Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,737

ОЦЕНКА ПРОДУКЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ ОВСА В УСЛОВИЯХ ВНЕСЕНИЯ ГУМАТОВ КАЛИЯ И НАТРИЯ НА ПОРОДНЫЙ ОТВАЛ

Макеева Н.А. 1
1 ФГБУН Институт экологии человека СО РАН
Установлено благоприятное влияние гуматов на ростовые процессы растений, а также формирование почвенной структуры в условиях нарушенных горными разработками земель. Поэтому применение гуматов для восстановления техногенных элювиев является актуальным. В статье представлены результаты изучения влияния гуматов натрия и калия,полученных из типичного бурого угля («рядовой») и его естественно-окисленной формы («сажистый») Кайчакского месторождения Канско-Ачинского бассейна, пласт Итатский в качестве стимуляторов роста овса, выращенного на породном отвале угольного разреза «Кедровский». Проведенные исследования показали, что внесение гуматовNa, полученных из рядового бурого угля, в концентрациях 0,005 и 0,01 % оказывает максимальный стимулирующий эффект на площадь листьев в течение вегетации,максимальные показатели структуры урожая выявлены привнесении гумата натрия в концентрации 0,005 %.
структура урожая
площадь листьев
овес
угольный разрез
породный отвал
гумат натрия
гумат калия
бурый уголь
1. Егорова Е.Ю. Эффективность препаратов на основе гуминовых кислот торфа под сельскохозяйственные культуры в условиях луговой степи Алтайского края: автореф. дисс. … канд. с.х. наук. – Барнаул, 2000. – 18 с.
2. Жеребцов С.И., Исмагилов З.Р., Неверова О.А., Корниясова Н.А., Соколов Д.А. Гуминовые вещества бурых углей и перспективы их применения в рекультивации техногенно нарушенных земель // Разработка комплекса технологий рекультивации техногенно нарушенных земель: материалы Всероссийской научной конференции (Кемерово, 10 – 12 ноября, 2011г.). – Кемерово, 2011. – С. 20 – 23.
3. Жеребцов С.И., Малышенко Н.В., Лырщиков С.Ю., Исмагилов З.Р., Неверова О.А., Соколов Д.А., Лапшинов Н.А., Пакуль В.Н., Исачкова О.А. Функциональный состав гуматов бурого угля и их стимулирующая активность // Междунар. научно-практ. конф. Комплексный подход к использованию и переработке угля. – Душанбе, 2013. – С. 96 – 97.
4. Карманова И.В. Математические методы изучения роста и продуктивности растений. – М.: Наука, 1976. – 221 с.
5. Кобланова О.Н. и др. Получение удобрений на основе водорастворимых гуминовых кислот и их влияние на сельскохозяйственные растения // Новости науки Казахстана. – 2008. – Вып. 2. – С. 133 – 138.
6. Корниясова Н. А., Неверова О.А., Жеребцов С.И., Исмагилов З.Р. Использование гуматовNa и K как стимуляторов роста овса в условиях породного отвала угольного разреза «Кедровский» // Разработка комплекса технологий рекультивации техногенно нарушенных земель: материалы Всероссийской научной конференции (Кемерово, 10 – 12 ноября, 2011г.). – Кемерово, 2011. – С. 75 – 77.
7. Костенков Н. М., Ознобихин В.И. Биологическая рекультивация пород угольных отвалов. – Владивосток: Дальнаука, 2007. – 99 с.
8. Патент 2275779 Российская Федерация, МПК A01B79/02 (2006.01). Способ воссоздания продуктивности нарушенных горными работами земель с использованием гуминовых препаратов / Крупская Л.Т., Бычев М.И., Петрова Г.И., Саксин Б.Г., Крупский В.Т., Бубнова М.Б., Левинзон Ю.А., Гула К.Е.; заявитель и патентообладатель Ин-т горного дела Дальневосточного отд. РАН. – 2004131112/12; заявл. 25.10.2004; опубл. 10. 05.2006.
9. Шотт, П.Р. Биологическая фиксация азота в однолетних агроценозах лесостепной зоны западной Сибири: афтореф. дис. докт. с.-х. наук. – Барнаул, 2007. – 38 с.
10. Neverova O.A., Mosiyachina N.N., Zherebtsov S.I., Ismagilov Z.R. Estimation of the influence of humic preparations on the growth and harvest of peas on chernozem of Kuzbass // Modern problems of the scientist and education. – № 6. – 2012 – http://www.science-education.ru/en/106-7519.
Для успешного развития растений, поселяющихся на отвалах и терриконах, необходимо их сбалансированное питание. Внесение минеральных удобрений на щебнистых породах не рационально, так как они все будут смыты в нижнюю часть терриконов и станут недоступны. Использование традиционных органических удобрений (навоза, торфокомпостов) затруднено из-за технологической невозможности их внесения на крутых склонах. В идеальном случае удобрение для таких условий должно представлять собой массу, содержащую полезные вещества, входящие в мелкоземистую часть, которую легко можно было бы транспортировать и вносить в жидкой суспензионной форме. При таком внесении мелкозем концентрируется на нижней стороне щебнистых отдельностей, в местах стыка их граней, и закрепляется корневой системой растений. Питательные вещества такого удобрения должны постепенно мобилизоваться и удерживаться под воздействием микроорганизмов, легко передаваться высшим растениям. Желательно, чтобы они содержали и стимулирующие компоненты для прорастания семян и развития растений вещества типа гуматов[7].

Применение гуминовых кислот оказывает максимальное благоприятное влияние на процесс зарастания угольных отвалов шахт, развитие посттехногенных почвообразовательных процессов, что способствует ускорению формирование на отвалах плодородного слоя почв. Существенное влияние гуматы оказывают на водно-физические и физико-химические свойства почвы (повышают влагоёмкость легких почв, улучшают порозность и водопроницаемость тяжелых почв и др.), увеличивают урожайность зерновых, кормовых и овощных культур и повышают сопротивляемость растений к болезням, заморозкам и засухе[1; 3; 5; 10].

Установлено благоприятное влияние гуматов на ростовые процессы растений, а также формирование почвенной структуры в условиях нарушенных горными разработками земель [2; 6; 8].  

Цель данной работы заключается в  изучении влияния различных концентраций гуматов натрия и калия на площадь листьев и урожайность  растений овса в условиях породного отвала угольного разреза «Кедровский».

Объекты и методы

Объектом  исследований является типичный бурый уголь группы Б2 («рядовой») Кайчакского месторождения Канско-Ачинского бассейна, пласт Итатский основной (КБР) и естественно-окисленная форма данного угля, называемая далее «сажистый» (КБС), являющаяся отходом угледобычи. Из образцов углей КБР и КБС наработаны образцы гуматов натрия (HumNa) и калия (HumK). Полученныегуматы обладают различным структурно-групповым составом.  Естественно-окисленная форма угля и полученные из нее гуматы имеют более ароматический характер и большее содержание фенольных гидроксилов. Содержание гуминовых кислот в полученных образцах представлено в табл.1.

Таблица 1

Содержание гуминовых кислот в исследуемых гуматахNa и K

Образец

Фактическое содержание гуминовых кислот, г/л

Выход гуминовых кислот, % (масс.) от исходного угля

HumK КБР

35,00

9,10

HumNa КБР

34,05

9,31

HumK КБС

196,8

79,38

HumNa КБС

193,8

78,81

 

Модельный эксперимент заложен на железнодорожном внешнем отвале «Южный» угольного разреза «Кедровский». Возраст отвала 25 – 30  лет, проведен комплекс работ по его планировке. Для исследования выбраны участки, лишенные растительности. Повторность деляночного опыта – 3-х кратная. Поливы гуматами проводили 2 раза за вегетацию – в середине июня и июля. Из исходных гуматов готовили водные растворы с концентрацией 0,01 и 0,005 %. Объем вносимых растворов составлял 7 л/м3.

            Пробные площадки (ПП) площадью 1 м2  разбиты по следующей схеме: 1) контроль (полив водой); 2) HumNa (р) 0,01%; 3) HumNa (р) 0,005%; 4) HumNa (с) 0,01%; 5) HumNa (с) 0,005%; 6) HumК (р) 0,01%; 7) HumК (р) 0,005%; 8) HumК (с) 0,01%; 9) HumК (с) 0,005% (р – гуматы, полученные из рядового бурого угля; с – гуматы, полученные из сажистого бурого угля).

В качестве модельного растения использовали овес сорта «Ровесник». Эффективность внесения гуматов оценивали по динамике площади листьев и структуре урожая овса.

Площадь листьев определяли по формуле [4]:

Aл = N × aл, где N – число листьев растения, aл – средняя площадь листа

aл= В × Б, где В – ширина листа у основания, Б – длина листа

В конце вегетационного периода проведен анализ структуры урожая:  количество зерен с 1 растения, масса 1000 зерен, масса зерен с 1 растения.

Обработка экспериментальных данных проведена с использованием статистического пакета Statistica 6.0.

Результаты и их обсуждение

К важным показателям, определяющим урожайность растений, относится величина площади листьев и динамика ее формирования. Формирование наибольшей биомассылистьев является результатом высокой фотосинтетической активности. Ее учет на протяжении вегетации позволяет прогнозировать урожай растений [4]. Площадь листовой поверхности является одним из показателей достаточно полно отражающим условия развития растений. Оптимальное развитие листовой поверхности зависит от условий влагообеспеченности и комплекса агротехнических мероприятий.

Известно, что высокие урожаи сельскохозяйственных культур можно получить только в посевах, динамично формирующих оптимальную площадь листьев, способную к активной работе в течение длительного времени вегетации.

Анализ полученных результатов за два года показал, что в течение вегетации данный показатель при внесении гуматов, как правило, выше, чем в контроле (рис. 1). Максимальная средняя площадь листьев 27 июня отмечена при внесении гуматаNa (р) 0,005% и гумата К (с) в разных концентрациях (выше контроля на 48 – 56%).  Максимальные значения площади листьев за два года отмечены 7 июля. Однако в данный и следующий период исследования площадь листьев при внесении гуматов, как правило, находится на уровне контроля либо ниже. Превышение контрольных значений отмечено 17 июля при внесении гуматаNа (р) в разных концентрациях  – 15 и 22 %, соответственно. В конце периода вегетации максимальная площадь листьев наблюдалась на ПП 2, 4, 5 и 8 (выше контроля, в среднем, на 30 – 40%).

площадь листьев, 11-12

Примечание: 1 – контроль (полив водой); 2 – гуматNa (р) 0,01%; 3 – гуматNa (р) 0,005%; 4 – гуматNa (с) 0,01%; 5 – гуматNa (с) 0,005%; 6 – гумат К (р) 0,01%; 7 – гумат К (р) 0,005%; 8 – гумат К (с) 0,01%; 9 – гумат К (с) 0,005%

Рис. 6. Динамика площади листьев (средние данные за 2 года)

К концу роста и развития растений результатом их фотосинтетической деятельности через цепь превращения веществ и энергии является определенный потенциал продуктивности, мерой которого считается урожай.Доказано положительное влияние гуминовых препаратов на урожайность зерновых культур. Считается, что при воздействии биопрепаратов дополнительно усвоенный азот преимущественно поступает в репродуктивные органы растений с пропорциональным увеличением их массы, в результате чего существенно возрастает урожай зерна [9].

Анализ экспериментальных  данных показал, что внесение гуматов способствует увеличению основных показателей структуры урожая – количества зерен с одного растения, массы зерен с одного растения и массы 1000 зерен (табл. 2). Так масса зерен с 1 растения на ПП 3 (внесение гуматаNa (р) 0,005%) превышает контроль в 3 раза. На остальных ПП отличия от контроля составляют 3 – 60%. Максимальная масса 1000 зерен отмечена на ПП 5 (при внесении гуматаNa (р) 0,005%) и превышает контроль на 62 %. Наибольшее среднее количество зерен с 1 растения наблюдается на ПП 3 (превышает контроль на 56%).

Таблица 2

Структура урожая овса

ПП

Масса зерен с   1 растения

Количество зерен с 1 растения

Масса 1000 зерен

1

контроль (полив водой)

0,037±0,004

2,03±0,12

16,08±0,53

2

гуматNa (р) 0,01%

0,051±0,008

2,15±0,15

23,94±0,37

3

гуматNa (р) 0,005%

0,111±0,004

3,16±0,14

21,21±0,53

4

гуматNa (с) 0,01%

0,048±0,004

2,30±0,13

20,01±3,78

5

гуматNa (с) 0,005%

0,048±0,004

2,13±0,08

26,06±0,65

6

гумат К (р) 0,01%

0,043±0,005

2,15±0,15

19,88±0,88

7

гумат К (р) 0,005%

0,038±0,003

1,97±0,08

19,35±0,56

8

гумат К (с) 0,01%

0,059±0,005

2,45±0,15

24,48±4,21

9

гумат К (с) 0,005%

0,051±0,003

2,13±0,09

22,65±1,93

Заключение

Проведенные исследования показали, что внесение гуматов натрия и калия, изготовленных из типичного бурого угля («рядовой») и его естественно-окисленной формы («сажистый») Кайчакского месторождения Канско-Ачинского бассейна оказывает положительное влияние на увеличение площади листьев и основных показателей структуры урожая овса. В течение вегетации максимальная площадь листьевнаблюдалась при внесениигуматовNa, полученных из рядового бурого угля, в концентрациях 0,005 и 0,01 %. Более  интенсивное развитие листового аппарата овса, в свою очередь, положительно сказывается на развитии урожая. Максимальные отличия от контроля по показателям структуры урожая отмечены при внесении того же гумата в концентрации 0,005 %.

Рецензенты:

Куприянов А.Н, д.б.н., профессор, заведующий отделом «Кузбасский ботанический сад»  ФГБУН Института экологии человека СО РАН, г. Кемерово;

Неверова О.А., д.б.н., профессор, заведующая лабораторией экологического биомониторинга ФГБУН Института экологии человека СО РАН, г. Кемерово.



Библиографическая ссылка

Макеева Н.А. ОЦЕНКА ПРОДУКЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ ОВСА В УСЛОВИЯХ ВНЕСЕНИЯ ГУМАТОВ КАЛИЯ И НАТРИЯ НА ПОРОДНЫЙ ОТВАЛ // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 6.;
URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=16679 (дата обращения: 23.08.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252