Рослинництво та ґрунтознавство

Ефективність компенсаційної схеми застосування нанокомплексних мікродобрив на основі органічних кислот у технології вирощування ярої пшениці

Омар Ель Фарук Осман, Вадим Мельниченко, Світлана Каленська, Наталія Новицька, Віктор Петрович Каленський
Завантажити статтю
Анотація

В останні роки значні досягнення в галузі нанотехнологій збільшили можливості широкомасштабного виробництва наночастинок фізіологічно важливих металів, які зараз використовуються для поліпшення складу добрив, з метою збільшення поглинання рослинними клітинами та мінімізації втрат поживних речовин. Добрива з наноструктурою можуть підвищити ефективність використання поживних речовин за допомогою таких механізмів як цільова доставка, повільне або контрольоване вивільнення. Мета досліджень: обґрунтувати компенсаторну схему використання біодинамічних нанодобрив (нанокомплексні мікродобрива з органічними кислотами) шляхом часткового заміщення основних макродобрив в системі удобрення пшениці ярої. Дослідження проводились на базі навчально-наукової лабораторії кафедри рослинництва Національного університету біоресурсів і природокористування України. Було використано методи польових дослідів А.О. Рожкова, метод надрізу та метод сканування для визначення площі листкової поверхні.Проведені дослідження засвідчили можливість заміни в межах 30-40 % рекомендованої кількості мінеральних добрив біодинамічними нанодобривами в системі удобрення пшениці ярої. Загалом застосування нанодобрив збільшило ріст пшениці і покращило врожайність і компоненти врожайності. Заміщення мінеральних добрив нанодобривами забезпечує більш сприятливе – 86-88 % виживання рослин пшениці ярої упродовж вегетації. За рахунок заміщення 34 % рекомендованої норми внесення мінеральних добрив на 5 % підвищується уміст фотосинтетичних пігментів в листках пшениці, на 7 % зростає площа листкової поверхні. Створені компенсаторні схеми використання біодинамічних нанодобрив шляхом часткового (на 34 % в системі удобрення пшениці) заміщення основних макроелементів здатні підвищувати врожайність пшениці ярої на 9,9 %. Доведена можливість заміни в системі удобрення сільськогосподарських культур мінеральних добрив біодинамічними нанодобривами дозволить зменшити забруднення навколишнього середовища та знизить економічні витрати від використання мінеральних добрив на фоні надзвичайного їх здорожчання в умовах військового стану

Ключові слова

Triticum aestivum L.; біодинамічні нанодобрива; фoтoсинтетична діяльність пoсівів; урожайність; структура врожаю; якість отриманої продукції

ЦИТУВАТИ
Osman, O.E.F., Melnychenko, V., Kalenska, S., Novytska, N., & Kalenskyi, V. (2023). Efficiency of the compensatory scheme of using Organic Acid Nano-Complex microfertilizers in spring wheat cultivation technology. Plant and Soil Science, 14(4), 61-75. https://doi.org/10.31548/plant4.2023.61
Використані джерела

[1] Alhasan, A., Al-Juthery, H.W.A, Lahmoud, N.R., Al-Jassani, N.A.A, & Houria, A. (2022). Nano-fertilizers as a novel technique for maximum yield in wheat biofortification. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1060, article number 012043. doi: 10.1088/1755-1315/1060/1/012043.

[2] Al-Juthery, H. W., Habeeb, K. H., Altaee, F. J. K., AL-Taey, D. K., & Al-Tawaha, A. R. M. (2018). Effect of foliar application of different sources of nano-fertilizers on growth and yield of wheat. Bioscience Research, 15(4), 3976-3985.

[3] Al-Saidan K., Mahmoud, S. & Mohamed H. (2019). Overlap influence for the process of retail of mineral and nanoparticles fertilizers and stages of addition on growth and yield of wheat (Triticum aestivum L.). Plant Archives, 19, 1268-1278.

[4] Basavegowda N., & Baek K.H. (2021). Current and future perspectives on the use of nanofertilisers for sustainable agriculture: The case of phosphorus nanofertiliser. 3 Biotech, 11(7), article number 357. doi: 10.1007/s13205-021-02907-4.

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

[6] Behboudi, F., Sarvestani, Z.T., Kassaee, M.Z., 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 og Water and Environmental Nanotechnology, 3(1), 22-39. doi: 10.22090/JWENT.2018.01.003.

[7] Bramley, P.M. (2013). Carotenoid biosynthesis and chlorophyll degradation. In The Molecular Biology and Biochemistry of Fruit Ripening (pp. 75-116). Hoboken: Wiley-Blackwell. doi: 10.1002/9781118593714.ch4.

[8] Convention on Biological Diversity. (1992). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/995_030#Text.

[9] Dapkekar, A., Deshpande, P., Oak, M.D., Paknikar, K.M., & Rajwade, J.M. (2018). Zinc use efficiency is enhanced in wheat through nanofertilization. Scientific Reports, 8, 6832. doi: 10.1038/s41598-018-25247-5.

[10] Delfani, M., Firouzabadi, M., Farrokhi, N., & Makarian, H. (2014). Some physiological responses of black-eyed pea to iron and magnesium nanofertilizers. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 45, 530-540. doi: 10.1080/00103624.2013.863911.

[11] DSTU 3768:2010. (2010). Wheat. Technical specifications. Retrieved from http://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=73136.

[12] El-Saadony, T., ALmoshadak, A., Shafi, M., Albaqami, N., Saad, A., El-Tahan, A., Desoky, E., Elnahal, A., Almalas, A., Mageed, T., Taha, A., Elrys, A., & Helmy, A. (2021). Vital roles of sustainable nano-fertilisers in improving plant quality and quantity-an updated review. Saudi Journal of Biological Sciences, 28(12), 7349-7359. doi: 10.1016/j.sjbs.2021.08.032.

[13] Gorczyca, A., Pociecha, E., & Matras, E. (2021). Nanotechnology in agriculture, the food sector, and remediation: Prospects, relations, and constraints. In Environmental Pollution and Remediation (pp. 1-34). Berlin: Springer. doi: 10.1007/978-981-15-5499-5_1.

[14] Gritsayenko, Z.M., Gritsayenko, A.O., & Karpenko, V.P. (2003). Methods of biological and agrochemical research of plants and soils. Kyiv: CJSC Nichlava.

[15] Hasan, B., & Saad, T. (2020). Effect of nano biological and mineral fertilisers on growth and yield of wheat (Triticum aestivum L.). Indian Journal of Ecology, 47(12), 126-130.

[16] Joshi, A., Thakur, N., Verma, G., Kumar, A., Kumar, V., Yadav, N., & Kaur, S. (2022). Qualitative assessment of MWCNT – treated grains of some food cereals: Life sciences-botany. International Journal of Life Science and Pharma Research, 13(1), L61-73. doi: 10.22376/ijlpr.2023.13.1.SP1.L61-73.

[17] Krishnasree, R.K., Raj, S.K., & Chacko, S.R. (2021). Foliar nutrition in vegetables: A review. Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry, 10(1), 2393-2398. doi: 10.22271/phyto.2021.v10.i1ah.13716.

[18] Kumar, S.K., Sindhu, S.S., & Kumar, R. (2022). Biofertilizers: An ecofriendly technology for nutrient recycling and environmental sustainability. Current Research in Microbial Sciences, 3, article number 100094. doi: 10.1016/j.crmicr.2021.100094.

[19] 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.

[20] Mahapatra, D.M., Satapathy, K.C., & Panda, B. (2022). Biofertilizers and nanofertilizers for sustainable agriculture: Phycoprospects and challenges. Science of the Total Environment, 803, article number 149990. doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.149990.

[21] Mardalipour, M., Zahedi, H., & Sharghi, Y. (2014). Evaluation of nano biofertilizer efficiency on agronomic traits of spring wheat at different sowing date. Biological Forum – an International Journal, 6(2), 349-356.

[22] Márquez-Rrieto, A.K., Palacio-Márquez, A., Sánchez, E., Macias-López, B.C., Pérez-Álvarez, S., Villalobos-Cano, O., & Preciado-Rangel, P. (2022). Impact of the foliar application of potassium nanofertiliser on biomass, yield, nitrogen assimilation and photosynthetic activity in green beans. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 50(1), article number 12569. doi: 10.15835/nbha50112569.

[23] Naderi, M.R., & Abedi, A. (2012). Application of nanotechnology in agriculture and refinement of environmental pollutants. Journal of Nanotechnology, 11(4), 18-26.

[24] Okey‐Onyesolu, C.F., Hassanisaadi, M., Bilal, M., Barani, M., Rahdar, A., Iqbal, J., & Kyzas, G.Z. (2021). Nanomaterials as nanofertilizers and nanopesticides: An overview. ChemistrySelect, 6(33), 8645-8663. doi: 10.1002/slct.202102379.

[25] Padmakumar, A., Pavani, C., Eswar, K., Kong, L., Yang, W., Gopalakrishnan, S., Cahill, D., & Rengan, A.K. (2023). Bacteria-premised nanobiopesticides for the management of phytopathogens and pests. ACS Agricultural Science & Technology, 3(5), 370-388. doi: 10.1021/acsagscitech.3c00025.

[26] Rehana, M.R., Gladis, R., & Joseph, B. (2022). Controlled release of nutrients for soil productivity. Current Journal of Applied Science and Technology, 41(20), 34-46. doi: 10.9734/cjast/2022/v41i2031747.

[27] Rozhkov, A.O., Puzik, V.K., Kalenska, S.M., Puzik, L.M., & Popov, S.I. (2016). Research case in agronomy. Kharkiv: Maidan.

[28] Sabir, A., Yazar, K., Sabir, F., Kara, Z., Yazici, M., & 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.

[29] 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 number 101938. doi: 10.1016/j.bcab.2021.101938.

[30] Subbaiah, L.V., Prasad, T.N.V.K.V., Krishna, T.G., Sudhakar, P., Reddy, B.R., & Pradeep, T. (2016). Novel effects of nanoparticulate delivery of zinc on growth, productivity, and zinc biofortification in maize (Zea mays L.). Journal of Agricultural and Food Chemistry, 64(19), 3778-3788. doi: 10.1021/acs.jafc.6b00838.

[31] Yusefi-Tanha, E., Fallah, S., Rostamnejadi, A., & Pokhrel, L.R. (2020). Zinc oxide nanoparticles (ZnONPs) as a novel nanofertilizer: Influence on seed yield and antioxidant defense system in soil grown soybean (Glycine max cv. Kowsar). Science of the Total Environment, 738, article number 140240. doi:10.1016/j.scitotenv.2020.140240.

[32] Zhang, T., Sun, H., Lv, Z., Cui, L., Mao, H., & Kopittke, P.M. (2018). Using synchrotron-based approaches to examine the foliar application of ZnSO4 and ZnO nanoparticles for field-grown winter wheat. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 66(11), 2572-2579. doi: 10.1021/acs.jafc.7b04153.