Ефективність часткового заміщення макродобрив  нанохелатними мікродобривами для підживлення пшениці ярої

С. М. Каленська; Н. В. Новицька; В. В. Мельниченко; О. П. Чубко; В. В. Фещенко

doi:10.47414/np.32.2024.314608

Автор(и)

С. М. Каленська Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна https://orcid.org/0000-0001-7741-2546
Н. В. Новицька Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна https://orcid.org/0000-0002-7645-4151
В. В. Мельниченко Natural Fertilizers Limited, Ірландія https://orcid.org/0000-0002-8584-4119
О. П. Чубко ТОВ «Агротехносоюз», Україна https://orcid.org/0009-0007-9331-1201
В. В. Фещенко ПП «Поділля-Агрохімсервіс», Україна https://orcid.org/0009-0001-2199-8565

DOI:

https://doi.org/10.47414/np.32.2024.314608

Ключові слова:

нанохелатні мікродобрива, пшениця м’яка яра, підживлення, заміщення макроелементів, урожайність, якість зерна

Анотація

Мета. Установити вплив часткового заміщення основних макродобрив нанохелатними мікродобривами (НХМ) на продуктивність пшениці ярої.

Методи. Дослідження проводили у 2019–2020 рр. на базі кафедри рослинництва Національного університету біоресурсів і природокористування України (м. Київ): польові досліди – у навчально-науковій лабораторії «Демонстраційне колекційне поле сільськогосподарських культур», лабораторні – у лабораторіях «Якості насіння та садивного матеріалу» та «Аналітичні дослідження в рослинництві». Нанохелатні мікродобрива у відповідних до варіанту заміщення пропорціях вносили в підживлення пшениці м’якої ярої згідно з розробленою виробником добрив (Innoparmis Agroscience SRL) схемою заміщення у два етапи: на початку виходу в трубку (ВВСН 30–32) та на початку наливання зерна (ВВСН 71–75). Площа ділянки – 2 м², повторність – шестиразова.

Результати. Часткове заміщення норми внесення нанохелатними мікродобривами може позитивно вплинути на врожайність пшениці й компенсувати до 30 % норми внесення кожного з макроелементів. У блоці заміщення мінерального азоту нанохелатними мікродобривами найвища достовірна врожайність досягала 3,97 т/га у варіанті N₄₀ + НХМ зі зниженням урожайності відносно контролю 2 на 16,7 %. У блоці заміщення фосфору середня врожайність була нижча й досягала максимального значення на рівні 3,52 т/га у варіантах P₄₀+ НХМ і P₃₀ + НХМ; у блоці заміщення калію зниження врожайності було ще більш суттєвим – вона не перевищувала 3,2 т/га. Відмічено значне зниження – на 3,7–13,1 % маси 1000 насінин у кожному з блоків заміщення макроелементів: 40–41 г за внесення лише N; 37–40 г за внесення лише фосфору або калію.

Висновки. У системі удобрення зернових колосових культур (на прикладі пшениці) заміщення внесення азотних добрив нанохелатними мікродобривами можливе на 25–30 %, фосфорних і калійних – до 40 % від рекомендованої норми мінеральних добрив, врожайність при цьому становить відповідно 3,97 т/га (N₄₀ + НХМ), 3,52 т/га (Р₄₀ + НХМ) і 3,24 т/га (K₄₀ + НХМ).

Посилання

Abdel-Aziz, H. M. M., Hasaneen, M. N. A., & Omer, A. M. (2016). Nano chitosan-NPK fertilizer enhances the growth and productivity of wheat plants grown in sandy soil. Spanish Journal of Agricultural Research, 14(1), Article e0902. doi: 10.5424/sjar/2016141-8205

Al-Juthery, H. W. A., Lahmoud, Nabil. R., Alhasan, Ali. S., Al-Jassani, Nisreen. A. A., & Houria, A. (2022). Nano-Fertilizers as a Novel Technique for Maximum Yield in Wheat Biofortification (Article Review). IOP Conference Series Earth and Environmental Science, 1060, Article 012043. doi: 10.1088/1755-1315/1060/1/012043

Arora, S., Sharma, P., Kumar, S., Nayan, R., Khanna, P. K., & Zaidi, M. G. H. (2012). Gold-nanoparticle induced enhancement in growth and seed yield of Brassica juncea. Plant Growth Regulation, 66, 303–310. doi: 10.1007/s10725-011-9649-z

Batsmanova, L., Taran, N., Konotop, Y., Kalenska, S., & Novytska, N. (2020). Use of a colloidal solution of metal and metal oxide-containing nanoparticles as fertilizer for increasing soybean productivity. Journal of Central European Agriculture, 21(2), 311–319. doi: 10.5513/JCEA01/21.2.2414

Behboudi, F., Tahmasebi Sarvestani, Z., Kassaee, M. Z., Modares Sanavi, S. A. M., Sorooshzadeh, A., & Ahmadi, S. B. (2018). Evaluation of chitosan nanoparticles effects on yield and yield components of barley (Hordeum vulgare L.) under late season drought stress. Journal of Water and Environmental Nanotechnology, 3(1), 22–39. doi: 10.22090/jwent.2018.01.003

Davarpanah, S., Tehranifar, A., Davarynejad, G., Abadía, J., & Khorasani, R. (2016). Effects of foliar applications of zinc and boron nano-fertilizers on pomegranate (Punica granatum cv. Ardestani) fruit yield and quality. Scientia Horticulturae, 210, 57–64. doi: 10.1016/j.scienta.2016.07.003

Dwivedi, S., Saquib, Q., Al-Khedhairy, A. A., & Musarrat, J. Understanding the role of nanomaterials in agriculture. In D. P. Singh, H. B. Singh, & R. Prabha (Eds.), Microbial Inoculants in Sustainable Agricultural Productivity. New Delhi, India: Springer, 2016. P. 271–288.

El-Feky, S. A., Mohammed, M. A., Khater, M. S., Osman, Y. A., & Elsherbini, E. (2013). Effect of magnetite nano-fertilizer on growth and yield of Ocimum basilicum L. International Journal of Indigenous Medicinal Plants, 46(3), 1286–1293.

Hasan, B., & Saad, T. (2020). Effect of Nano Biological and Mineral Fertilizers on Growth and Yield of Wheat (Triticum aestivum L.). Indian Journal of Ecology, 46(8), 97–101.

Heffer, P., & Prud’homme, M. (2012). Fertilizer Outlook 2012–2016. International Fertilizer Industry Association (IFA). Paris, France.

Iqbal, M., Raja, N. I., Mashwani, Z.-U.-R., Hussain, M., Ejaz, M., & Yasmeen, F. (2017). Effect of silver nanoparticles on growth of wheat under heat stress. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions A: Science, 43, 387–395. doi: 10.1007/s40995-017-0417-4

Iravani, S. (2011). Green synthesis of metal nanoparticles using plants. Green Chemistry, 13, 2638–2650. doi: 10.1039/c1gc15386b

Joshi, A., Kaur, S., & Dharamvir, K. (2018). Multi-walled carbon nanotubes applied through seed-priming influence early germination, root hair, growth and yield of bread wheat (Triticum aestivum L.). Journal of the Science of Food and Agriculture, 98(8), 3148–3160. doi: 10.1002/jsfa.8818

Joshi, A., Thakur, N., & Verma, G. (2022). Qualitative assessment of MWCNT-treated grains of some food cereals: life sciences-botany. International Journal of Life Science and Pharma Research, L61–L73. doi: 10.22376/ijlpr.2023.13.1.SP1.L61-73

Kalenska, S., Novytska, N., Stolyarchuk, T., Kalenskyi, V., Garbar, L., Sadko, M., Shutiy, O., & Sonko, R. (2021). Nanopreparations in technologies of plants growing. Agronomy Research, 19(S1),795–808. doi: 10.15159/AR.21.017

Kole, C., Kole, P., Randunu, K. M., Choudhary, P., Podila, R., Ke, P. C., Rao, A. M., & Marcus, R. K. (2013). Nanobiotechnology can boost crop production and quality: First evidence from increased plant biomass, fruit yield and phytomedicine content in bitter melon (Momordica charantia). BMC Biotechnology, 13, Article 37. doi: 10.1186/1472-6750-13-37

Kottegoda, N., Munaweera, I., Madusanka, N., & Karunaratne, V. (2011). A green slow-release fertilizer composition based on urea-modified hydroxyapatite nanoparticles encapsulated wood. Current Science, 101(1), 73–78. https://www.jstor.org/stable/24077865

Kravchenko, Y., Lopatko, R., Aftandilyants, Y., & Trach, V. (2015). The effect of colloidal nanoparticles on plant growth, phytotoxicity and crop yields. Fertilizer Technology, 1, 689–724.

Lateef, A., Nazir, R., Jamil, N., Alam, S., Shah, R., Khan, M. N., & Saleem, M. (2016). Synthesis and characterization of zeolite based nano–composite: An environment friendly slow release fertilizer. Microporous and Mesoporous Materials, 232, 174–183. doi: 10.1016/j.micromeso.2016.06.020

Long, S. P., Zhu, X. G., Naidu, S. L., & Ort, D. R. (2006). Can improvement in photosynthesis increase crop yields? Plant, Cell & Environment, 29(3), 315–330. doi: 10.1111/j.1365-3040.2005.01493.x

Mardalipour, M., Zahedi, H., & Sharghi, Y. (2014). Evaluation of Nano biofertilizer efficiency on Agronomic traits of Spring Wheat at Different Sowing Date. Biological Forum, 6(2), Article 349.

Miao, Y. F., Wang, Z. H., & Li, S. X. (2015). Relation of nitrate N accumulation in dryland soil with wheat response to N fertilizer. Field Crops Research, 170, 119–130. doi: 10.1016/j.fcr.2014.09.016

Millan, G., Agosto, F., Vazquez, M., Botto, L., Lombardi, L., & Juan, L. (2008). Use of clinoptilolite as a carrier for nitrogen fertilizers in soils of the Pampean regions of Argentina. Ciencia e Investigación Agraria, 35(3), 293–302.

Panpatte, D. G., Jhala, Y. K., Shelat, H. N., & Vyas, R. V. (2016). Microbial Inoculants in Sustainable Agricultural Productivity. In Nanoparticles: The next generation technology for sustainable agriculture (pp. 289–300). New Delhi, India: Springer.

Preetha, S. P., & Balakrishnan, N. A (2017). Review of Nano Fertilizers and Their Use and Functions in Soil. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 62(112), 3117–3133. doi: 10.20546/ijcmas.2017.612.364

Prasad, T. N. V. K. V., Sudhakar P., Sreenivasulu, Y., Latha, P., Munaswamy, V., Reddy, K. R., Sreeprasad, T. S., Sajanlal, P. R., & Pradeep, T. (2012). Effect of nanoscale zinc oxide particles on the germination, growth and yield of peanut. Journal of Plant Nutrition, 35(6), 905–927. doi: 10.1080/01904167.2012.663443

Rizwan, M., Ali, S., ur Rehman, M. Z., Malik, S., Adrees, M., Qayyum, M. F., Alamri, S. A., Alyemeni, M. N., & Ahmad, P. (2019). Effect of foliar applications of silicon and titanium dioxide nanoparticles on growth, oxidative stress, and cadmium accumulation by rice (Oryza sativa). Acta Physiologiae Plantarum, 41, Article 35. doi: 10.1007/s11738-019-2828-7

Sabir, A., Yazar, K., Sabir, F., Kara, Z., Yazici, M. A., & Goksu, N. (2014). Vine growth, yield, berry quality attributes and leaf nutrient content of grapevines as influenced by seaweed extract (Ascophyllum nodosum) and nanosize fertilizer pulverizations. Scientia Horticulturae, 175, 1–8. doi: 10.1016/j.scienta.2014.05.021

Servin, A., Elmer, W., Mukherjee, A., De la Torre-Roche, R., Hamdi, H., White, J. C., Bindraban, P., & Dimkpa, C. (2015). A review of the use of engineered nanomaterials to suppress plant disease and enhance crop yield. Journal of Nanoparticle Research, 17, Article 92. doi: 10.1007/s11051-015-2907-7

Sheoran, P., Grewal, S., Kumari, S., & Goel, S. (2021). Enhancement of growth and yield, leaching reduction in Triticum aestivum using biogenic synthesized zinc oxide nanofertilizer. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 32, Article 101938. doi: 10.1016/j.bcab.2021.101938

Shukla, P., Chaurasia, P., Younis, K., Qadri, O. S., Faridi, S. A., & Srivastava, G. (2019). Nanotechnology in sustainable agriculture: Studies from seed priming to post-harvest management. Nanotechnology for Environmental Engineering, 4, Article 11. doi: 10.1007/s41204-019-0058-2

Tripathi, D. K., Singh, S., Singh, V. P., Prasad, S. M., Dubey, N. K., & Chauhan, D. K. (2017). Silicon nanoparticles more effectively alleviated UV-B stress than silicon in wheat (Triticum aestivum) seedlings. Plant Physiology and Biochemistry, 110, 70–81. doi: 10.1016/j.plaphy.2016.06.026

Verma, S. K., Das, A. K., Patel, M. K., Shah, A., Kumar, V., & Gantait, S. (2018). Engineered nanomaterials for plant growth and development: A perspective analysis. Science of The Total Environment, 630, 1413–1435. doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.02.313

Wang, P., Lombi, E., Zhao, F.-J., & Kopittke, P. M. (2016). Nanotechnology: a new opportunity in plant sciences. Trends in Plant Science, 21(8), 699–712. doi: 10.1016/j.tplants.2016.04.005

Wang, Z. H., Miao, Y. F., & Li, S. X. (2015). Effect of ammonium and nitrate nitrogen fertilizers on wheat yield in relation to accumulated nitrate at different depths of soil in drylands of China. Field Crops Research, 183, 211–224. doi: 10.1016/j.fcr.2015.07.019

Yan, A., & Chen, Z. (2019). Impacts of silver nanoparticles on plants: a focus on the phytotoxicity and underlying mechanism. International Journal of Molecular Sciences, 20(5), Article 1003. doi: 10.3390/ijms20051003

Yang, H., Xu, M., Koide, R. T., Liu, Q., Dai, Y., Liu, L., & Bian, X. (2015). Effects of ditch-buried straw return on water percolation, nitrogen leaching and crop yields in a rice-wheat rotation system. Journal of the Science of Food and Agriculture, 96(4), 1141–1149. doi: 10.1002/jsfa.7196

The importance of macro- and microelements for plant development. (2018). SuperAgronom. Retrieved from https://superagronom.com/blog/418-vajlivist-makro--ta-mikroelementiv-dlya-rozvitku-roslin [In Ukrainian]

Rozhkov, A. O., Puzik, V. K., Kalenska, S. M., Puzik, L. M., Popov, S. I., Muzafarov, N. M., Bukhalo, V. Ya., & Kryshtop, E. A. (2016). Research work in agronomy. Book 1: Theoretical aspects of the research case. Kharkiv: Maidan. [In Ukrainian]

Kalenska, S. M., & Novytska, N. V. (2020). Efficiency of nano preparations in soybean growing technology. Plant and Soil Science, 11(3), 7–22. doi: 10.31548/agr2020.03.007 [In Ukrainian]

Lopatko, K. H., Aftandiliants, Ye. H., & Zazymko, O. (2011). The use of metal nanoparticles is an environmentally safe technology for growing winter wheat. Scientific reports of National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, 158, 119–125. [In Ukrainian]

Kalenska, S. M. (Eds.). (2020). Nanotechnology in crop production. Kyiv: Komprynt. [In Ukrainian]

Prysiazhniuk, O. I., Karazhbei, H. M., Leshchuk, N. V., Tsyba, S. V., Mazhuha, K. M., Brovkin, V. V., Symonenko, V. A., & Maslechkin, V. V. (2016). Statistical analysis of agronomic research data in the Statistica 10 package: methodological guidelines. Kyiv: Nilan-LTD. [In Ukrainian]

Kopilevych, V. A., Maksin, V. I., Kaplunenko, V. H., & Kosinov, M. V. (2008). Functional nanomaterials for the needs of agriculture. Bulletin of the National Agrarian University, 130, 349–354. [In Ukrainian]

Yakymenko, Yu., Tsendrovskyi, V., & Narytniuk, T. (2008). Ukraine's place in the world of nanotechnology. Dzerkalo tyzhnia, 29, 9–15. [In Ukrainian]