Вплив активних форм кремнію на біомасу сільськогосподарських культур під час їх вирощування на техногенно порушених ґрунтах Нікопольського марганцеворудного басейну - Вагнер, Ігнатій Вадимович; Wagner, Іgnatiy; Чорна, Валентина Іванівна; Chorna, Valentyna (Національний університет ім. Олеся Гончара, 2017)
The effect of active forms of silicon on the biomass of agricultural crops during their growth period on technogenically altered soils of the Nikopol Manganese Ore Basin
Проблема відновлення техногенно порушених ґрунтів донині залишається невирішеною. Рухомий кремній у системі «ґрунт – рослина» маловивчений, але цей елемент бере участь у багатьох процесах. Для встановлення ролі кремнієвих сполук відібрано зразки техногенно порушених ґрунтів різних типів на ділянках науково-дослідного стаціонару з рекультивації земель Дніпровського державного аграрно-економічного університету у Нікопольському марганцеворудному басейні. Закладено вегетаційний експеримент і проведено серії лабораторних дослідів із додаванням SiO2. Серед культур обрано гречку (Fagopyrum esculentum Moench, 1794), вику (Vicia sativa Linnaeus, 1753) і соняшник (Helianthus annuus Linnaeus, 1753). рН досліджуваних ґрунтів коливається від 7,1 до 7,8. Вміст доступного азоту та фосфору у ґрунтах низький, крім вмісту фосфору у педоземах. Проаналізовано 240 зразків рослин, установлено їх біомасу. Вика краще проявила себе на дерново-літогенних ґрунтах на лесоподібному суглинку, а гречка та соняшник – на дерново-літогенних ґрунтах на сіро- зелених глинах. Варіант експерименту з 0,2% розчином SiO2 виявився найефективнішим під час вирощування всіх обраних культур на всіх типах досліджених ґрунтів. При додаванні амфотерного кремнію найкращі показники біомаси вики та гречки зафіксовано на дерново- літогенних ґрунтах на лесоподібному суглинку, а соняшнику – на дерново-літогенних ґрунтах на сіро-зелених глинах. За час використання 0,3% та 0,4% розчину SiO2 виникає гелеподібна плівка, на подолання якої у насіння не вистачає енергії проростання, розвиток рослини 74 Biosyst. Divers., 25(2) уповільнюється. Винятком став експеримент на педоземах із додаванням 0,4% розчину SiO2, за якого біомаса вики була більшою в 1,5 раза, ніж в експерименті з 0,2% розчином. В інших варіантах такий позитивний ефект не прослідковувався. Всі обрані культури на техногенно порушених ґрунтах добре реагують на внесення кремнієвих сполук збільшенням біомаси за дії розчинів SiO2 із концентрацією понад 0,2%. Можливо, збільшення біомаси у перші 14 діб пов’язане з адсорбувальною дією кремнію, який утримує воду та прискорює розвиток рослини. Навіть за низького вмісту доступного азоту та фосфору внесення кремнієвих сполук збільшувало біомасу рослини удвічі–вчетверо, тому кремній у даному випадку – лімітувальний фактор. The problem of recovery of technogenically affected soils remains unsolved. Silicon which moves in the “soil – plant” system has been insufficiently studied, though this element takes part in many processes. For assessing the role of silicon compounds, we selected samples of technogenically affected soils of different types in the territory of the research station for land reclamation of Dnіpro State Agrarian Economic University in the Nikopol Manganese Ore Basin. We conducted a vegetative experiment and a series of laboratory tests with adding SiO2. We chose the following crops: buckwheat ( Fagopyrum esculentum Moench, 1794), vetch (Vicia sativa Linnaeus, 1753) and sunflower (Helianthus annuus Linnaeus, 1753). The рН of the studied soils fluctuated between 7.1 to 7.8. The content of available nitrogen and phosphorus in the soils was low, except the content of phosphorus in pedozems. We anal yzed 240 samples of plants and measured their biomass. Vetch grew best on sod-lithogenous soils on forest-like lomy soils, buckwheat and sunflower – on sod-lithogenous soils on grey-green clays. The variant of experiment with 0.2% solution of SiO2 was most the efficient during growing all chosen crops on all types of studied soils. After adding amphoteric silicon, the best biomass indicators of vetch and buckwheat were observed on sod-lithogenous soils on forest-like loam, and indicators for sunflower – on sod-lithogenous soils on grey-green clays. After using 0.3% and 0.4% solution of SiO2, a gel film forms, which the seeds have no energy to penetrate and run out. Thus it slows the plant’s growth. An exception was an experiment with pedozems with adding 0.4 % solution of SiO2, when the biomass of vetch was 1.5 times greater than in the experiment with 0.2% solution. We observed no similar positive effect in other variants of the experiment. All chosen crops on technogenically affected soils reacted to addition of silicon compounds by increasing biomass under the influence of SiO2 solutions with concentration higher than 0.2%. Possibly, the increase in biomass during the first 14 days is connected with adsorbing activity of silicon, which retains water and accelerates the development of plants. Even with low content of available nitrogen and phosphorum, addition of silicon compounds increased the biomass of plants by two -four times, therefore silicon in this case is a limiting factor.
Keywords: кремнієві сполуки; silicon compounds; соняшник; sunflower; гречка; buckwheat; вика; vetch; педозем; pedosoil; дерново-літогенні ґрунти; sod-lithogenic soils; сіро-зелені глини; gray-green clays