Московский экономический журнал 2/2021

Posted by redaktor
image_pdfimage_print

УДК 332.3

DOI 10.24412/2413-046Х-2021-10124

Перспективный способ восполнения жизненно-важных микроэлементов в кормовых травах

Perspective method of replenishing essential trace elements in fodder herbs

Замана Светлана Павловна, доктор биологических наук, профессор кафедры земледелия и растениеводства ФГБОУ ВО «Государственный университет по землеустройству» (105064 Россия, ул. Казакова, д.15), ORCID: https:// orcid.org/0000-0001-7927-364X

Бойценюк Леонид Иосифович, доктор сельскохозяйственных наук, заведующий кафедрой земледелия и растениеводства ФГБОУ ВО «Государственный университет по землеустройству» (105064 Россия, ул. Казакова, д.15), ORCID: https:// orcid.org/0000-0002-6098-0755

Сорокина Ольга Анатольевна, кандидат экономических наук, доцент кафедры землеустройства ФГБОУ ВО «Государственный университет по землеустройству» (105064 Россия, ул. Казакова, д.15) ORCID: https:// orcid.org/0000-0002-6149-1195

Ананичева Екатерина Павловна, кандидат экономических наук, доцент кафедры землеустройства ФГБОУ ВО «Государственный университет по землеустройству» (105064 Россия, ул. Казакова, д.15) ORCID: https:// orcid.org/0000-0002-6638-4604

Zamana S.P., svetlana.zamana@gmail.com

Boitsenuck L.I., leoboj@yandex.ru

Sorokina O.A., Sorokinaoa81@gmail.com

Ananicheva K.P., tep_07@mail.ru

Аннотация. В статье приводятся результаты микрополевого опыта на дерново-подзолистой почве Московской области по обогащению жизненно-важными микроэлементами – медью, цинком и кобальтом злаково-бобовых трав (клевер луговой с тимофеевкой луговой) с помощью внесения в почву биологически активных удобрений, содержащих новый стандарт гуминового удобрения с минимальным балластом (энергены) и микроэлементы.  Результаты опыта показали, что при внесении таких удобрений происходит увеличение содержания подвижных форм микроэлементов в почве, что, в свою очередь, позволяет получать обогащенные медью, цинком и кобальтом натуральные корма для животных, причем содержание изучаемых микроэлементов в выращенных травах практически соответствовало рекомендуемой потребности в данных элементах в кормовых растениях для крупного рогатого скота.

Summary. The article considers the results of a microfield experiment, conducted on the sod-podzolic soil of the Moscow region, aimed to replenish cereal and bean herbs (meadow clover, cattail grass) with essential trace elements — copper, zinc and cobalt — by introducing into the soil biologically active fertilizers containing a new type of organic fertilizer with the minimum ballast (energens) and trace elements. The empirical data revealed the increase in the content of mobile forms of trace elements in the soil after such fertilizers treatment, that, in turn, resulted in the enrichment of natural forages for animals with copper, zinc and cobalt. The content of studied trace elements in planted herbs practically corresponded to the requirements of these trace elements recommended to cattle fodder plants.

Ключевые слова: медь, цинк, кобальт, энергены, клевер луговой, тимофеевка луговая.

Keywords: copper, zinc, cobalt, energens, meadow clover, cattail grass.

Введение

В последние десятилетия интенсивного развития химизации сельского хозяйства восполнение макро – (азота, фосфора, калия) и микроэлементов (цинка, меди, бора, кобальта, марганца, молибдена) в большинстве случаев происходило в форме минеральных удобрений, представляющих собой в основном физиологически кислые соли неорганических кислот. В естественных же экосистемах вынесенные растениями из почвы биогенные элементы возвращаются в нее с растительными и животными остатками в форме солей органических кислот (как простых, так и сложных, например, аминокислот), а также других органических соединений. Поэтому, если учитывать законы природы, высокоорганизованная система соединений углерода, водорода, кислорода и азота (углеводы и белки), должно являться главным механизмом поддержания почвенного плодородия.

Для повышения плодородия любых почв необходимо внесение различных органических веществ  (навоза, компостов, торфа и др.),  расширение посевов дополняющих друг друга растений – и злаковых, и бобовых, а также поддержание биологической активности почв для производства углекислоты, необходимой для эффективного фотосинтеза и биологической фиксации азота. Без постоянного образования углекислоты при минерализации органических веществ в почвах и при дыхании организмов ее запасы исчерпались бы очень быстро. В этом заключается главенствующая роль органических удобрений, особенно навоза, и травосеяния. Для получения высоких урожаев с хорошим качеством продукции растение должно быть обеспечено всеми необходимыми биогенными элементами в определенных соотношениях.

В нашей стране в настоящее время при ограниченности всех видов ресурсов, в том числе органических и минеральных удобрений, для поддержания плодородия почв и получения качественной растениеводческой продукции, необходимы такие системы земледелия, которые бы обеспечивали воспроизводство и баланс органического вещества почвы.

Исследования последних десятилетий [1] показали, что традиционные микроудобрения, представляющие собой неорганические соли микроэлементов, по своей эффективности как удобрения уступают органическим соединениям микроэлементов.   

 Одним из перспективных направлений при выращивании сельскохозяйственных культур, в том числе и кормовых трав, является применение биологически активных веществ, которые влияют на фотосинтез и активизируют поступление макро- и микроэлементов в растения. К таким соединениям, характерным для плодородных почв, относятся гуматы. Стимулирующее действие гуминовых кислот на растения изучалось многими исследователями [2-4]. Гуматы – это сложная смесь высокомолекулярных органических веществ, являющихся продуктами грибного и микробиологического разложения остатков растений с продуктами разложения самих микроорганизмов и грибов [4]. В состав гуматов входит 16 — 20 аминокислот, в том числе аспарагиновая и глютаминовая кислоты, глицин, метионин, валин, цистин и др., поэтому они являются хорошей «пищевой добавкой» для почвенных микроорганизмов. Набор аминокислот и их количественные соотношения в гуматах близки к аминокислотному составу растений и микроорганизмов. Внесение гуминовых кислот в виде сильно разбавленных растворов (0,001 %) увеличивает в почвенных культурах рост корней и наземной части растений [5]. При взаимодействии гуминовых кислот с растворами солей микроэлементов образуются хелатные комплексы. Получаемые таким образом биологически активные удобрения имеют принципиально новый механизм отдачи микроэлементов в почве – только в обмен на ионы, содержащиеся в ней или выделяемые корнями растений. При однократном внесении в почву данные удобрения отдают микроэлементы растениям постепенно (в течение 4 — 5 лет), поэтому не должна быть опасной передозировка жизненно-важных микроэлементов.

При применении биологически активных гуминовых хелатных удобрений происходят такие воздействия на почву, как увеличение в них содержания жизненно-важных химических элементов и превращение недоступных для растений форм соединений в доступные, улучшение структуры и аэрации почв, увеличение водоудерживающей способности, стимулирование роста почвенной микрофлоры и ускорение минерализации органических веществ.

Воздействие данных удобрений на растения заключается в том, что увеличивается жизнеспособность семян и их прорастание, стимулируется рост корней и побегов, уменьшается поступление в растения тяжелых металлов, повышается устойчивость растений к заболеваниям,  укорачивается период развития растений и улучшается качество урожая.

Принципиально новым этапом применения гуминовых удобрений в сельском хозяйстве является появление энергенов. Энергены – это новый стандарт гуминового удобрения с минимальным балластом, с наиболее высоким содержанием биологически активных веществ и гарантированными стабильными свойствами, которые обеспечивают точные дозировки и прогнозируемый высокий эффект действия [6]. Их получают способом твердофазной конверсии природных гуминовых кислот в процессе механической активации смеси угля с твердыми щелочами.

Для почв, где микроэлементный баланс нарушен в сторону их низких содержаний, простое использование гуматов может не дать ожидаемого эффекта  увеличения транспортирования микроэлементов из почвы в растения. Только хелаты гуминовых кислот с микроэлементами решают данную проблему.  В хелатах гуминовых кислот с микроэлементами углерод представлен биологически активным энергеном и содержание микроэлементов может быть в 10 — 100 раз выше, чем в гуматах, получаемых обычным способом с помощью жидких щелочей, что позволяет во много раз снизить их расход. Вследствие полной растворимости в воде энергены легко доступны растениям и проявляют высокую биологическую активность даже в очень малых дозах. Поэтому для получения требуемого влияния на растения их содержание может быть в тысячи раз меньше содержания гумуса в почве.

Многие жизненно-важные микроэлементы являются металлами с переменной валентностью и образуют водорастворимые хелатные комплексы, что является решающим фактором для питания растений. Карбоксильные (СООН) и фенольные (ОН) группы, входящие в состав энергенов, способны образовывать хелатные комплексы с микроэлементами и в таком виде транспортировать их в растения. Хелатные комплексы с микроэлементами гораздо легче проникают в клетки, чем обычные ионы, поскольку они уже составляют часть некой органической структуры [6]. Энергены открывают перспективы, которые при существовавших ранее рецептурах и свойствах удобрений были практически недоступными для практики.

Целью наших исследований являлось изучение возможности восполнения микроэлементов в кормовых травах с помощью внесения биологически активных  удобрений, содержащих энергены и необходимые жизненно-важные микроэлементы.

Материалы и методы

Нами проведен микрополевой опыт по изучению миграции микроэлементов в системе: почва кормовых угодий — удобрения – кормовые травы. На участке кормового угодья в Московской области высевали злаково-бобовые травы (клевер луговой с тимофеевкой луговой) с одновременным внесением биологически активных удобрений, содержащих энергены и микроэлементы. 

Почва опытного участка. По результатам агрохимического анализа дерново-подзолистая среднесуглинистая почва опытного участка являлась слабокислой (рН КСI 5,1), имела низкое содержание Nобщ  по Кьельдалю (0,16 %); высокое содержание Р2О5 по Кирсанову (190 мг/кг); повышенное содержание К2О по Кирсанову (145 мг/кг), среднее содержание обменного Са (7,4 мг-экв/100 г) и обменного Мg (2,1 мг-экв/100 г), определяемых в КСI вытяжке атомно-абсорбционным методом. 

Характеристика высеваемых трав. В наших исследованиях высевалась злаково-бобовая травосмесь, состоящая из клевера лугового и тимофеевки луговой. Клевер луговой или красный (Trifolium pretense L.) – многолетняя бобовая трава, являющаяся культурой умеренного влажного климата. Его используют на зеленый корм, сено, силос, сенаж, для производства гранулов и брикетов для кормления животных. Клевер обогащает почву азотом и органическим веществом, улучшает ее структуру, является одним из лучших предшественников для зерновых культур.

Тимофеевка луговая (Phleum pretense L.) – многолетняя мятликовая трава, имеющая наибольшее распространение в Нечерноземной зоне. Чаще всего ее высевают в смеси с клевером луговым. Тимофеевка луговая обладает большой зимостойкостью, переносит высокую кислотность почвы, хорошо произрастает почти на всех типах почв.

Методика проведения опыта. Бобово-злаковую травосмесь, приготовленную из расчета нормы высева клевера лугового 10 кг/га и нормы высева тимофеевки луговой 5 кг/га, высевали на глубину посева 2 см.  Одновременно с посевом трав в почву вносили энергены из расчета 1 кг/га и микроэлементы —  медь (0,5 кг/га), цинк (0,5 кг/га) и кобальт (0,08 кг/га).  

Схемой опыта предусматривалось 9 вариантов:

  1. Контроль (без удобрений);
  2. Энергены (1 кг/га);
  3. Энергены (1 кг/га) + медь (0,5 кг/га);
  4. Энергены (1 кг/га) + цинк (0,5 кг/га);
  5. Энергены (1 кг/га) + кобальт (0,08 кг/га);
  6. Энергены (1 кг/га) + медь (0,5 кг/га) + цинк (0,5 кг/га);
  7. Энергены (1 кг/га) + медь (0,5 кг/га) + кобальт (0,08 кг/га);
  8. Энергены (1 кг/га) + цинк (0,5 кг/га) + кобальт (0,08 кг/га);
  9. Энергены (1 кг/га) + медь (0,5 кг/га) + цинк (0,5 кг/га) + кобальт (0,08 кг/га).

Размер делянок составлял 50 м2, размещение их было систематическое, повторность четырехкратная.

В конце вегетации растений отбирали образцы почвы и трав для определения содержания в них вносимых микроэлементов. Подвижные формы микроэлементов в почве извлекали, используя рекомендуемые в агрохимической службе вытяжки: для меди – 1н HC1, для цинка – 1н KC1, для кобальта -1 н HNO3

Элементный состав определяли с помощью масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (МС-ИСП) на масс-спектрометре Nexion 300 D (Perkin Elmer, США).

Результаты и обсуждение

Результаты химического анализа почвы, отобранной перед уборкой трав,  показали (табл. 1), что содержание подвижных форм меди, цинка и кобальта увеличилось в почве всех вариантов по сравнению с контрольным вариантом.

Так, содержание подвижных форм меди было самым высоким в варианте при внесении меди с энергеном (8,1 мг/кг), меньше — в варианте при внесении меди с энергеном и кобальтом (7,7 мг/кг) и в варианте при внесении меди с энергеном, кобальтом и цинком (7,4 мг/кг).  Внесение энергена способствовало повышению содержания подвижных форм меди по сравнению с контрольным вариантом (3,3 мг\кг) и в тех вариантах, куда ее не вносили.

 Содержание подвижных форм цинка по сравнению с контрольным вариантом (5,5 мг/кг) также было выше во всех вариантах, особенно высокое его содержание наблюдалось в варианте с энергеном, медью и цинком (21,1 мг/кг), в варианте с энергеном и цинком (19,3 мг/кг) и в варианте с энергеном, медью, цинком и кобальтом (14,0 мг/кг).

Содержание подвижных форм кобальта наиболее высоким было в варианте с внесением энергена с медью, цинком и кобальтом (1,3 мг/кг), в других вариантах, где вносили кобальт, его содержание было ниже (1,1 мг/кг), а в контрольном варианте самым низким (0,9 мг/кг).

Химический анализ выращенных трав также показал увеличение содержания всех вносимых микроэлементов во всех вариантах опыта по сравнению с контрольным вариантов (табл. 2).

Так, содержание меди самым высоким было в варианте с энергеном, медью и кобальтом (21,1 мг/кг сух. в-ва), несколько ниже — в варианте с энергеном и медью (19,2 мг/кг сух. в-ва) и в варианте с энергеном, медью и цинком (17,9 мг/кг сух. в-ва), в то время как в контрольном варианте ее содержание составляло 14 мг/кг сух. в-ва. В нашем опыте содержание меди в злаково-бобовой травосмеси превышало средние величины потребности животных в меди (8-11 мг/кг сух. в-ва рациона), но было значительно ниже ее токсической дозы (115 мг/кг сух. в-ва кормов).

Наиболее высокое содержание цинка обнаружено в траве из варианта с энергеном, медью и цинком (50,3 мг/кг сух. в-ва) и в траве из варианта с энергеном и цинком (50 мг/кг сух. в-ва), в других вариантах его содержание колебалось от 39,8 мг/кг сух. в-ва до 49, 1 мг/кг сух. в-ва, тогда как в контрольном варианте составляло – 38,7 мг/кг сух. в-ва. В проведенном опыте содержание цинка в бобово-злаковой травосмеси практически соответствует рекомендуемой потребности в этом элементе в кормовых растениях для крупного рогатого скота (40-80 мг/кг сух. в-ва). Токсическая доза цинка составляет 900-1200 мг/кг сух. в-ва рациона.

По сравнению с контрольным вариантом также увеличилось в выращенной бобово-злаковой травосмеси содержание кобальта. Самым высоким оно было в варианте с энергеном и кобальтом (1,13 мг/кг сух. в-ва), несколько ниже в вариантах с энергеном, медью и кобальтом и энергеном, медью, цинком и кобальтом (0,94 мг/кг сух. в-ва), а также в варианте с энергеном, цинком и кобальтом (0,9 мг/кг сух. в-ва), тогда как в контрольном варианте составляло 0,3 мг/кг сух. в-ва.  Содержание кобальта в выращенной в опыте травосмеси при внесении кобальта с энергеном и другими микроэлементами практически соответствует рекомендуемой потребности в кобальте для крупного рогатого скота (0,6-1,0 мг/кг сух. в-ва). Токсическая доза кобальта составляет свыше 30 мг/кг сух. в-ва рациона.

По многочисленным данным проектно-изыскательских центров и станций химизации агрохимической службы содержание макро-и микроэлементов в кормовых растениях отличается большим разнообразием и зависит от почвенно-климатических условий, видов растений, фаз вегетации и других факторов. Сравнение фактических данных по микроэлементному составу трав с научно-обоснованными нормами кормления дойных коров показывает, что во всех объемистых кормах Нечерноземной зоны не хватает исследуемых нами микроэлементов — кобальта, меди, цинка, а также молибдена, йода и селена. Перечисленные микроэлементы играют значительную роль в организме животных, поэтому очень важно их восполнять с помощью кормовых трав, где микроэлементы находятся в виде органических соединений, а не в виде неорганических их солей, которые входят в состав кормовых добавок и премиксов.

Таким образом, внесение дефицитных жизненно-важных микроэлементов в почву в виде биологически активных удобрений с энергенами при выращивании кормовых трав приводит к увеличению содержания доступных для растений форм микроэлементов в почве, что, в свою очередь, позволяет получать обогащенные этими микроэлементами натуральные корма для животных.

Литература

  1. Аристархов А.Н. Оптимизация питания растений и применение удобрений в агроэкосистемах. М., 2000. – 524 с.
  2. Христева Л.А. Физиологическая функция гуминовой кислоты в процессах обмена веществ высших растений //Сб. «Гуминовые удобрения». — Харьков. – 1957. – 347 с.
  3. Кононова М.М. Органическое вещество почвы. – М.: Изд-во АН СССР. – 1963. – 314 с.
  4. Овчаренко М.М. Гуматы – активаторы продуктивности сельскохозяйственных культур //Агрохимический вестник. – 2001. — №2. – С. 13-14.
  5. Возбуцкая А.Е. Химия почвы. – М.: Высшая школа, 1968. – 427 с.
  6. Богословский В.Н., Левинский Б.В., Сычев В.Г. Агротехнологии будущего. М.: Изд-во РИФ «Антиква», 2004. – 163 с.