Влияние биопрепарата с наночастицами железа на активность почвенных ферментов и урожайность картофеля

В работе представлены данные трехлетних исследований (2020-2022 гг.) по влиянию жидкофазного биопрепарата, содержащего наночастицы железа (ЖФБ-Fe), полученные методом биосинтеза с использованием экстракта зеленого чая, на урожайность картофеля сорта Скарб и активность почвенных ферментов в условиях Тверской области. Сравнительную эффективность ЖФБ-Fe, исходного биопрепарата ЖФБ, раствора наночастиц железа Fe НЧ изучали в полевых условиях на фоне внесения NPK. Результаты показали, что максимальная продуктивность (669,1 г/куст) картофеля была получена при некорневой обработке вегетирующих растений 1%-ным раствором ЖФБ-Fe – на 16,9 % выше контрольного варианта (фон NPK). При раздельном применении растворов 1%-го ЖФБ и 1%-го Fe НЧ продуктивность составила 628,4 и 550,6 г/куст соответственно, что свидетельствует об усилении их воздействия на растения картофеля при совместном использовании в составе ЖФБ-Fe. Было отмечено, что активность инвертазы коррелировала с содержанием гумуса в почве, а активность протеазы – с содержанием легкогидролизуемого азота. Кроме того, исследование активности ферментов в почве под картофелем (каталазы, дегидрогеназы, инвертазы, целлюлазы и протеазы) показало, что они оказывают существенное влияние на урожайность картофеля на разных этапах вегетации при различных технологических приемах применения биопрепаратов. Так, например, при обработке клубней картофеля на стадии всходов была обнаружена обратная зависимость между активностью каталазы в почве и урожайностью: чем выше активность фермента, тем ниже урожайность (r = -0,82). В случае целлюлазы при этом же технологическом приеме, наоборот, наблюдается прямая зависимость: чем выше активность фермента в почве на стадии всходов, тем больше урожайность (r = 0,72). Таким образом, при воздействии на почву и растения Fe-содержащими биопрепаратами изменяется активность ферментов, отвечающих за превращения основных биогенных элементов (углерод и азот) и окислительно-восстановительные процессы, происходящие в почве, что, в конечном итоге, приводит к изменению почвенного плодородия – либо к снижению, либо к повышению урожайности сельскохозяйственных культур.

1. Щеголихина Т. А. Роль минеральных удобрений при возделывании картофеля. Научное обеспечение устойчивого развития агропромышленного комплекса: сб. мат-лов Международ. научн.-практ. конф., посвящ. памяти акад. РАН В. П. Зволинского и 30-летию создания ФГБНУ «ПАФНЦ РАН». Соленое Займище: Прикаспийский аграрный федеральный научный центр РАН, 2021. С. 469-471.

2. Сатункин И. В. Влияние расчётных норм удобрений и схемы посадки на качество клубней картофеля при орошении. Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2018;(3(71)):87-89. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=35173235 EDN: USULXC

3. Теучеж А. А. Плюсы и минусы применения минеральных удобрений. Экологический Вестник Северного Кавказа. 2021;17(1):38-43. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=45602226 EDN: PXROOR

4. Курсакова В. С., Хижникова Т. Г., Зиновьева В. А. Развитие растений яровой пшеницы при использовании биопрепаратов на фоне минеральных удобрений. Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2019;(3(173)):12-18. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=39413039 EDN: FIXKDZ

5. Засорина Э. В., Веретенников Е. С. Применение комплекса «удобрения+биопрепараты+орошение» в картофелеводстве. Eurasia: Economics & Business. 2017;4(4):3-6. DOI: https://doi.org/10.18551/econeurasia.2017-04

6. Уромова И. П., Султанова Л. Р., Дедюра И. С. Биопрепараты как фактор повышения урожайности и качества картофеля. Успехи современного естествознания. 2016;(12):117-121. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=27679376 EDN: XHSKFV

7. Николаева Ф. В., Лукина Ф. А. Использование биологических препаратов при возделывании картофеля в Якутии. Аграрная наука. 2020;(7-8):124-126. DOI: https://doi.org/10.32634/0869-8155-2020-340-7-124-126 EDN: CVCGZY

8. Ручкин С. В., Иванищев В. В. Влияние присутствия сульфата железа в среде на формирование проростков пшеницы. Известия Тульского государственного университета. Естественные науки. 2019;(2):31-39. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=38228794 EDN: EPYERG

9. Sekhon B. S. Nanotechnology in agri-food production: an overview. Nanotechnology. Science and Applications. 2014;7:31-53. DOI: https://doi.org/10.2147/NSA.S39406

10. Пироговская Г. В., Милоста Ю. Г. Влияние комплексных удобрений с добавками железосодержащих соединений на поступление железа в почву и растения льна масличного, урожайность и качество семян. Почвоведение и агрохимия. 2020;(1(64)):190-204. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=43079648 EDN: CIZSFI

11. Yoon H., Kang Y.-G., Chang Y.-S., Kim J.-H. Effects of zerovalent iron nanoparticles on photosynthesis and biochemical adaptation of soil-grown Arabidopsis thaliana. Nanomaterials. 2019;9(11):1543. DOI: https://doi.org/10.3390/nano9111543

12. Kuang Y., Wang Q., Chen Z., Megharaj M., Naidu R. Heterogeneous Fenton-like oxidation of monochlorobenzene using green synthesis of iron nanoparticles. Journal of Colloid and Interface Science. 2013;410:67-73. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2013.08.020

13. Anu Y., Vijay M. D. Camellia sinensis mediated synthesis of iron nanoparticles and its encapsulation for decolorization of dyes. BioChemistry: An Indian Journal. 2016;10(1):20-29. URL: https://www.tsijournals.com/articles/camellia-sinensis-mediated-synthesis-of-iron-nanoparticles-and-its-encapsulation-for-decolorization-of-dyes.pdf

14. Asghar M. A., Zahir E., Shahid S. M., Khan M. N., Asghar M. A., Iqbal J., Walker G. Iron, copper and silver nanoparticles: Green synthesis using green and black tea leaves extracts and evaluation of antibacterial, antifungal and aflatoxin B1 adsorption activity. LWT - Food Science and Technology. 2018;90:98-107. DOI: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2017.12.009

15. Xiao C., Li H., Zhao Y., Zhang X., Wang X. Green synthesis of iron nanoparticle by tea extract (polyphenols) and its selective removal of cationic dyes. Journal of Environmental Management. 2020;275:111262. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2020.111262

16. Рабинович Г. Ю., Фомичева Н. В., Смирнова Ю. Д. Способ получения жидкофазного биосредства для растениеводства и земледелия: пат. № 2365568 Российская Федерация. № 2008112832/12: заяв. 02.04.2008; опубл. 27.08.2009. Бюл. №24. 3 c. Режим доступа: http://www.freepatent.ru/patents/2365568

17. Рабинович Г. Ю., Смирнова Ю. Д., Васильева Е. А., Фомичева Н. В. Инновационная технология для решения проблем агроэкологии. Региональная экология. 2015;(6(41)):32-40. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=25127100 EDN: VDWGRF

18. Фомичева Н. В., Рабинович Г. Ю., Смирнова Ю. Д. Влияние некорневых обработок вегетирующих растений на микрофлору почвы. Вестник Российской сельскохозяйственной науки. 2018;(6):19-23. DOI: https://doi.org/10.30850/vrsn/2018/6/19-23 EDN: VNBVDI