературе имеются сведения о связи уровня обеспеченности растений цинком с содержанием и эффективностью работы фотосинтетических пигментов (Казнина, Титов, 2017; Нечитайло и др., 2018; Wang, Liu, Jin, 2009). Недостаток цинка угнетает рост растений, снижает урожайность и качество продукции. Значительные территории сельскохозяйственных угодий центральной России слабо обеспечены цинком (Аристархов, Яковлева, 2016; Минеев, Сычёв, Гамзиков, 2017).
Целью нашего исследования являлось изучение влияния пролонгированных цинксодержащих удобрений на основе двух форм метиленмочевины и целлюлозно-лигнинного концентрата на рост кукурузы, её фотосинтетическую активность и обеспеченность цинком.
Методика исследований. Исследование проводилось в лаборатории испытаний элементов агротехнологий, агрохимикатов и регуляторов роста, на базе ФГБНУ «ВНИИ агрохимии». Испытуемой культурой являлся гибрид кукурузы (Zea mays L.) Нур (ФАО 150), раннеспелый, холодостойкий, трёхлинейный гибрид универсального направления использования. Оптимальная густота стояния растений на 1 га к уборке на зерно и силос в зонах достаточного увлажнения составляет на богаре 80–90 тыс. Включён в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в РФ, с 2014 года. В зерне содержится: 9,74% протеина, 65,51% крахмала, 2,3% сахара, 4,41% жира, 1,59% клетчатки, 1,12% золы.
В качестве испытуемых матриц-носителей микроэлемента (цинка) использовали две формы метиленмочевины, отличающиеся соотношением исходных продуктов реакции. Соотношение мочевины к формальдегиду в первой форме составляло 1:1,125, во второй — 1:1,5. Эти соотношения являются главной характеристикой пролонгированных свойств метиленмочевины: чем шире это соотношение, тем более устойчивой является матрица, она в меньшей степени подвержена как биотическому, так и абиотическому разложению в почве (Cole et al., 2016). Другая матрица — целлюлозно-лигнинный концентрат, продукт переработки сои. Пролонгированные свойства данной матрицы изменчивы в силу неоднородности сырья, а кинетика и динамика её разложения изучены крайне слабо.
Действие пролонгированных удобрений с цинком на рост и фотосинтетическую активность кукурузы изучалось в рамках вегетационного опыта. Схема опыта включала пять вариантов, повторность опыта трёхкратная. Один вариант — контроль, в котором растения выращивались без применения каких-либо удобрений, в трёх других вариантах вносили две формы метиленмочевины с соотношением карбамида к формальдегиду 1:1,125 и 1:1,5 и соевый целлюлозно-лигнинный концентрат. Также в опыт был введён эталонный вариант, где вносился хелат цинка, удобрение, в котором действующий микроэлемент представлен в быстродоступной форме. Дозы удобрений выбирались из расчёта 0,3 кг Zn/га. Схема опыта и характеристика применяемых удобрений проиллюстрированы в табл. 1, 2.
1. Схема вегетационного опыта по изучению динамики высвобождения и движения цинка в системе «почва – растение» | |||
Вариант | Доза удобрений по д.в. (Zn) | Доза удобрений (физический вес) | |
кг/га | кг/га | г/сосуд | |
Контроль | – | – | – |
Хелат цинка | 0,3 | 2,00 | 0,005 |
Метиленмочевина 1:1,125 | 0,3 | 21,13 | 0,053 |
Метиленмочевина 1:1,5 | 0,3 | 11,11 | 0,028 |
Целлюлозно-лигнинный концентрат | 0,3 | 9,68 | 0,024 |
2. Содержание элементов питания в испытуемых формах удобрений | |||
Вид удобрения | Содержание элементов питания, % | ||
N | P2O5 | Zn | |
Хелат цинка | – | – | 15 |
Метиленмочевина 1:1,125 | 27,02 | – | 1,42 |
Метиленмочевина 1:1,5 | 27,45 | – | 2,7 |
Целлюлозно-лигнинный концентрат | 3,45 | 1,5 | 3,1 |
Удобрения в растворённом виде смешивали с субстратом, после чего этим субстратом набивали пластиковые пятилитровые контейнеры с перфорированным дном. Каждому варианту соответствовало два контейнера. В качестве субстрата использовали заправленный нейтрализованный торфяной грунт (N — 180 мг/л, P2O5 — 290 мг/л, K2O — 380 мг/л, микроэлементы, pHKCl — 5,4–6,6). После набивки высаживали по 60 семян кукурузы на каждый вариант (по 30 в каждом контейнере, в три ряда). Глубина заделки — 5 см. Контейнеры выдерживали в фитотроне 6 недель при суточном цикле смены освещённости и температуры: с 9 до 17 ч — при температуре 250С и светодиодном освещении, с 17 до 9 ч — при температуре 200С в отсутствие освещения. Во время проведения опыта — полив дистиллированной водой и рандомизация контейнеров.
После закладки опыта через каждые 2 недели проводили измерение биометрических показателей и отбор растительных проб и проб субстрата в каждом варианте в трёхкратной повторности. Сначала измеряли высоту всех растений, после чего срезали половину растений в контейнере, определяли их массу и высушивали на открытом воздухе. Во время последнего отбора срезали все оставшиеся растения. В воздушно-сухих растительных образцах определяли содержание цинка после размола и сухого озоления. Отобранные образцы субстрата высушивали на открытом воздухе, после чего определяли содержание подвижных форм цинка по методу Крупского-Александровой (ГОСТ Р 50686-94). Определение цинка осуществлялось методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии (марка прибора ААС «Спектр-5-4»). Перед вторым и третьим отбором проб у трёх растений в каждом варианте определялись параметры протекания фотосинтеза методом PAM-флуориметрии в программе WinControl-3.29 при естественном внешнем освещении в режиме Act.-Yield (марка прибора Junior-PAM, изготовитель Heinz Walz GmbH).
Обработка полученных данных проводилась с использованием программных пакетов MS Excel 2016 и StatSoft Statistica v.10.
Результаты исследований. Внесение всех видов испытуемых удобрений не оказало значимого положительного влияния на высоту растений (табл. 3). Через 2 недели после закладки опыта высота растений составляла около 11–13 см. На четвёртой неделе она достигала в среднем 36–42 см, а к концу опыта — 48–54 см. За всё время эксперимента в варианте с применением целлюлозно-лигнинного концентрата наблюдалось снижение высоты растений по отношению к контролю, при этом ко второй и четвёртой неделям наблюдений снижение высоты было наибольшим и статистически значимым — на 16,5 и 12,8% соответственно.
3. Высота растений (медиана) | |||||||
Вариант опыта | 1-й отбор | 2-й отбор | 3-й отбор | ||||
см | % к контролю | см | % к контролю | см | % к контролю | ||
Контроль | 13,3 | – | 43,0 | – | 55,5 | – | |
Хелат цинка | 13,5 | 1,5 | 36,5 | –15,1 | 53,5 | –3,6 | |
Метиленмочевина 1:1,125 | 13,5 | 1,5 | 39,0 | –9,3 | 52,0 | –6,3 | |
Метиленмочевина 1:1,5 | 13,3 | 0,0 | 41,0 | –4,7 | 57,0 | 2,7 | |
ЦЛК | 11,1 | –16,5 | 37,5 | –12,8 | 51,0 | –8,1 | |
НСР05 | 1,42 | – | 4,57 | – | 7,50 | – | |
Применение обеих форм метиленмочевины с цинком привело к увеличению сырой массы надземной части растений по сравнению с контролем на второй неделе после закладки опыта на 20,7% на фоне метиленмочевины 1:1,125 и на 41,4% — на фоне метиленмочевины 1:1,5 (табл. 4). В последнем случае прирост биомассы был статистически значимым. На четвёртой неделе после закладки опыта сырая масса надземной части 10 растений во всех вариантах была в среднем на 7,7–14% ниже, чем в контроле. На шестой неделе только в варианте с применением метиленмочевины 1:1,5 наблюдалось увеличение сырой массы растений по отношению к контролю на 19%. На фоне применения целлюлозно-лигнинного концентра сырая масса была сопоставима с контролем, в остальных вариантах наблюдалось её снижение.
4. Сырая масса надземной части 10 растений (среднее ± ст. отклонение) | ||||||
Вариант опыта | 1-й отбор | 2-й отбор | 3-й отбор | |||
г | % к контролю | г | % к контролю | г | % к контролю | |
Контроль | 2,9±0,3 | – | 14,3±1,6 | – | 31,1±5,2 | – |
Хелат цинка | 3,2±0,6 | 10,3 | 12,9±0,5 | –9,8 | 24,6±2,3 | –20,9 |
Метиленмочевина 1:1,125 | 3,5±0,3 | 20,7 | 13,2±1,3 | –7,7 | 28,9±3,3 | –7,1 |
Метиленмочевина 1:1,5 | 4,1±0,4 | 41,4 | 12,9±1,5 | –9,8 | 37,0±3,3 | 19,0 |
ЦЛК | 2,9±0,3 | 0,0 | 12,3±2,2 | –14,0 | 31,8±3,6 | 2,3 |
НСР05 | 0,76 | – | 2,76 | – | 6,66 | – |
Разница между значением сырой массы надземной части 10 растений, полученным на 4-й и 6-й неделе после закладки опыта, не превышала естественной вариабельности, что не позволило однозначно говорить о влиянии удобрений в этот период, а имеющаяся разница, вероятно, связана со случайными причинами. На второй неделе опыта статистически значимое увеличение массы растений на фоне применения метиленмочевины, по-видимому, связано с кратковременным улучшением азотного питания — метиленмочевина содержит некоторое количество свободного азота, запас которого быстро израсходовался, а различия в массе к четвёртой неделе нивелировались.
Эффективность протекания фотосинтеза у растений может быть охарактеризована количественно путём измерения выхода флуоресценции (Y) и скорости работы электрон-транспортной цепи (ЭТЦ). Параметр Y(II) — эффективный выход флуоресценции — показывает долю солнечной энергии, которая расходуется фотосистемой II непосредственно на синтез органического вещества. Параметры Y(NPQ) и Y(NO) — регулируемое и нерегулируемое нефотохимическое тушение флуоресценции — показывают долю солнечной энергии, которая отводится внутренними механизмами в хлоропласты как избыточная или рассеивается в окружающую среду в виде тепла. Скорость протекания ЭТЦ характеризует способность фотосистемы II восстанавливаться после воздействия света, измеряется в ммолях электронов на квадратный метр в секунду (Доманский, 2018).
Применение всех видов удобрений не оказало значимого влияния на протекание фотосинтеза. Через 4 недели после закладки опыта эффективность работы фотосистем II у всех растений была сравнимой. Через 6 недель в варианте с применением хелата цинка отмечалось выраженное увеличение параметра Y(II) и скорости ЭТЦ по сравнению с другими вариантами опыта. Однако возрастание этих параметров не превышало естественную вариабельность. Другие варианты на шестой неделе значимо не отличались от контроля (табл. 5, рис.).
5. Параметры фотосинтеза (среднее ± ст. отклонение) | ||||
Вариант опыта | Y(II) | Y(NO) | Y(NPQ) | ETR, ммоль-эл./м2·с |
Перед вторым отбором | ||||
Контроль | 0,149±0,062 | 0,395±0,132 | 0,456±0,080 | 26,3±10,8 |
Хелат цинка | 0,168±0,029 | 0,349±0,028 | 0,483±0,028 | 29,6±5,1 |
Метиленмочевина 1:1,125 | 0,151±0,024 | 0,302±0,032 | 0,546±0,047 | 26,7±4,3 |
Метиленмочевина 1:1,5 | 0,133±0,024 | 0,316±0,012 | 0,551±0,016 | 23,5±4,1 |
ЦЛК | 0,140±0,006 | 0,364±0,074 | 0,496±0,078 | 24,8±1,0 |
НСР05 | 0,06 | 0,13 | 0,10 | 10,90 |
Перед третьим отбором | ||||
Контроль | 0,094±0,052 | 0,449±0,198 | 0,457±0,150 | 16,6±9,2 |
Хелат цинка | 0,191±0,018 | 0,360±0,054 | 0,449±0,064 | 33,7±3,1 |
Метиленмочевина 1:1,125 | 0,108±0,031 | 0,293±0,067 | 0,599±0,088 | 19,0±5,5 |
Метиленмочевина 1:1,5 | 0,108±0,081 | 0,486±0,096 | 0,406±0,032 | 19,1±14,3 |
ЦЛК | 0,129±0,039 | 0,479±0,183 | 0,391±0,194 | 22,8±6,8 |
НСР05 | 0,09 | 0,24 | 0,22 | 15,75 |
Рис. Параметры протекания фотосинтеза в листьях кукурузы перед вторым отбором (слева) и перед третьим отбором (справа)
Статистически значимые различия в содержании цинка между контролем и всеми вариантами опыта на протяжении всего времени проведения эксперимента отсутствовали. Содержание цинка в растениях сохранялось в среднем на уровне 45–60 мг/кг на второй, четвёртой и шестой неделе после закладки опыта. Только на фоне применения целлюлозно-лигнинного концентрата к концу эксперимента отмечалось сильное (но статистически незначимое) снижение содержание цинка — на 34,2% по отношению к контролю. Учитывая ухудшение ростовых показателей в этом варианте, снижение содержания цинка можно связать с неоднородностью условий роста растений (табл. 6).
6. Содержание цинка в вегетативной воздушно-сухой массе (среднее ± ст. отклонение) | ||||||
Вариант опыта | 1-й отбор | 2-й отбор | 3-й отбор | |||
мг/кг | % к контролю | мг/кг | % к контролю | мг/кг | % к контролю | |
Контроль | 52,2 | – | 53,4±11,1 | – | 55,2±20,1 | – |
Хелат цинка | 52,0 | –0,4 | 51,7±10,9 | –3,2 | 59,0±15 | 6,9 |
Метиленмочевина 1:1,125 | 45,1 | –13,6 | 47,1±1,5 | –11,8 | 61,2±6,0 | 10,9 |
Метиленмочевина 1:1,5 | 44,0 | –15,7 | 54,8±4,4 | 2,6 | 56,4±9,7 | 2,2 |
ЦЛК | 57,9 | 10,9 | 46,5±10,8 | –12,9 | 36,3±7,5 | –34,2 |
НСР05 | 16,63 | – | 15,84 | – | 23,28 | – |
Динамика выноса цинка аналогична динамике содержания этого элемента в растениях: значения по вариантам слабо отличались от контроля, и только на фоне применения целлюлозно-лигнинного концентрата к концу опыта отмечалось снижение интенсивности выноса (табл. 7). Вынос цинка закономерно возрастал по мере роста растений со 153–180 мкг/10 растений в начале опыта до 1136–2075 мкг/10 растений в конце опыта.
7. Вынос цинка на 10 растений (среднее ± ст. отклонение)
1-й отбор | 2-й отбор | 3-й отбор | ||||
мкг | % к контролю | мкг | % к контролю | мкг | % к контролю | |
Контроль | 153±18 | – | 773±238 | – | 1763±826 | – |
Хелат цинка | 169±33 | 110,5 | 668±157 | 86,4 | 1475±505 | 83,7 |
Метиленмочевина 1:1,125 + Zn | 158±16 | 103,3 | 623±46 | 80,6 | 1778±344 | 100,9 |
Метиленмочевина 1:1,5 + Zn | 181±18 | 118,3 | 703±100 | 90,9 | 2075±291 | 117,7 |
Целлюлозно-лигнинный концентрат + Zn | 167±15 | 109,2 | 583±220 | 75,4 | 1136±123 | 64,4 |
НСР05 | 38 | – | 307 | – | 874 | – |
Определение содержания подвижных форм цинка в субстрате показало отсутствие значимых различий по вариантам. Через 2 недели после закладки опыта содержание подвижного цинка в среднем составляло 1,8–2,0 мг/кг. К четвёртой неделе этот показатель незначительно вырос и составил 2,3–2,9 мг/кг. Следует отметить, что даже применение хелата цинка, в котором цинк находится в легкодоступной форме, не позволило увеличить содержание подвижных форм этого элемента в субстрате по сравнению с контролем. Это свидетельствует о том, что применяемая доза в 0,3 кг Zn/га не превышает фоновый уровень содержания цинка в субстрате и не позволяет наблюдать динамику трансформации цинка в подвижные формы из медленно действующих удобрений (табл. 8).
8. Содержание подвижного цинка в субстрате (среднее ± ст. отклонение) | ||||||
Вариант опыта | 1-й отбор | 2-й отбор | 3-й отбор | |||
мг/кг | % к контролю | мг/кг | % к контролю | мг/кг | % к контролю | |
Контроль | 1,77±0,21 | – | 2,77±0,19 | – | 2,95±0,86 | – |
Хелат цинка | 1,97±0,06 | 11,3 | 2,83±0,46 | 2,2 | 2,98±0,37 | 1,0 |
Метиленмочевина 1:1,125 | 1,87±0,15 | 5,6 | 2,87±0,76 | 3,6 | 2,90±0,21 | –1,7 |
Метиленмочевина 1:1,5 | 1,93±0,38 | 9,0 | 2,52±0,15 | 9,0 | 2,69±0,48 | –8,8 |
ЦЛК | 1,80±0,36 | 1,7 | 2,25±0,27 | –18,8 | 2,93±0,22 | –0,7 |
НСР05 | 0,48 | – | 0,78 | – | 0,89 | – |
Заключение. Проведённые испытания пролонгированных форм удобрений в дозах 0,3 кг цинка/га не позволили однозначно установить характер их влияния на рост и фотосинтетическую активность кукурузы. Положительный эффект, наблюдавшийся на ранних стадиях роста растений в вариантах с применением метиленмочевины, обусловлен кратковременным улучшением азотного питания. Применённые дозы не позволили перекрыть фоновый уровень цинка в субстрате, что затрудняло наблюдение трансформации цинка в доступную форму и его вынос растениями в динамике. На фоне применения целлюлозно-лигнинного концентрата отмечалось выраженное по сравнению с другими вариантами ухудшение ростовых показателей и снижение обеспеченности растений цинком. Однако эта отрицательная тенденция не превосходила вариабельность по опыту и, вероятнее всего, обусловлена случайными причинами. Полученные данные не свидетельствуют об отсутствие эффективности и пролонгированного эффекта у испытуемых удобрений. Для получения представительных результатов требуется увеличение дозы удобрений или использование в качестве субстрата материала с гораздо меньшим содержанием цинка.
Литература
1. Аристархов А. Н. Эколого-агрохимическая оценка эффективности применения цинковых удобрений под кукурузу на основных типах почв / А. Н. Аристархов, Т. А. Яковлева // Агрохимия. — 2016. — № 10. — С.20–37.
2. Влияние наночастиц железа, цинка, меди на некоторые показатели роста растений перца / Г. С. Нечитайло и др. // Российские нанотехнологии. — 2018. — Т. 13. — № 3–4. — С.57–63.
3. Доманский В. П. Дистанционное измерение параметров переменной флуоресценции растительных объектов / В. П. Доманский // Журнал прикладной спектроскопии. — 2018. — Т. 85. — № 3. — С.480–485.
4. Казнина Н. М. Журнал стресс-физиологии и биохимии / Н. М. Казнина, А. Ф. Титов // Влияние дефицита цинка и его избытка на рост и фотосинтез озимой пшеницы. — 2017. — Т. 13. — № 4. — С.88–94.
5. Минеев В. Г. Агрохимия: учебник / В. Г. Минеев, В. Г. Сычёв, Г. П. Гамзиков. — М.: Издательство ВНИИА им. Д. Н. Прянишникова, 2017. — 854 с.
6. Communications in Soil Science and Plant Analysis / J. Fu et al. // Classification research and types of slow controlled release fertilizers (SRFs) used: a review. — 2018. — Vol. 49. — No. 17. — P.2219–2230.
7. Meticulous Overview on the Controlled Release Fertilizers / S. I. Sempeho et al. // Advances in Chemistry. — 2014. — Vol. 2014. — P.1–16.
8. Nitrogen, phosphorus, calcium, and magnesium applied individually or as a slow release or controlled release fertilizer increase growth and yield and affect macronutrient and micronutrient concentration and content of field-grown tomato plants / J. C. Cole et al. // Scientia Horticulturae. — 2016. — Vol. 211. — P.420–430.
9. Wang H. Biologia plantarum / H. Wang, R. L. Liu, J. Y. Jin // Effects of zinc and soil moisture on photosynthetic rate and chlorophyll fluorescence parameters of maize. — 2009. — Vol. 53. — No. 1. — P.191–194.
The effect of slow-release fertilizers on maize growth and photosynthetic activity
Mukhina M. T., PhD Biol. Sc.
Borovik R. A., PhD Biol. Sc.
Lammas M. E.
The All-Russian Pryanishnikov Institute of Agrochemistry
127434, Russia, Moscow, Pryanishnikov str., 31/a
E-mail: elgen@mail.ru
The investigation took place at the laboratory of Testing Elements of Agro-technologies, Agrochemicals and Growth Regulators at the All-Russian Pryanishnikov Institute of Agrochemistry. The impact of Zn microfertilizers was tested on maize hybrid Nur. The fertilizers have long-term effect due to the spread of the microelement on slow-release methylene eurea and cellulose-lignin concentrate. Methylene eurea break down depends on the ratio of eurea to formaldehyde. Maize was selected for this experiment due to its good response to Zn fertilization. The experiment was conducted in phytotron. The crop was grown in a neutralized peat substrate. The following parameters were analyzed: contents of soluble Zn in the substrate and green mass, plant height and weight. Photosynthetic efficiency was evaluated by Pulse-Amplitude-Modulation (PAM) fluorometry. Substrate Zn was measured in the ammonium acetate buffer extract (pH = 4.8). Zn content in maize was tested by atomic absorption spectroscopy after dry ashing. The application of Zn chelate and methylene urea at a rate of 0.3 kg Zn ha-1 insignificantly increased Zn accumulation in maize green mass (by 2.2–10.9%). Zn increase was observed 6 weeks after fertilization. Positive effect of these fertilizers on maize growth was associated with a short-term improvement in nitrogen nutrition when using methylene eurea. Plant mass increase of 20.7–41.4% was observed 2 weeks after the application of methylene urea.
Keywords: slow-release fertilizer, maize, zinc, trace elements, methylene eurea, cellulose-lignin concentrate.
References
1. Aristarkhov A. N. Ekologo-agrokhimicheskaya otsenka effektivnosti primeneniya tsinkovykh udobreniy pod kukuruzu na osnovnykh tipakh pochv / A. N. Aristarkhov, T. A. Yakovleva // Agrokhimiya. — 2016. — No. 10. — P.20–37.
2. Vliyanie nanochastits zheleza, tsinka, medi na nekotorye pokazateli rosta rasteniy pertsa / G. S. Nechitaylo et al. // Rossiyskie nanotekhnologii. — 2018. — Vol. 13. — No. 3–4. — P.57–63.
3. Domanskiy V. P. Distantsionnoe izmerenie parametrov peremennoy fluorestsentsii rastitelnykh obektov / V. P. Domanskiy // Zhurnal prikladnoy spektroskopii. — 2018. — Vol. 85. — No. 3. — P.480–485.
4. Kaznina N. M. Zhurnal stress-fiziologii i biokhimii / N. M. Kaznina, A. F. Titov // Vliyanie defitsita tsinka i ego izbytka na rost i fotosintez ozimoy pshenitsy. — 2017. — Vol. 13. — No. 4. — P.88–94.
5. Mineev V. G. Agrokhimiya: uchebnik / V. G. Mineev, V. G. Sychev, G. P. Gamzikov. — Moscow: Izdatelstvo VNIIA im. D. N. Pryanishnikova, 2017. — 854 p.
6. Communications in Soil Science and Plant Analysis / J. Fu et al. // Classification research and types of slow controlled release fertilizers (SRFs) used: a review. — 2018. — Vol. 49. — No. 17. — P.2219–2230.
7. Meticulous Overview on the Controlled Release Fertilizers / S. I. Sempeho et al. // Advances in Chemistry. — 2014. — Vol. 2014. — P.1–16.
8. Nitrogen, phosphorus, calcium, and magnesium applied individually or as a slow release or controlled release fertilizer increase growth and yield and affect macronutrient and micronutrient concentration and content of field-grown tomato plants / J. C. Cole et al. // Scientia Horticulturae. — 2016. — Vol. 211. — P.420–430.
9. Wang H. Biologia plantarum / H. Wang, R. L. Liu, J. Y. Jin // Effects of zinc and soil moisture on photosynthetic rate and chlorophyll fluorescence parameters of maize. — 2009. — Vol. 53. — No. 1. — P.191–194.