Влияние искусственных высокомолекулярных полимеров на почву и ростовые процессы томатов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние искусственных высокомолекулярных полимеров на почву и ростовые процессы томатов

А.В. Майер

Abstract

INFLUENCE OF ARTIFICIAL HIGH MOLECULAR POLYMERS ON SOIL AND GROWTH PROCESSES OF TOMATOES

A.V. Mayer

Introduction. The study of soil-forming processes and macrostructures occupies a special place not only in soil physics and soil science in general, but also in agriculture. Object. The objects of research are technologies and technical means aimed at increasing the aeration of the soil, creating conditions for increasing the water storage and microbiological capacity of soils; complex regulation of the nutritional regime of the soil, both in terms of basic nutrients and microelements. The technology of growing tomatoes on drip irrigation with the use of a chemmeliorant to improve the structure of the soil, its effect on the growth and development of plants. Materials and methods. Many aspects of the soil macrostructure are still debatable and require further experimental and theoretical study. For their presentation, there are quite enough objective materials. The objects of research are technologies and technical means aimed at increasing the aeration of the soil, creating conditions for increasing the water-accumulating and microbiological capacity of soils; complex regulation of the nutritional regime of the soil, both in terms of basic nutrients and microelements. First, we consider the phenomena associated with the formation of soil macrostructure, we find out the forces that cause the emergence of formations larger than microaggregates. It is very important to have objective and sufficiently accurate methods for studying and measuring the structure of the soil and the processes of its formation. Of great importance in the study of soil structure is the dependence of the physical and physicochemical conditions in the soil on the nature of the soil structure. Enormous material has already been accumulated, allowing us to draw quite definite conclusions. Results and conclusions. The main questions are devoted to the theory and practice of creating, destroying and restoring the soil structure. It is in this area that the most tangible results have been achieved over the past decades. In our case, the best result when cultivating tomatoes on drip irrigation was achieved in the variant with the largest amount of chemical ameliorant added to the soil, that is, we add twenty parts of a high-molecular polymer per 100 parts of soil. The introduction of high-molecular polymers into the soil will serve to improve the structure of the soil. If the inner part of a mineral soil particle can be considered as a typical crystal, then the surface layers of molecules or ions are in close interaction with water molecules and acquire a peculiar structure, reminiscent of the nature of a material swelling in water. A similar thing happens with a high-molecular-weight polymer introduced into the soil.

Key words: soil, drip irrigation, high molecular weight polymer, tomatoes, photosynthesis, technological process, soil division into aggregates.

Влияние искусственных высокомолекулярных полимеров на почву и ростовые процессы томатов

А.В. Майер

Актуальность. Учение о почвообразовательных процессах и макроструктурах занимает особое место в физике почв, почвоведении, земледелии. Объектом исследования являются технологии и технические средства, направленные на повышение аэрированности почвы, создание условий повышения водоаккумулирующей и микробиологической способности почв; комплексного регулирования пищевого режима почвы как по основным элементам питания, так и по микроэлементам. Технология возделывания томатов на капельном орошении с применением химмелиоранта для улучшения структуры почвы, его воздействие на рост и развитие растений. Материалы и методы. Многие стороны почвенной макроструктуры до настоящего времени остаются дискуссионными и требуют дальнейшего экспериментального и теоретического изучения. Для их изложения имеется вполне достаточное количество объективных материалов. Прежде мы рассматриваем явления, связанные с образованием почвенной макроструктуры, выясняем силы, обусловливающие возникновение образований более крупных, чем микроагрегаты. Очень важно располагать объективными и достаточно точными методами изучения и измерения структуры почвы и процессов ее образования. Важнейшее значение в учении о почвенной структуре имеет зависимость физических и физико-химических условий в почве, и характер почвенной структуры. Уже накоплен колоссальный материал, позволяющий сделать вполне определенные выводы. Результаты и выводы. Главными являются вопросы, посвящённые теории и практике создания, разрушения и восстановления почвенной структуры. Именно в этой области за последние десять лет были достигнуты наиболее ощутимые результаты. В нашем случае лучший результат при возделывании томатов на капельном орошении был достигнут на варианте с внесением в почву большего количества химмелиоранта, то есть на 100 частей почвы вносим двадцать частей высокомолекулярного полимера. Внесение в почву высокомолекулярных полимеров послужит совершенствованию структуры почвы. Если внутренняя часть минеральной частицы почвы, может рассматриваться как типичный кристалл, то поверхностные слои молекул или ионов находятся в тесном взаимодействии с молекулами воды и приобретают своеобразную структуру, напоминающую характер набухающего в воде материала. Подобное происходит и с внесенным в почву высокомолекулярным полимером.

Ключевые слова: капельное орошение томатов, высокомолекулярные полимеры, томаты, фотосинтез, расчленение почвы на агрегаты.

Введение

химмелиорант почва томат

Регион Нижнего Поволжья характеризуется засушливым климатом и принадлежит к зоне рискованного земледелия. В настоящее время все большее распространение в Волгоградской области получило капельное орошение [2, 5, 7, 15]. В условиях орошаемого земледелия последствия многократно используемой сельскохозяйственной техники, приводящие к формированию уплотненного аллювиального горизонта, способствуют в значительной мере снижению плодородия почв, а зачастую приводят к их деградации. Наличие уплотненных аллювиальных горизонтов негативно отражается на развитии культурных растений, так как при этом создаются условия, ограничивающие корнеобитаемый слой с сопровождением ухудшения водного, воздушного, теплового и пищевого режимов на всех типах почв, поэтому формирование мощной корневой системы культурных растений на почвах с плохими агрофизическими свойствами невозможно без комплекса мелиоративных приемов, направленных на структурообразование и рыхление почвы. Для оструктуривания почв, отводимых под пашню, целесообразны не только механические обработки, но и биологическое рыхление [4, 6, 8].

В настоящее время необходима разработка новых способов создания и сохранения агрономической ценной структуры почвы, применение существующих технологических приемов на уплотненных почвах. При обработке почвы необходимо создание такого строения корнеобитаемого слоя, при котором обеспечивались бы наилучшие условия для накопления и сохранения влаги, увеличения количества доступных питательных веществ в ней и развития вегетативных процессов возделываемых растений [1, 9, 10].

В разработке адаптивно-ландшафтных систем земледелия представляет особый интерес и такое свойство растений, как пластичность их корневой системы, очень четко реагирующей на изменение физических и химических свойств почвенного профиля.

Путем обработки и увлажнения почвы можно влиять на характер развития корней и учитывать эти положительные свойства при разработке мелиоративных мероприятий, направленных на повышение плодородия земель [5, 13].

Поэтому научное и экспериментальное обоснование процессов повышения плодородия орошаемых земель на основе механического, биологического и химического воздействия на почвы для снижения их плотности приобретает особую актуальность.

Целью исследований явилась разработка комплексов химической и биологической мелиорации почв для различных климатических зон и средства для их реализации, влияние искусственного полимера на чистую продуктивность фотосинтеза.

Материалы и методы. Самыми главными вопросами являются исследования, посвящённые теории и практике создания, разрушения и восстановления почвенной структуры. Именно здесь происходит наиболее тесное сочленение физики почв, и в частности учение о почвенной структуре с земледелием и растениеводством. Для восстановления природно-ресурсного потенциала и повышения продуктивности мелиорируемых земель необходимо проведение цикла работ по глубокой обработке почв, промывки орошаемых земель от засоления, применение различных видов химмелиорантов. Надо иметь в виду и то, что орошение почвы нарушает естественную изотермию почвенного покрова в данных конкретных условиях [11, 14]. Особо остро встает проблема в связи с тем, что количество пахотных природных земель ограничено, и во вспашку вовлекаются земли, ранее считавшиеся непригодными. Они часто обладают неблагоприятными водно-физическими свойствами и сложным рельефом, что обусловливает борьбу с ирригационной эрозией почв. Применение искусственных высокомолекулярных полимеров представляет одну из возможностей повышения плодородия земель путем создания субстратов из почвы и искусственных материалов. Химически измененные природные материалы или синтетические продукты позволяют эффективно изменять водно-физические и химические свойства почвы [10, 12].

Специалистами под руководством Л. Д. Нагорного было создано вспененное удобрение посредством искусственных полимеров, основой которых является поропласт. Вспененное удобрение функционально может использоваться как сорбент, биостимулятор и как комплексное удобрение с содержанием азота - до 34,2 %, фосфора - до 0,41 %, калия - 0,0018 %, магния - 0,005 %. В состав удобрительного полимера могут включаться различные поверхностно активные вещества, микробиологические и органические добавки и штаммы. Дополнительно удобрение может содержать микроэлементы: бор, железо, марганец, медь, молибден и др.

Результаты и выводы

Исследования по разработке технологии применения химмелиоранта ведутся с 2008 года и продолжены в 2020 году в Волгоградской области в ИП «Шишлянникова М. В.» Дубовского района на посевах овощной культуры гибрида томата «Санрайз F».

Почвы опытного участка светло-каштановые, содержание гумуса в пахотном слое - 1,5-1,7 %, сумма поглощенных оснований составляет 24,69 мг/экв. на 100 г. Плотность почвы сложения в слое 0,60 м - 1,38 г/см³, наименьшая влагоемкость - 21,3 %, обеспеченность азотом - низкая, подвижным фосфором - средняя, обменным калием - высокая.

Реакция почвенного раствора слабощелочная (рН - 7,5), близкая к нейтральной.

Схема опытов предусматривает выполнение следующих вариантов внесения мелиоранта:

- вариант 1 - на 100 частей почвы - 20 частей мелиоранта;

- вариант 2 - на 100 частей почвы - 10 частей мелиоранта;

- вариант 3 - на 100 частей почвы - 6 частей мелиоранта;

- вариант 4 - контроль - без внесения мелиоранта.

Поливы осуществлялись системой капельного орошения. Для наглядности опыта представлены фотографии с внесением искусственного молекулярного полимера (рисунок 1).

Рисунок 1 - Внесение мелиоранта по вариантам опыта

Известно, что для большинства сортов и гибридов томата наиболее интенсивное нарастание листовой поверхности отмечается после образования соцветий [7]. Данный процесс начинает снижаться в период прохождения растением фазы молочной спелости. С началом созревания плодов площадь листьев начинает постепенно уменьшаться и к началу уборки урожая снижается в среднем на 40 % от максимальных значений, что было подтверждено и нашими опытами.

Фактором, во многом определяющим продуктивность растений, является интенсивность формирования листового аппарата и продолжительность его активной жизнедеятельности. В результате фотосинтетической деятельности листовой поверхности образуется 90-95 % сухой биомассы урожая и аккумулируется 100 % энергии солнечной радиации. Поэтому всестороннее изучение динамики фотосинтетической деятельности растений должно лежать в основе всех мероприятий по повышению функционирования сельскохозяйственных культур как биологической экосистемы. Нашими исследованиями ставилась задача установить динамику показателей фотосинтетической деятельности томатов при различных вариантах сочетания регулируемых факторов, направленных на получение урожайности.

В проведенных нами исследованиях абсолютные величины максимальной площади листовой поверхности наблюдались в фазе плодообразования. На описываемых вариантах их значения колебались от 36,8 до 48,2 тыс. м²/га. С началом созревания плодов площадь листьев постепенно уменьшалась до показателей 17,3-32,3 тыс. м²/га в зависимости от исследуемого варианта. Определенные данные по нарастанию листовой поверхности за период 2018...2020 гг. (таблица 1) наглядно демонстрируют влияние различных доз внесения химмелиоранта на влияние площади листьев. Процесс реализации потенциальной продуктивности растений зависит не только от формирования величины листовой поверхности, но и от результатов работы листьев, которая оценивается таким показателем, как чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ).

Таблица 1 - Динамика нарастания листовой поверхности томатов по вариантам опытов, тыс. м²/га, среднее за 2018-2020 гг.

Анализ данных ЧПФ томатов (таблица 2) показывает, что она изменяется в течение роста и развития растений. ЧПФ быстро нарастает у молодых растений и достигает своих максимальных значений в первый межфазный период «посадка - цветение» с последующим снижением до самого окончания вегетации.

Таблица 2 - Чистая продуктивность фотосинтеза томатов, г/м³ в сутки, среднее за 2018-2020 гг.

Исследования динамики чистой продуктивности фотосинтеза показали, что наилучшие условия для нее, как и для максимального нарастания листовой поверхности, были созданы на 1 варианте, сочетающем наиболее высокие показатели внесения химмелиоранта. И что характерно, за время исследований максимальные значения ЧПФ в среднем за вегетацию (4,64 г/м2 в сутки) были получены в засушливые годы, следовательно, ЧПФ томатов активизируется в условиях мелиоративного субстрата и в засушливые годы при капельном орошении, на фоне повышенной солнечной инсоляции достигает своих максимальных значений.

Выводы

Результаты полученных исследований позволяют сделать вывод, что внесение высокомолекулярного модифицированного полимера (химмелиорант) показали наиболее высокие результаты на первом варианте, где пропорция химмелиоранта почве в процентном отношении составила 20 %. По отношению к контролю в годы исследований все варианты превысили свои показатели как в нарастании зеленой массы растений томатов, так и по показателям фотосинтеза. По вышеизложенному материалу можно сделать вывод, что внесение высокомолекулярного полимера способствует восстановлению плодородия почв, повышению фотосинтетического потенциала томатов. Для более глубокого анализа влияния мелиоранта на почву необходимо расширить и продолжить исследования.

Библиографический список

1. Варфоломеева Н. И. Влияние препарата Атланте на формирование урожая и продуктивность томата в центральной зоне Краснодарского края // Аграрная Россия. 2021. № 3. С. 11-15.

2. Васильев С. М., Коржова Т. В., Шкура В. Н. Технические средства капельного орошения // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. 2017. С. 159.

3. Гурбанова З. Р. Влияние искусственного структурообразователя иономера "во" на сопротивляемость орошаемых серо-коричневых почв, подверженных эрозии // Почвоведение и агрохимия. 2018. № 2. С. 78-84.

4. Добрачев Ю. П., Соколов А. П. Модели роста и развития растений и задача повышения урожайности // Природоустройство. 2016. № 3. С. 90-96.

5. Дубенок Н. Н., Майер А. В. Разработка систем комбинированного орошения для полива сельскохозяйственных культур // Известия нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2018. С. 9-19.

6. Ионова Л. П., Смашевский Н. Д. Влияние минерального питания на водный обмен, фотосинтез и урожайность томата в засушливой зоне Астраханской области // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2019. № 4 (174). С. 5-11.

7. К вопросу оценки качества распределения поливной воды водовыпусками гибких поливных трубопроводов системы капельного орошения / В.В. Бородычев, А. М. Салдаев, Е. В. Шенцева, Ю. Д. Губаюк // Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий: сб. науч. тр. Рязань: Мещерский филиал ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии, 2008. Вып. 3. С. 39-45.

8. Лапушкин М. Ю. Рекультивация нарушенных земель как часть государственной экономической политики // Международный технико-экономический журнал. 2020. С. 32-38.

9. Максименко В. П. Повышение плодородия почв с использованием высокомолекулярных полимеров // Мелиорация и окружающая среда: сб. науч. тр. ВНИИГиМ. Москва, 2004. С. 28-33.

10. Нозадзе Л. Р. К вопросу повышения плодородия почв с помощью мелиорантов- структурообразователей // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2014. № 1(33). С. 96-100.

11. Оразжанова Л. К. Структурирование почв в присутствии интерполимерного комплекса хитозан-полиакриловая кислота // Почвоведение. 2020. № 12. С. 1498-1507.

12. Панова И. Г., Ильясов Л. О., Ярославов А. А. Поликомплексные рецептуры для защиты почв от деградации // Высокомолекулярные соединения. Серия С. 2021. Т. 63. № 2. С. 232-244.

13. Смирнов А. А., Холманский А. С. Зависимость фотосинтеза пигментов и продуктивности томата от спектрального состава облучателя // Научная жизнь. 2017. № 10. С. 14-19.

14. Mussabayeva B. Kh., Kassymova Zh. S., Aldabergenova M. A. Interpolymer complex of biopolymers as a soil structure-forming agent // Bulletin of the Karaganda University. Chemistry Series. 2020. No 1 (97). P. 22-29.

15. Yang Q., Huang X., Tang Q. Irrigation cooling effect on land surface temperature across China based on satellite observations // Science of the total environment. 2020. V. 705. N 135984.

Размещено на Allbest.ru