IV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ВЛИЯНИЕ ФОСФОРИТНЫХ УДОБРЕНИЙ НА КАЧЕСТВО ПШЕНИЦЫ В КАЗАХСТАНЕ
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Фосфор содержится в составе ряда органических веществ растений, таких, как фитин, лецитин, сахарофосфаты. У молодых быстро растущих растений фосфор легко передвигается внутри растения и перемещается из старых тканей в более молодые, т. е. реутилизируется (используется повторно). По мере созревания культур большая часть усвоенного растениям фосфора сосредоточивается в семенах и плодах (в семенах злаков до 50%) [1,5].
Влияние фосфора на жизнедеятельность растений весьма многообразно. Хорошее фосфорное питание не только значительно повышает урожай сельскохозяйственных культур, но и заметно улучшает его качество. У хлебов увеличивается доля зерна в общей массе, зерно становится более богатым крахмалом, а иногда и белками. В плодах и корнеплодах накапливается больше углеводов. Прядильные культуры имеют более длинное, более прочное и более тонкое волокно.
Фосфор ускоряет развитие культур, что позволяет в южных районах страны уменьшить опасность попадания зерновых под суховей, а в северных – яровых хлебов под заморозки (ранней осенью). Повышение содержания растворимых углеводов в клеточном соке понижает точку замерзания растений, что приводит к усилению зимостойкости озимых культур и многолетних бобовых трав под влиянием фосфорных удобрений, вносимых с осени. Увеличиваются также прочность соломин и стойкость к полеганию у хлебов [2,3].
В настоящее время в Актюбинском фосфоритном бассейне выявлено более 20 крупных месторождений фосфорных руд. Одним из крупнейших месторождений является Шилисайское месторождение желваковых фосфоритов, которое находится в Мугалжарском районе Актюбинской области, в 90 км к югу от г. Актобе.
Главными породобразующими минералами желваковых фосфоритов песчанистого типа являются кварц (50%) и фторкарбонатапатит (30%), который представлен минералом курскитом. В состав фосфорита также входят кальцит, кварц, полевой шпат, гидроксиды железа, глауконит, гипс и органические вещества. Для шилисайских фосфоритов характерно взаимное прорастание минералов. Структурный тип фосфоритов, низкое содержание вредных примесей дают возможность обогащать руды, что очень важно при поиске рациональных путей переработки природных фосфатов Шилисая [4].
Фосфоритная мука - допосевное минеральное удобрение пролонгированного действия, разлагается постепенно, фосфор усваивается растениями в течение нескольких лет, повышая урожай, поэтому ее нужно заделывать глубоко. Применяют фосфоритную муку на кислых, подзолистых почвах, на оподзоленных и выщелоченных черноземах и на красноземах для ослабления вредной для растений и микроорганизмов кислотности почвы. Обеспечивает повышенное содержание белка в зерне, крахмала в клубнях и сахара в корнеплодах. Применяют в паровых полях под озимые, а также под клевер и горох, на севере под лен и другие культуры. Фосфоритная мука Шилисая - свело-серый порошок [6,7].
Увеличение производства минеральных удобрений позволяет расширить удобряемые площади зерновых культур, повысить урожайность и увеличить содержание в зерне белка и клейковины. С помощью удобрений можно вызывать большее накопление в растениях белков, жиров, крахмала, сахара, витаминов, характеризующих качество урожая.
Производство фосфорных удобрений с использованием сильных кислот энергоемкий и дорогой процесс, создающий миллионы тонн отходов бедных фосфатных руд, фосфогипса и шламов. Культурные растения ассимилируют 10-25 % от вносимого с минеральными удобрениями фосфора. Многие развивающиеся страны не используют химические фосфорные удобрения. В связи с чем встает вопрос разработки дешевых и эффективных фосфорных удобрений и способов их применения.
Цель работы: Изучить влияние добавок фосфоритной муки Шилисайского месторождения на рост и развитие проростков яровой пшеницы.
Задачи исследования: определить содержание фосфора опытных делянок АРГУ им. К. Жубанова г. Актобе; изучить метрические характеристики посевов опытных делянок; исследовать влияние фосфоритной муки Шилисая на рост и развитие проростков яровой пшеницы в лабораторных условиях.
Объект исследования: яровая пшеница. Сорт Актобе 39.
Методы исследования: выращивание и наблюдение на опытных делянках и лаборатории.
Гипотеза исследований: фосфоритная мука способствовует лучшему развитию надземних частей культуры яровой пшеницы Актобе 39.
Выводы: в условиях эксперимента доказана целесообразность использования фосмуки Шилисая
Личный вклад: участие в эксперименте, проведение литературного обзора.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
1.1 Материалы и методы исследования
Агрономические испытания проводились в 2016 гг. на опытных делянках, а также лабораторных условиях кафедры биологии и химии АРГУ им. К. Жубанова г. Актобе (приложение 1). Объект исследования – яровая пшеница (Актобе 39). В условиях мелкоделяночных опытов в качестве удобрений использовались: фосфоритная мука Шилисайского месторождения из расчета нормы внесения 200 кг на гектар посевных земель и бурый уголь Мамытского месторождения из расчета нормы внесения 200 кг на гектар посевных земель, в лабораторных экспериментах – фосфоритная мука Шилисая из расчета нормы внесения в сухом виде 30—40 г/м2. Общая площадь участка на территории АРГУ им. К. Жубанова составляет 75 м2, разделена на 6 делянок по 12,5 м2, соответственно. Удобрения вносились согласно схеме (таблица 1) в ноябре 2015 года под глубокую перекопку. Семена пшеницы яровой Актобе-39 были посажены в первой декаде 2016 года.
Таблица 1. Схема полевого опыта на территории АРГУ им. К. Жубанова
|
Делянка с поливом и внесением смеси фосмуки и бурого угля |
Делянка с поливом и внесением фосмуки |
Делянка с поливом и без удобрений |
|
Делянка без полива, со внесением смеси фосмуки и бурого угля |
Делянка без полива, с внесением фосмуки |
Делянка без полива/удобрений |
Схема лабораторного опыта в 2016 года включала следующие варианты: 1. Без удобрений (контроль). 2. С внесением фосфоритной муки, обработанной 40% серной кислотой для разложения фосмуки до усвояемых растениями соединений. Массовое соотношение фосфоритной муки и кислоты составляло 5:1.
1.2 Экспериментальная часть
По результатам агрохимических испытаний пшеницы яровой Актобе-39 в мелкоделяночных опытах выяснить влияние внесения добавок фосфоритной муки на урожайность пшеницы не удалось, поскольку в июне-июле 2016 года будущий урожай был в основном уничтожен воробьями, гнездящимися на деревьях зеленых насаждений территории АРГУ им. К. Жубанова, окружающих опытные делянки. Кроме того, определить зависимость густоты посевов от наличия – отсутствия в почве удобрений также не удалось, поскольку воробьи настолько травмировали колосья, что многие из них в дальнейшем подверглись засыханию.
Поэтому итогом мелкоделяночных агрохимических испытаний стал выборочный сбор колосьев в августе 2016 года и проведение измерений надземных и частично подземных частей растений – длины стебля, основной массы корневой системы, числа узловых корней, массы растений уже в сухом состоянии (приложение 2).
1.3 Результаты работы и их обсуждение
Результаты данных измерений приведены в таблице 2,3. Как видно из таблицы 3, при внесении в почву удобрений наблюдается увеличение всех параметров растений. Длина надземной и подземной частей растения увеличивается в 1,5-2раза (приложение 3). При этом параметры «густоты» - число корней и масса растения - повышаются до 5 и более раз. То есть применение удобрений делает растение рослым и, еще в большей степени, крепким. Увеличение гумуса почвы совместно с увеличением количества фосфорного ангидрида улучшает показатели роста растений по сравнению с увеличением лишь количества подвижного фосфора почв (приложение 3, 9,10).
Таблица 2. Измерения надземных и подземных частей колосьев пшеницы яровой Актобе-39
|
Условия опыта |
Длина части надземной, см |
Длина части основной подземной, см |
Число узловых корней |
Средняя масса колосьев, г |
|
Без полива |
||||
|
Без удобрений |
30,6 ± 0,15 |
7,1 ± 0,52 |
3-6 |
0,67 ± 0,15 |
|
С фосмукой |
55,0 ±1,22 |
8,6 ± 0,98 |
10-20 |
3,05 ± 0,20 |
|
Фосмука/уголь |
65,5 ± 2,12 |
12,0 ± 0,87 |
20-35 |
5,67 ± 0,23 |
|
С поливом |
||||
|
Без удобрений |
51,9 ± 2,14 |
8,9 ± 0,56 |
6-8 |
2,35 ± 0,12 |
|
С фосмукой |
67,0 ± 3,45 |
11,5 ± 0,87 |
15-23 |
8,54 ± 0,15 |
|
Фосмука/уголь |
68,0 ± 2,48 |
13,0 ± 0,43 |
25-40 |
10,49 ± 0,28 |
Таблица 3. Прибавка в показателях пшеницы яровой Актобе-39, %
|
Условия опыта |
Длина части надземной |
Длина части основной подземной |
Число узловых корней |
Средняя масса колосьев |
|
Без полива |
||||
|
Без удобрений |
- |
- |
- |
- |
|
С фосмукой |
79,7 |
21,1 |
200 |
355,2 |
|
Фосмука/уголь |
114,0 |
69,0 |
450 |
1263,1 |
|
С поливом |
||||
|
Без удобрений |
- |
- |
- |
- |
|
С фосмукой |
29,1 |
29,2 |
171,4 |
263,4 |
|
Фосмука/уголь |
31,0 |
46,1 |
364,3 |
346,4 |
Лабораторные испытания влияния добавок фосфоритной муки на рост и развитие проростков пшеницы яровой Актобе-39 проводились измерением и сравнением параметров 3х-,6ти-,9ти- и 12ти-дневных проростков контрольной группы и группы со внесением в почву добавок фосфоритной муки для пяти проростков пшеницы (таблицы 4-7).
Таблица 4. Влияние фосфоритного питания на длину корневой системы пяти проростков пшеницы (см).
|
Возраст проростков, дни |
Контрольный, см |
Опытный, см |
Разность, % |
|
3 |
3,4 ± 0,2 |
5,8 ± 0,4 |
70,6 |
|
6 |
7,2 ± 0,2 |
9,4 ± 0,2 |
30,5 |
|
9 |
9,4 ± 0,4 |
11,6 ± 0,4 |
23,4 |
|
12 |
12,5 ± 0,3 |
14,8 ± 0,3 |
18,4 |
Как видно из таблиц 4,5 растения развиваются лучше при добавлении фосфоритной муки, особенно на начальном этапе развития. Следствием роста растений при достаточном снабжении фосфором явилось накопление проростками массы. Данные по влиянию фосфорного питания на массу растений представлены в таблицах 6,7.
Таблица 5. Влияние фосфоритного питания на длину побеговой системы пяти проростков пшеницы
|
Возраст проростков, дни |
Контрольный, см |
Опытный, см |
Разность, % |
|
3 |
8,4 ± 0,3 |
11,8 ± 0,3 |
40,5 |
|
6 |
12,4 ± 0,4 |
15,9 ± 0,5 |
28,2 |
|
9 |
15,9 ± 0,6 |
19,4 ± 0,5 |
22,0 |
|
12 |
19,4 ± 0,7 |
22,6 ± 0,7 |
16,5 |
Анализируя таблицы 6 и 7 можно отметить, что присутствие фосфора в питательной среде способствовало увеличению массы побеговой системы до 20% и корневой системы до 60% в начальный период развития проростков. Для 12-дневных проростков эти показатели были на уровне 10% и 20%, соответственно. По сравнению с контрольным в экспериментальном варианте отмечалось превышение длины корней и корневых волосков, особенно, на ранних сроках развития, соответственно, увеличение ее адсорбционной поверхности, что способствовало лучшему развитию надземних частей культуры: стебли пшеницы прямые, более крепкие, листья более широкие (приложение 4-8).
Таблица 6. Влияние фосфорного питания на массу побеговой системы пяти проростков пшеницы
|
Возраст проростков, дни |
Контрольный, г |
Опытный, г |
Разность, % |
|
3 |
0,125 |
0,152 |
21,6 |
|
6 |
0,175 |
0,209 |
19,4 |
|
9 |
0,228 |
0,262 |
14,9 |
|
12 |
0,277 |
0,312 |
12,6 |
Таблица 7. Влияние фосфорного питания на массу корневой системы пяти проростков пшеницы
|
Возраст проростков, дни |
Контрольный, г |
Опытный, г |
Разность, % |
|
3 |
1,211 |
1,958 |
61,7 |
|
6 |
1,921 |
2,781 |
44,8 |
|
9 |
3,054 |
3,943 |
29,1 |
|
12 |
4,118 |
4,927 |
19,6 |
.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ (ВЫВОДЫ, РЕКОМЕНДАЦИИ)
Фосфор входит в состав нуклеопротеидов и обеспечивает соединения белков с нуклеиновым кислотами; содержится в составе ряда других органических веществ растений, таких, как фитин, лецитин, сахарофосфаты и др.
При недостатке фосфора слабо формируется корневая система, листья приобретают сероватый оттенок, замедляется рост и созревание. Фосфорные удобрения способствуют повышению эффективности действия других видов удобрений [8,9,10].
В условиях степной и сухостепной зоны Актюбинской области решающее значение имеет применение минеральных и органоминеральных удобрений, в частности, фосфорных под зерновые культуры твердых и сильных сортов продовольственной пшеницы. Вопрос применения фосфора в земледелии и воспроизводстве плодородия почв приобрел государственное значение и требует комплексного решения [11].
Для исследования агрохимических свойств фосфоритов Шилисая Актюбинской области освоены некоторые методики анализа испытуемых почв. Проведены испытания в условиях лабораторных и мелкоделяночных полевых опытов, которые позволяют сделать вывод о целесообразности применения фосфоритной муки Шилисая для восстановления плодородия почв и повышения урожайности и качества сельскохозяйственных культур.
По сравнению с контрольным в экспериментальном варианте отмечалось превышение длины корней и корневых волосков, увеличение ее адсорбционной поверхности, что способствовало лучшему развитию надземних частей культуры яровой пшеницы Актобе 39.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1 Джусипбеков У.Ж., Чернякова Р.М и др. Удобрения пролонгированного действия из низкосортных фосфоритов и их агрохимическая эффективность - А.: Гылым, 2002. - С.10,73
2 Естекова К.Ж. Автореферат «Разработка технологии переработки фосфорита Чилисая, жанажольской серы и полигалита на сложные удобрения». А.: 2006.
3 Куанышева Г.С., Балгышева Б. Д., Макашева Г.Р., Жамасариева К. О. Конденсацияланган фосфаттарды модификациялау негiздерi мен химиясы. А.: Казак университетi, 2005. - С. 8-12.
4Кононов А.В Стрелкин В.Н., Евдокимова Л,И. Основы технологии комплексных удобрений. М.: Химия, 1988. - 320 с.
5 Корбридж Фосфор. Основы химии, биохимии, технологии. М.: Мир,1982.- С.9-11.
6 Крутяков Ю. Энциклопедия «Кругосвет». Биохимия фосфора и его значение в питании человека. www.krugosvet.ru/articles/123/1012331/1012331a3 .htm#1012331-L-104
7 Морозов А.С. “Физиологические основы питания сельскохозяйственных растений” // Сборник статей - М., 1983.
8 Мудрый И. В. Эколого-гигиенические аспекты применения минеральных удобрений// Гигиена и санитария, № 4, 2006.
9 Орманов Т.Н. Окислительный метаболизм белков, скорость генерации оксида азота и суперфосфатов при воздействии желтого фосфора и их коррекция радиолой розовой/ Орманов Т. Н. Орманова Л.Н., Адильбекова Д.А.// Вестник Южно-Казахстанской Государственной медицинской академии, №2. - 2006. -С. 173-175
10 Пурдела Д., Вылчану Р. «Химия органических соединений фосфора». - М. Химия, 1990.
11 Харлампович Г. Д. Развитие промышленности минеральных удобрений. М.: Химия, 1999. - 472 с.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Мелкоделяночные опыты на территории АРГУ
им. К. Жубанова. Полив, уход, ведение наблюдений
Приложение 2. Замер длины и количества колосьев мелкоделяночного опыта
Приложение 3. Замер подземных частей образцов пшеницы яровой Актобе-39
Приложение 4. Появление проростков на второй-четвертый день посева в лабораторных условиях
Приложение 5. Наблюдение за ростом проростков в течение 12-ти дней
Приложение 6. Проростки контрольной группы
Приложение 7. Проростки экспериментальной группы
Приложение 8. Лабораторные опыты. Полив, уход, ведение наблюдений
Приложение 9. Измерения длин надземных и подземных частей проростков
Приложение 10. Измерения масс надземных частей пяти проростков