Эффективность применения аминокислот и экстракта водорослей в листовых подкормках сельскохозяйственных культур

ВВЕДЕНИЕ

Возрастающий дефицит и увеличение стоимости водорастворимых форм минеральных удобрений стимулируют поиски альтернативных источников питания и подкормок растений, что привело к повышению интереса аграрного сектора к протеиногенным аминокислотам и экстракту морских водорослей.

Активное изучение и определение направлений действия на растения подкормок аминокислотами начались в 80-е годы прошлого века. Многие ученые отмечали, что аминокислоты активируют механизмы роста после соляного стресса и низких температур [3–5], повышают фертильность пыльцы и образование завязи плодов [2], а также способность усвоения элементов питания [6], устойчивость к вредителям и болезням [1] и т. д.

Было открыто, что растения и животные быстрее и лучше усваивают натуральные α-аминокислоты (т. е. протеиногенные, из которых строятся белки) оптически активной L-конфигурации. L-α-аминокислоты легко усваиваются растениями как через листовой аппарат, так и корневой системой и быстро включаются в метаболизм как собственные. D-формы аминокислот встречаются в природе сравнительно редко [9], по большей части как продукты метаболизма низших организмов [13].

В настоящее время описано около 300 аминокислот, найденных в природе. Однако только 20 аминокислот входят в состав белков [9], т. е. называются протеиногенными. Десять из них называют незаменимыми, так как они продуцируются только растительными организмами, но являются основными составными частями животных и растительных белков, причем их встраивание в молекулу белка регулируется информацией генетического кода [13].

Интересно то, что в конце прошлого века ведущие агрохимики страны писали: «Существует два типа питания живых организмов: автотрофный — усвоение минеральных солей, воды и углекислого газа и синтез из них органического вещества и гетеротрофный — использование организмами готовых органических веществ. Животные и большинство микроорганизмов относятся к гетеротрофам. Растения — автотрофные организмы». И далее там же: «для питания растений в незначительных количествах могут использоваться аминокислоты, сахара, сахарофосфаты и другие органические соединения» [12], что, по сути, говорит о возможности и гетеротрофного типа питания для растений с усвоением органических карбогидратов. Понятно, что заменить основной тип питания нельзя, так как это приведет к нарушению обменных процессов, но использовать в небольших количествах в качестве «скорой помощи» все же возможно. Последующие опыты показали реальность данных утверждений.

Протеиногенные аминокислоты — готовый строительный и энергетический материал. Растения уже затратили на его производство определенное количество энергии и необходимых элементов питания, поэтому результативность их применения для подкормок растений вполне логична и ожидаема.

Еще в первой половине ХХ века ученых заинтересовала удивительная способность к выживанию водорослей семейства фукусовых Ascophyllum nodosum, произрастающих в самых экстремальных условиях Арктического бассейна Атлантики в зоне прилива и отлива. Мало того что температура воды там не превышает 4 °С, но во время отлива, когда водоросли находятся на поверхности, в холодное время года они попадают в условия, по сути, несовместимые с жизнью растительного организма. Именно под воздействием чрезвычайно неблагоприятных условий окружающей среды водоросли фукус пузырчатый (Ascophyllum nodosum) приобрели способность противостоять стрессу благодаря высокому содержанию биологически активных веществ (БАВ). В конце ХХ века в этих растениях было определено повышенное количество фитогормонов: ауксинов, гиббереллинов, цитокининов и других БАВ: глицинбетаина, альгиновой кислоты и 1–3-беттаглюканов. Как выяснилось в дальнейшем, эти активные компоненты хорошо сохраняются в экстракте и легко усваиваются другими растениями, которые таким образом получают жизненную силу и устойчивость в экстремальных условиях.

Первые зарегистрированные компанией «АгроМастер» для применения в России агрохимикаты зарубежного производства, содержащие аминокислоты и экстракты водорослей, появились в 2004 г. Этот год характеризовался затяжной, холодной весной, что сказалось на скорости ростовых процессов пропашных культур. Поэтому результаты применения этих агрохимикатов на подсолнечнике и сахарной свекле были достаточно быстро заметны визуально, что впоследствии привело к значительным прибавкам урожая.

В 2004–2006 гг. на базе опытного поля ДонГАУ проводился опыт однократного листового применения агрохимиката на основе аминокислот на подсолнечнике сорта Юбилейный 60. Почва участка — чернозем обыкновенный. Содержание гумуса в горизонте А 4,0–4,2 %. Содержание карбонатов в пахотном слое почвы 2,5–4,0 %, подвижной фосфорной кислоты — 14,3 мг/кг, обменного калия — 285 мг/кг почвы. Минеральные удобрения вносились до посева, всего по 40 кг д. в. азота и фосфора.

На таком слабом агрофоне средняя урожайность подсолнечника сор та Юбилейный 60, полученная за три года, за счет почвенного плодородия составила всего 11,1 ц/га. Допосевное внесение азотно-фосфорного удобрения повысило урожайность на 2,5 ц/га, а листовая подкормка аминокислотами увеличила урожайность до 15,2 ц/га и обеспечила достоверную прибавку семян — 4,1 ц/га к контролю и 1,6 ц/га к фону (табл. 1).

* Применялся аналогичный агрохимикат другой торговой марки.

Высокая результативность некорневых подкормок специальными агрохимикатами с аминокислотами, полученная в первые годы их применения, способствовала быстрому распространению по стране практики применения данных удобрений на всех с.-х. культурах.

С 2014 г. в рамках импортозамещения в России появились специальные высокотехнологичные агрохимикаты собственного производства ГК «АгроМастер» — линии «Аминофол» и «Максифол», одними из основных компонентов которых являются протеиногенные L-аминокислоты и экстракт водорослей Ascophyllum nodosum. Агрохимикат Аминофол Плюс содержит 59 % (w/v) аминокислот, а Максифол Динамикс (w/v) — 32,8 % аминокислот и 11,7 % экстракта Ascophyllum nodosum.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились в 2017–2020 гг. Объекты исследований — сельскохозяйственные культуры: яровая пшеница (Василиса), яровой рапс (Траппер), озимый рапс (Мерседес), соя (Протина, Белгородская 7). Полевые опыты с вышеуказанными культурами проводились на дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах, производственные опыты — на дерново-подзолистой почве и на обыкновенных и выщелоченных черноземах.

Предмет исследований — стандартные туки и специальные удобрения: АгроМастер 18-18-18+3 (состав, %: азот (N) общий — 18, P₂O₅ — 18, K₂O — 18, MgO — 3, SO₃ — 6, Fe(ЭДТА) — 0,12, Mn(ЭДТА) — 0,08, B — 0,04, Zn(ЭДТА) — 0,05, Cu(ЭДТА) — 0,03, Mo — 0,01); Максифол Динамикс и Аминофол Плюс — в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур.

Место проведения исследований: ОАО «Гастелловское» Минского района и ПРУП «Экспериментальная база им. Котовского» Узденского района Минской области (РБ), ООО «Борисовская зерновая компания» Борисовского района Белгородской области, ООО «Русский ячмень» Медвенского района Курской области.

Для оценки эффективности испытуемых удобрений АгроМастер 18-18-18+3, Максифол Динамикс и Аминофол Плюс в качестве контроля использовался вариант без удобрений, в качестве эталона (или контроля) — вариант со стандартными туками по схеме хозяйства (карбамид, аммиачная селитра, аммонизированный суперфосфат, аммофос, диаммофоска, калий хлористый) без некорневой обработки.

Подбор участков, закладка полевых опытов, отбор почвенных образцов перед закладкой опытов, способы и сроки внесения испытуемых удобрений осуществлялись в соответствии с известными указаниями [8, 10].

Вся научно-исследовательская работа проводилась на базе РУП «Институт почвоведения и агрохимии» Республики Беларусь. Агрохимические испытания удобрений АгроМастер 18-18-18+3; Максифол Динамикс и Аминофол Плюс на сельскохозяйственных культурах проводили на пригодных дерново-подзолистых почвах в соответствии с общепринятыми технологиями их возделывания и «Методическими указаниями по проведению регистрационных испытаний макро-, микроудобрений и регуляторов роста растений в посевах с/х культур в Республике Беларусь» [8, 10].

Уход за посевами вышеуказанных культур проводился в соответствии с технологическими регламентами их возделывания [11].

Анализ почвенных и растительных образцов, обработка экспериментальных данных, полученных в опытах, выполнены по общепринятым методикам и ГОСТам.

Отбор растительных образцов (основной и побочной продукции) и их анализ проводили согласно существующим ГОСТам и ОСТам:

- отбор проб — по ГОСТ 18691-83;

- определение азота, фосфора, калия, кальция, магния после мокрого озоления (смесью серной кислоты и перекиси водорода) — общепринятыми методами: азот — по ГОСТ 13496.4-93, п. 2; фосфор — спектрофотометрически; калий — на плазменном фотометре; кальций — по ГОСТ 26570-95; магний — по ГОСТ 30502-97 на атомно-адсорбционном спектрофотометре; сухое вещество — весовым методом.

Статистическая обработка результатов исследований проведена по Б. А. Доспехову с использованием соответствующих программ дисперсионного анализа [8].

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В условиях вегетации 2017 г. на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве в опыте с пшеницей яровой сорта Василиса получена урожайность зерна: в контроле без удобрений — 30,1 ц/га, в вариантах с применением удобрений — 45,5–52,8, с прибавкой от удобрений — 15,4–22,7 ц/га (табл. 2).

Использование в опыте в качестве некорневых подкормок испытуемых удобрений способствовало повышению урожайности зерна пшеницы, и она достигала 52,5–52,8 ц/га. Так, трехкратное применение комплексного удобрения с микроэлементами АгроМастер 18-18-18+3 в дозе 2,0 кг/га на фоне N₉₀₊₄₀P₇₀K₁₂₀ в период вегетации яровой пшеницы увеличило урожайность зерна по отношению к эталону (N₉₀₊₄₀P₇₀K₁₂₀ без обработки испытуемым удобрением) на 7,0 ц/га.

При двукратном внесении в период вегетации яровой пшеницы органического удобрения с аминокислотами Аминофол Плюс в качестве некорневой подкормки в дозе 1,0 л/га на фоне применения смеси стандартных туков в основную заправку почвы происходило достоверное увеличение урожайности зерна относительно эталона — на 7,3 ц/га (НСР₀₅ = 5,4 ц/га).

В условиях вегетации 2017 г. в сравнении с эталоном отмечалась тенденция увеличения содержания в зерне клейковины от двукратного применения удобрения Аминофол Плюс, а от трехкратного внесения комплексного удобрения АгроМастер 18-18-18+3 была получена достоверная прибавка 2,4 единицы (НСР₀₅ = 1,6 %) и отмечено максимальное содержание клейковины — 25,6 %. Различия в результативности применения между испытуемыми удобрениями несущественны как в количественных, так и в качественных показателях.

Данный опыт интересен тем, что внесение в сумме 2 л/га аминокислотного комплекса обеспечило практически такую же прибавку урожая, как и 6 кг/га NPK+Mg+МЭ, но уступало по влиянию на качество зерна.

В условиях вегетационного периода 2019–2020 г. при соблюдении технологии возделывания за счет применения минеральных удобрений (N₉₀₊₃₀P₃₀K₉₀) и почвенного плодородия было получено 33,7 ц/га семян озимого рапса при выходе сухого вещества 30 ц/га (табл. 3).

Двукратное применение внекорневых подкормок посевов озимого рапса удобрением Аминофол Плюс в дозе 1 л/га способствовало достоверному росту урожайности [на 5,5 ц/га (16 %)] по сравнению с минеральным фоном. Урожайность маслосемян при этом составила 39,2 ц/га при выходе сухого вещества 34,9 ц/га.

Результаты исследований на яровом рапсе показали, что в условиях вегетационного периода 2020 г. при соблюдении технологии возделывания за счет естественного плодородия и применения минеральных удобрений получено 20,7 ц/га маслосемян ярового рапса при выходе сухого вещества 18,4 ц/га. Двукратная внекорневая обработка посевов культуры в фазы 4–5 листьев и бутонизации удобрением Аминофол Плюс оказала положительное влияние на урожайность семян возделываемой культуры — получена достоверная прибавка 2,7 ц/га (13 %) маслосемян. Выход сухого вещества при этом составил 20,8 ц/га при максимальной урожайности по опыту 23,4 ц/га семян (табл. 4).

В 2017 г. в Курской области проводились производственные испытания на сое агрохимиката Максифол Динамикс и зарубежного аналога. Руководство хозяйства поставило задачу снизить абортацию цветков и бобов сои и повысить белковость зерна. Было предложено провести однократную листовую подкормку сои в фазу начала цветения агрохимикатом Максифол Динамикс в дозе 2 л/га.

На поле № МВ-8/1 общей площадью 100 га было выделено три участка по 25 га. Предшественник — подсолнечник. Культура — соя сорта Протина. Дата сева: 25.04.2017. Дата обработки: 07.07.2017. Дата окончания уборки: 18.09.2017.

В результате проведенной подкормки за счет антистрессового эффекта произошло реальное снижение абортации и получена существенная прибавка урожайности (4,63 ц/га), а за счет стимуляции метаболизма получена и прибавка качества зерна (табл. 5).

В сравнении с зарубежным аналогом Максифол Динамикс показал практически идентичные результаты, но обработка обходилась существенно дешевле.

В 2020 г. в Белгородской области повторили эксперимент, но в схему листовых подкормок дополнительно ввели Аминофол Мо, который содержит (w/v) 44,3 % аминокислот и 8,1 % Мо. Известно, что молибден стимулирует симбиотическую азотфиксацию, повышая способность клубеньковых бактерий связывать азот атмосферы [12]. Кроме того, он необходим бобовым растениям и для нормальной работы ксантиноксидазы/дегидрогиназы. Этот фермент катализирует метаболизм пуринов и контролирует формирование уреидов [7].

Опыт проводился в ООО «Борисовская Зерновая Компания» (Борисовский район Белгородской области). Поле № 14007, площадь 92 га, предшественник — сахарная свекла, сорт сои — Белгородская 7. На поле применялись минеральные удобрения под основную обработку почвы по утвержденной в хозяйстве схеме. Для наблюдения было выделено два участка по 25 га. На опытном участке 6 июня 2020 г. в фазу двух настоящих листьев культуры было внесено некорневым способом 0,5 л/га Аминофол Мо, а затем, 10 июля, в фазу бутонизации был внесен Максифол Динамикс в дозе 1 л/га.

Обмолот опытных участков проводился 09.09.2020 при влажности зерна 11 %. Оценка качества зерна на массовую долю сырого протеина производилась в ФГБУ «Центр оценки качества зерна» (г. Белгород). Результаты представлены в таблице 6.

В конце цветения сои на поле проводилось сравнение развития клубеньков на корнях культуры. На опытном участке отмечено образование более крупных клубеньков и в большем количестве. В фазу налива зерна отмечено большее количество бобов на растениях опытного участка за счет снижения абортации. В итоге установлено, что проведение двух листовых подкормок сои агрохимикатами Аминофол Мо и Максифол Динамикс обеспечили прибавку урожайности зерна 3,9 ц/га (16 %) и увеличение содержания сырого протеина на 3,5 %.

Таким образом, многолетние опыты проведения листовых подкормок с.-х. культур агрохимикатами, содержащими протеиногенные аминокислоты и экстракт морских водорослей Ascophyllum nodosum, не только подтверждают возможность их усвоения растениями, но и показывают высокую эффективность применения для повышения количественных и качественных показателей урожая.