Выращивание гороха с использованием селенита натрия и цеолитов

В статье представлены исследования российских и казахстанских ученых по влиянию селена и цеолита на культуру, которая известна издревле, но не потеряла своего значения и в наше время – горох

Биохимические показатели свидетельствуют о повышенном содержании протеина, сахара, сырого жира, каротина в зеленой массе гороха после обработки селенитом натрия и цеолитом. Определены тяжелые металлы в зеленой массе гороха и в почве после снятия урожая. Полученные данные показали, что содержание меди, цинка в зеленой массе гороха меньше, чем в контрольном опыте, содержание свинца уменьшилось в оп.2 (смесь селенита натрия и цеолита), но в опыт 1 содержание свинца увеличилось на 31,5%, кадмия – на 6,7%. По-видимому, цеолит как сорбент снижает транспорт из почвы тяжелых металлов – свинца и кадмия в зеленую массу растения, это подтверждает анализ почвы, в которой наблюдается повышенное содержание этих металлов (опыт 2) по сравнению с контролем.

Факт. Научно - обоснованных данных о распределении тяжелых металлов (ТМ) цинка, меди, кадмия и свинца в зеленой массе гороха и в почве с участием селенита натрия и цеолита практически нет.

По данным Ирины Анатольевны Добросмысловой (кандидат биологических наук, доцент, Чувашский государственный университет им. И.Н.Ульянова, г. Чебоксары, Чувашская Республика, Российская Федерация) большинство научных исследований направлено на выявление функций селена в растительном организме, а именно, его ростостимулирующего значения. В настоящее время, обнаружены гены, которые регулируют метаболизм селена в растительных организмах, что подтверждает необходимость микроэлемента для растений и важность дальнейшего изучения роли селена.

Его действие на адаптивный потенциал растений изучено на ограниченном количестве видов и требует проведения дальнейших исследований, чтобы дать объективную оценку полученным результатам [Крылова Е.А., Хлестина Е.К., Бурляева М.О., Вишнякова М.А. (2020) Детерминантный характер роста зернобобовых культур: роль в доместикации и селекции, генетический контроль. Экологическая генетика. Т. 18. №1. C. 43-58. DOI:10.17816/ecogen16141.].

Результаты обобщенных литературных данных говорят о том, что широко проводятся работы по использованию при выращивании растений цеолитов, которые аккумулируют и удерживают в почве влагу, микроэлементы, удобрения и по мере необходимости отдают их растениям, поглощают из почвы избыток нитратов,  соли тяжелых металлов и нейтрализуют их [Середина В.П. (2003) Агроэкологические аспекты использования цеолитов как почвоулучшителей сорбционного типа и источника калия для растений. Известия Томского политехнического университета. Т.306. № 3. С. 56-60.].

Алевтина Анатольевана Сазанова (кандидат химических наук, доцент, Чувашский государственный университет им. И.Н.Ульянова, г. Чебоксары, Чувашская Республика, Российская Федерация) отмечает, что данных по влиянию селена и цеолитов на формирование продуктивности гороха, на показатели качества, при выращивании гороха в лабораторных условиях практически нет. Литературные данные свидетельствуют о том, что результаты воздействия селена и цеолитов зависят также от сортовых особенностей растения.

Тяжелые металлы (ТМ) относятся к химическим элементам, которые в следовых количествах необходимы для роста и развития растений, являясь составной частью различных ферментов, но при избытке в среде могут проявлять сильное токсическое действие, вызывая стресс у растений, который снижают некоторые микроэлементы, например, селен. Частично ТМ поступают в почву с внесением пестицидов и удобрений, а затем, двигаясь по пищевым цепям, наносят вред организмам животных и человека [Селюкова С.В. (2020) Тяжелые металлы в агроценозах. Достижения науки и техники АКП. т.34. № 8. С.85-93. DOI: 10.24411/ 0235 – 2457 – 2020- 10815.].

Например, токсичное действие свинца (Pb) на растения связано, главным образом, с нарушением фотосинтеза, а также роста растений. В небольших количествах свинец растениям необходим. Его дефицит возникает при содержании в надземной части 1–6 мкг/кг сухого вещества. Токсическое действие на растения проявляется с концентрации порядка 5 мг/кг почвы и выше.  Содержание свинца в почвах, по литературным данным,  15-17 мг/ кг, в растениях 0,05мг/кг – 3 мг/кг [Битюцкий Н.П. (2011) Микроэлементы высших растений. Монография (ISBN: 978-5-288-05127-2 : 400). СПб. Издательство Санкт-Петербургского университета. 368 с.].

Цель настоящей работы являлось изучение роли селенита натрия и цеолита в отдельных показателях качества, в формировании продуктивности сорта гороха «Счастливое детство», в состоянии почвы после снятия урожая в осенне-зимний периоды.

В проведенных опытах использовали горох – сорт «Счастливое детство», 30 горошин помещали в деревянные контейнеры с 8 кг универсальной почвы (ГОСТ Р 53381-2009). В почву вносили селенит натрия (ТУ 6-09-17-209-88) в виде 800 мл водного раствора концентрацией 0,002%, которым поливали посадки в течение всего сезона 5 раз с промежутками через  19 дней   (опыт 1). В опыте 2 полив осуществляли водным раствором селенита натрия и цеолита (ТУ 2163-077-05766575-99) -120 мл с концентрацией 0,025%. Опыты проводили при температуре 20-25⁰С в четырех сериях, трехкратной повторности. Определяли высоту стеблей гороха через 70 дней после посадки, количество соцветий определяли через 56 и 90  дней после посадки, количество бобов через 66 и 90 дней, длину главного корня и биометрические показатели листьев определяли через 120 дней после посадки.  содержание биохимических веществ определяли в срезах зелени и плодах, показатели почвы определяли через 120 дней после посадки.

Результаты исследований. Анализ полученных данных (рис.1) свидетельствует о том, что внесение в почву с поливом как селенита натрия, так и смеси селенита натрия с цеолитом повлияло на развитие корневой системы. Так полив селенитом натрия (оп.1) вызвал увеличение длины главного корня на 24,7%, а полив смесью селенита и цеолита (оп.2) –на 60,9%. Увеличение длины корня, вероятно, указывает на то, что селен может косвенным путём усиливать митотическую активность за счёт синтеза ауксина (гетероауксина). В результате этого увеличивается площадь поглощения элементов из почвы. Не исключено, что это может быть связано с ростом фотосинтетической активности.

Рис.1 Соцветия гороха сорта «Счастливое детство» через 40 дней после посадки

Кроме того, наблюдались стимуляция роста и развития гороха по сравнению с контролем: высота длины стеблей (оп.1) через 70 дней после посадки была на 9,2%, а в оп. 2 –на 30,9 % выше, чем у контроля.

Биометрические показатели свидетельствуют также об увеличении длины и ширины листьев гороха – через 60 дней: длина и ширина листьев была больше контрольных на 31,6% и на 33,3% соответственно (оп.1) и на 57,9 % и 66,7% больше во втором опыте.

Обработка гороха селенитом натрия и смесью селенита и цеолита вызвала также стимуляцию системы размножения: увеличение количества соцветий через 56 дней в 1,3 раза (оп.1), через 90 дней – в 4,9 раза. В опыте 2 количество соцветий увеличилось в 1,3 раза (56 дней) и в 9,2 раза (90 дней). Наблюдалось также  увеличение бобов гороха: в опыте 1 через 66 дней после посадки  в 3,2 раза, через 80 дней в 1,6 раза. В оп.2 количество бобов увеличилось в 6 раз и в 1,4 раза соответственно по сравнению с контролем. Следует отметить, что уменьшение количества селенита натрия в 40 раз в оп.2 по сравнению с оп.1 и введение цеолита не ухудшило систему размножения, а наоборот, наблюдалось увеличение количества соцветий через 90 дней после посадки и количества бобов через 66 дней  по сравнению с оп.1.

Выводы. Обработка растений гороха селенитом натрия и цеолитом снижает в зеленой массе гороха содержание тяжелых металлов, что может быть использовано при получении экологически чистой продукции в условиях неблагоприятной экологической обстановки. Но не все полученные результаты нашли своё объяснение, что даёт повод к дальнейшему проведению исследований в данной области. Формирование высокой продуктивности гороха обусловлено характером ростовых процессов, интенсивностью работы отдельных органов, в первую очередь листьев, активностью фотосинтеза, увеличением общей биологической активности почвы.