Obtaining of new organosilicon fertilisers and their testing via water stress modelling

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Under adverse climatic conditions, plants are often exposed to abrupt changes that negatively impact on crop yields. In this connection, a promising direction for reducing the negative impact of abiotic factors on plants consists in the use of silicon preparations. The present study is aimed at the synthesis of organosilicon fertilisers for spring wheat plants and their testing by means of abiotic stress modelling. As the basis for the synthesis of new organosilicon fertilisers with protective properties, the multipurpose compost  (KMN) and fermentation product (PF) developed at the All-Russia Research Institute of Reclaimed Lands were selected. New organosilicon fertilisers were obtained by adding sodium metasilicate in KMN and PF at the aging stage in amounts of 3 and 5 % mass. SiO2 respectively. The dissolution of metasilicate was accompanied by active processes of alkaline hydrolysis,  ammonification and nitrification, resulting in the increased content of nitrates, humic acids and silicon compounds in the finished organosilicon fertilisers. The testing of the obtained fertilisers was carried out in a laboratory experiment by modelling water stresses (acute lack of moisture and excessive soil moisture) for spring wheat plants of the Irgina breed. In general, the most significant positive reaction of plants was observed for fertilisers containing 3 % mass. of SiO2. In the cases of treatment with new fertilisers, imitation of an acute lack of moisture led to the development of more powerful plants characterised by a slight change in the length of the seedlings against the background of a significant increase in their mass (on average, by 7–10 % relative to the initial PF and KMN not enriched in silicon). Modelling of excess soil moisture in these cases contributed to an increase in all biometric indicators by an average of 6–11 % relative to the initial PF and KMN. Consequently, the obtained organosilicon fertilisers were experimentally shown to reduce negative abiotic effects on plants.

About the authors

G. Yu. Rabinovich

FRC V.V. Dokuchaev Soil Science Institute

Email: 2016vniimz-noo@list.ru

Yu. D. Smirnova

FRC V.V. Dokuchaev Soil Science Institute

Email: ulayad@yandex.ru

N. V. Fomicheva

FRC V.V. Dokuchaev Soil Science Institute

Email: nvfomi@mail.ru

References

  1. Козлов А.В., Куликова А.Х., Яшин Е.А. Роль и значение кремния и кремнийсодержащих веществ в агроэкосистемах // Вестник Мининского университета. 2015. N 2 (10). С. 23–32.
  2. Sacala E. Role of silicon in plant resistance to water stress // Journal of Elementology. 2009. Vol. 14. Issue 3. P. 619–630. https://doi.org/10.5601/jelem.2009.14.3.20
  3. Haynes R.J. Significance and role of Si in crop production // Advances in Agronomy. 2017. Vol. 146. P. 83–166. https://doi.org/10.1016/bs.agron.2017.06.001
  4. Матыченков В.В., Кособрюхов А.А., Шабнова Н.И., Бочарникова Е.А. Кремниевые удобрения как фактор повышения засухоустойчивости // Агрохимия. 2007. N 5. С. 63–67.
  5. Уромова И.П., Копосова Н.Н. Влияние кремнийсодержащей агроруды на продуктивность и качество злаковых культур // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2016. N 6-5. C. 908–911.
  6. Дабахова Е.В., Забегалов Н.В. Изучение кремнийсодержащих препаратов // Агрохимический вестник. 2011. N 2. С. 26–28.
  7. Toresano-Sánchez F., Díaz-Pérez M., Diánez-Martínez F., Camacho-Ferre F. Effect of the application of monosilicic acid on the production and quality of triploid watermelon // Journal of Plant Nutrition. 2010. Vol. 33. Issue 10. P. 1411–1421. https://doi.org/10.1080/01904167.2010.489980
  8. Merwad A.-R. Response of yield and nutrients uptake of pea plants to silicate under sandy soil conditions // Communications in Soil Science and Plant Analysis. 2018. Vol. 49. Issue 13. P. 1553–1562. https://doi.org/10.1080/00103624.2018.1474895
  9. Патент № 2227129, Российская Федерация. Способ приготовления органоминеральной удобрительной смеси / В.Л. Головин, В.Н. Дрыганов, А.В. Зверев; патентообладатель Дальневосточный научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации; заявл. 06.12.2001; опубл. 20.04.2004.
  10. Кирейчева Л.В., Яшин В.М. Эффективность применения органоминеральных удобрений на основе сапропеля // Агрохимический вестник. 2015. N 2. С. 37–40.
  11. Патент № 2223250, Российская Федерация. Полное комплексное органо- минеральное удобрение (цеолитовое-3) / Г.В. Васильев; патентообладатель Васильев Геннадий Васильевич; заявл. 02.04.2002; опубл. 10.04.2004.
  12. Осипова Л.В., Курносова Т.Л., Быковская И.А. Повышение адаптивного потенциала ячменя ярового (Hordeum Vulgare L.) при действии абиотического стресса // Проблемы агрохимии и экологии. 2016. N 3. С. 48–51.
  13. Сластя И.В. Использование соединений кремния для повышения продуктивности сортов ярового ячменя в условиях водного стресса // Сельскохозяйственная биология. 2013. Т. 48. N 2. С. 109–119.
  14. Maghsoudi K., Emam Y., Pessarakli M. Effect of silicon on photosynthetic gas exchange, photosynthetic pigments, cell membrane stability and relative water content of different wheat cultivars under drought stress conditions // Journal of Plant Nutrition. 2016. Vol. 39. Issue 7. P. 1001–1015. https://doi.org/10.1080/01904167.2015.1109108
  15. Самсонова Н.Е., Козлов Ю.В., Зайцева З.Ф., Шупинская И.А. Эффективность соединений кремния при обработке семян и растений кукурузы (Zea mays L.) // Агрохимия. 2017. N 1. С. 12–18.
  16. Смывалов В.С., Захарова Д.А., Яшин А.Е. Влияние кремнийсодержащих материалов и минерального удобрения на биологическую активность чернозема выщелочного // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2017. N 3 (39). С. 19–25. https://doi.org/10.18286/1816-4501-2017-3-19-25
  17. Колмыкова Т.С., Лукаткин А.С., Духовскис П., Куликова Н.Н. Эффект препарата Силк в условиях комплексного воздействия температурного и водного стрессов на растения томата // Сельскохозяйственная биология. 2012. Т. 47. N 1. С. 86–92.
  18. Самсонова Н.Е. Капустина М.В., Зайцева З.Ф. Влияние соединений кремния и минеральных удобрений на урожайность яровых зерновых культур и содержание в них антиоксидантных ферментов // Агрохимия. 2013. N 10. С. 66–74.
  19. Бурмистрова Т.И., Алексеева Т.П., Трунова Н.М., Терещенко Н.Н. Оценка влияния гуминового препарата на урожайность и качество яровой пшеницы // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2016. N 10 (144). С. 20–24.
  20. Чистяков А.В. Гуматы нового поколения // Защита и карантин растений. 2012. N 3. С. 5–6.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).