УДК 633:631.811:[631.86+579.852.11]

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ГУМАТОВ И БАКТЕРИАЛЬНОГО УДОБРЕНИЯ БИОСТАР НА АККУМУЛИРОВАНИЕ РАСТЕНИЯМИ СЕЛЕНА, ЦИНКА И МЕДИ НА ФОНЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ

Н.А. ГОЛУБКИНА1, С.П. ЗАМАНА2, М.М. ТАРЕЕВА1, В.Ю. МУХОРТОВ1, В.Ф. ПИВОВАРОВ1

В полевых условиях на растениях капусты японской, лука-порея и чеснока изучали видовые и сортовые особенности накопления Se, Zn и Cu из почвы и продуктивность растений при использовании гумата и препарата Биостар. Показаны неоспоримые преимущества бактериального препарата, применение которого позволяет максимально увеличить поступление микроэлементов в растения.

Ключевые слова: гумат, Биостар, селен, цинк, медь, Brassica japonica, Allium porrum, Allium sativum L.

 

Получение экологически чистой продукции (так называемая «organic food») с высокой пищевой ценностью (в частности, в овощеводстве — с высоким содержанием микроэлементов и витаминов) составляет важнейшую задачу современного агропроизводства. Для ее решения предпринимаются меры по снижению количества используемых минеральных удобрений, более широкому применению стимуляторов роста, повышению эффективности питания растений за счет увеличения фертильности почвы и биодоступности микроэлементов.
К перспективным приемам здесь следует отнести использование природных комплексонов (гуматов, цеолитов) (1), фитогормонов (2) и почвенных микроорганизмов (3). Гуминовые вещества — наиболее распространенные естественные лиганды, обеспечивающие структурирование почвы, повышение ее водоудерживающей способности, ускорение усвоения микронутриентов растениями и прорастания семян, активацию и развитие микрофлоры (4), способствующие повышению фертильности почвы (5). Предполагают, что гуминовые кислоты могут также влиять на фотосинтез и дыхание, проявлять гормоноподобную активность (1).
Колонизация гумуса микрофлорой почвы (как за счет использования гуминовых кислот, так и при внесении микроорганизмов в почву) обеспечивает образование биологически доступных для растений водорастворимых форм кальция, фосфора и железа; снижается испарение воды, что особенно важно для почв с низким содержанием глины и песчаных почв, неспособных удерживать воду.
В то же время использование гуминовых кислот осложняется их гетерогенностью (6), а применение микроорганизмов требует тщательной оценки получаемого положительного эффекта.
Целью настоящего исследования было сравнение влияния гумата натрия и микробиологического удобрения Биостар (на основе Bacillus sp.) на аккумулирование селена, меди и цинка у овощных культур на фоне использования органических удобрений.
Методика. Объектами исследования (Московская обл., 2007-2008 годы) служили следующие овощные культуры: капуста японская Brassicajaponica L. сортов Mizuna, Shiroguki Kyona (Русалочка) и Бансэи Маруба Мибуна, лук-порей Alliumporrum L. сорта Карантанский и чеснок Alliumsativum L. сорта Петровский.

1. Элементный состав гу-мата натрия (г. Крассноярск)

Элемент

Содержание, мг/г

Al

3,520

Ca

11,110

K

0,049

Mg

1,600

Na

15,530

Sr

0,170

Ba

0,126

Si

0,520

B

0,020

Zn

0,050

Cu

0,020

Ba

0,126

Fe

7,450

Co

0

Mo

0

V

0

Ti

0

Zr

0

Hg

0,00003

As

0,00050

Cd

0

Pb

0

Ni

0

Растения выращивали на дерново-подзо-листой почве (площадь участков — по 50 м2) с внесением конского навоза из расчета 0,5 кг/м2 по схеме: I вариант — контроль (без обработки), II и III варианты — с дополнительным внесением перед посадкой соответственно гумата натрия (5 % раствор из расчета 3-6 л/га, состав см. табл. 1) и препарата Биостар («Agrostar S.a.», Бельгия) (из расчета 1 кг/м2). Бактериальное удобрение Биостар состоит из мелкоизмельченной соломы (75 %), минерального комплекса, содержащего N, P и K в соотношении 4:4:4 (24 %) и комплекса селективных микроорганизмов Bacillussp. — 5x106КОЕ/г (1 %).
Урожай капусты японской убирали в середине июля, лука-порея и чеснока — в конце августа. Луковицы чеснока анализировали на содержание микроэлементов без предварительной обработки, растения остальных культур перед анализом высушивали при комнатной температуре до постоянной массы и гомогенизировали. В почве и растениях определяли содержание селена — флуорометрически на флуориметре MPF-2A (Япония) (7), других микро- и макроэлементов — методом атомно-абсорбционной спектрометрии с использованием прибора Analyst 200 («Perkin Elmer», США) (8).
Статистическую обработку полученных данных осуществляли с использованием критерия Стьюдента.
Результаты. На всех участках после внесения конского навоза почва характеризовалась очень высоким содержанием подвижного фосфора и обменного калия (табл. 2), что связано с использованием органического  удобрения. Содержание кальция, магния, меди, цинка и селена было в пределах фоновых значений.

 

 

 

 

 

 

2. Агрохимическая характеристика дер-ново-подзолистой почвы опытных участков после внесения органического удобрения (конский навоз, 0,5 кг/м2; Московская обл., 2007-2008 годы)

Показатель

Значение

фактическое, Х±х

фоновое

рН

6,5±0,1

4,5-6,5

Р2О5, мг/100 г

918±41

5-10

К2О, мг/100 г

449±121

7-12

NО3, мг/100 г

6,3±3,3

Отсутствует

Са, мг-экв/100 г

7,8±1,6

5-10

Mg, мг-экв/100 г

2,0±0,4

2-3

Cu, мг/100 г

29,1±11,3

27

Zn, мг/100 г

62,4±22,7

50

Se, мкг/кг

224±32

210-270

Гумат и бактериальное удобрение эффективно повышали урожай у изученных культур, однако проявляли при этом значительную видоспецифичность. Так, на чесноке применение гумата и Биостара давало практически одинаковую прибавку массы луковиц, составившую около 70 %, в то время как масса растений капусты японской и лука-порея достоверно различалась во II и III вариантах (P < 0,001) (табл. 3). Ее наибольшее увеличение по сравнению с контролем наблюдали при использовании удобрения Биостар: в 2,5 раза — на капусте японской и в 3,1 раза — на луке-порее.
Накопление Se, Zn и Cu для всех исследованных культур под влиянием гумата и удобрения Биостар также усиливалось. При этом аккумулирование селена в наименьшей степени определялось используемым удобрением (превышение контрольной величины в 1,07-1,37 раза). Различия по накоплению Se между II и III вариантами для растений чеснока и капусты японской было недостоверно (P > 0,5), в то время как для лука-порея отмечали лишь тенденцию к увеличению содержания указанного микроэлемента в III варианте по сравнению со II (P < 0,5).
Отметим, что положительное действие микроорганизмов почвы на накопление селена растениями описано в связи с возможностью фиторемедиации загрязненных почв (9). По нашим данным, бактериальные удобрения можно использовать для повышения содержания селена в овощах, учитывая сортовые различия по этому признаку (рис.). Так, при сравнении трех сортов капусты японской мы выявили достоверно более высокую способность сорта Русалочка аккумулировать селен (P < 0,001) по сравнению с сортами Мибуна и Mizuna. В то же время сорт Мибуна характеризовался наибольшей отзывчивостью на применение как гумата, так и бактериального удобрения Биостар.


Аккумулирование Se растениями разных сортов капусты японской в контроле (а), при использовании гумата (б) и бактериального удобрения Биостар (в) (Московская обл., 2007-2008 годы).

Существенно более значительными оказались изменения в накоплении растениями Zn и Cu по вариантам опыта. Так, для цинка при внесении гумата в почву содержание почти не изменилось (увеличение в 1,00-1,20 раза), при использовании Биостара — возросло по срав-нению с контролем в 1,24-2,46 раза. По меди у гумата эффект также был существенно меньше, чем у Биостара (P < 0,001): рост содержания микроэлемента — соответственно в 1,07-1,73 и 1,80-8,50 раза по сравнению с контролем. Кроме того, из изучаемых культур в обычных условиях вегетации лук-порей проявлял себя как аккумулятор одновременно цинка и меди (содержание этих элементов было соответственно в 3 и 10 раз больше, чем, например, в растениях капусты японской).
Обращают на себя внимание существенные видовые различия в накоплении микроэлементов под действием использованных удобрений. Наиболее значительные изменения содержания Se по сравнению с контролем при воздействии Биостара наблюдали у растений лука-порея (в 1,34 раза), Zn — у капусты японской (в 2,46 раз), Cu — у капусты японской (в 8,50 раз) и чеснока (в 6,30 раза) (у лука-порея содержание Cu увеличилось всего в 1,80 раза).
На фоне увеличения массы растения при применении гумата и Биостара изменялось не только содержание микроэлементов, но и их соотношение, которое во всех случаях стремилось к целым значениям (см. табл. 3). Однако только в вариантах с использованием удобрения Биостар были получены числа Фибоначчи, то есть достигались оптимальные условия выращивания, что обеспечивало высокую массу растений. Принцип золотого сечения в растениеводстве подробно исследован лишь на примере филлотаксиса (10) и никогда ранее не применялся для оценки природной симметрии в аккумулировании микроэлементов.

3. Содержание микроэлементов и масса растения у изученных культур под влиянием гумата и бактериального удобрения Биостар на фоне применения органического удобрения (X±x, Московская обл., 2007-2008 годы)

Показатель

Вариант

Капуста японская, сорт Mizuna

Лук-порей, сорт Карантанский

Чеснок, сорт Петровский

Масса одного растения, г (кратность)

I

208±43

31±8

23±5

II

367±30

71±7

40±2* (1,73)

III

520±48

95±8

39±2*

Se, мкг/кг сухой массы (кратность)

I

168±15

135±10

173±15

II

179±15 (1,07)

171±14

237±19 (1,37)

III

185±16

181±15

206±18 (1,19)

Zn, мг/кг сухой массы

I

65±5

182±11

33±4

II

74±6

183±12

37±4

III

160±9

226±17

61±5

Cu, мг/кг сухой массы (кратность)

I

19±4

242±17

11±1

II

25±3

258±18

19±1 (1,73)

III

162±8

436±17

69±3 (6,30)

1000 Se:Zn:Cu

I

9:3:1

2:3:4

16:3:1

II

7:3:1

7:7:10

13:2:1

III

1:1:1

1:1:2

3:1:1

П р и м е ч а н и е. I вариант — контроль, II и III — обработка соответственно гуматом и бактериальным препаратом Биостар (во всех вариантах фон — органическое удобрение). Масса одного растения: для капусты японской и лука-порея — сухая, для чеснока — сырая.
* Р < 0,001 по сравнению с контролем.

Таким образом, сравнение эффективности использования гумата и бактериального удобрения Биостар на капусте японской, луке-порее и чесноке указывает на неоспоримые преимущества препарата Биостар, позволяющего достичь наибольшую массу растений и улучшение состава микроэлементов в продукции.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. P e n a - M e n d e z  E.M.,  H a v e l  J.,  P a t o c k a  J. Humic substances-compounds of still unknown structure:applications in agriculture, industry, environment and biomedicine. J. Appl. Biomed., 2005, 3: 13-24.
2. Х р ы к и н а  Ю.А.,  Г о л у б к и н а  Н.А.,  Н и к у л ь ш и н  В.П.,  Г р и г о р ь я н ц  И.К.,  Б о г а ч е в  В.Н. Аккумулирование селена чесноком AlliumsativumL. Вест. РАСХН, 2007, 5: 32-33.
3. L a r s e n  E.H.,  L o b i n s k i  R.,  B u r g e r - M e y e r  K. e.a. Limitations in the use of commercial humic acids in water and soil research. Environ. Sci. Technol.,1986, 20: 904-911.
4. S e n e s i  N.,  M i a n o  T.M.,  P r o v e n z a n o  M.R.,  B r u n e t t i  G. Characterization, differentiation and classification of humic substances by fluorescence spectroscopy. Soil Sci., 1991, 152: 259-271.
5. B u c k a u  G.,  H o o k e r  P.,  M o u l i n  V. e.a. Versatile components of plants, soils and water. In: Humic substances /E.A. Ghabbour, G. Davies (eds.). RSC, Cambridge, 2000.
6. M a l c o l m  R.E.,  M a c C a r t h y  P. Limitations in the use of commercial humic acids in water and soil research. Environ. Sci. Technol.,1986, 20: 904-911.
7. A l f t h a n  G.V. A micromethod for the determination of selenium in tissues and biological fluids by single-test-tube fluorimetry. Anal. Chim. Acta, 1984, 65: 187-94.
8. ГОСТ 30178-96. Сырье и продукты пищевые. Атомно-абсорбционный метод определения токсичных элементов. М., 2003.
9. S l o t h  J.J.,  S c h o l t e n  O.,  K i k  C. Uptake and speciation of selenium in garlic cultivated in soils amended with symbiotic fungy (mycorrhiza) and selenate. Anal. Bioanal. Chem., 2006, 385(6): 1098-1108.
10. Ш е л е п и н  Л.А. Золотая пропорция и ее роль в организации природных систем. СПб, 2002: 365-389.

 

COMPARATIVE EVALUATION OF HUMATE AND BACTERIAL FERTILIZER BIOSTAR EFFECT ON SELENIUM, ZINC AND COPPER ACCUMULATION AGAINST THE BACKGROUND OF ORGANIC FERTILIZERS UTILIZATION

N.A. Golubkina1, S.P. Zamana2, M.M. Tareeva1, V.Yu. Mukhortov1, V.F. Pivovarov1

In the field conditions the specific and varietal features of Se, Zn and Cu accumulation from soil and plant productivity during utilization of humate and Biostar preparation were investi-gated in Brassica japonica, Allium porrum and Allium sativum L. plants. The authors shown the un-questionable advantage of bacterial preparation, which permit to raise maximum the microelements accumulation in plants and the harvest of improved cultures.

Key words: humate, Biostar, selenium, zinc, copper, Brassica japonica, Allium porrum, Allium sativum L.

1Центр «Биоинженерия» РАН,
117312 г. Москва, просп. 60-летия Октября, 7, корп. 1,
e-mail: rynatalia@yandex.ru, ekochieva@yandex.ru;
2ГНУ Всероссийский НИИ селекции и семеноводства
овощных культур Россельхозакадемии,

143080 Московская обл., Одинцовский р-н, пос. Лесной городок,
e-mail: pishnaya_o@mail.ru

Поступила в редакцию
25 ноября 2009 года

 

Оформление электронного оттиска

назад в начало