ecodagЮг России: экология, развитиеSouth of Russia: ecology, development1992-10982413-0958State Institute of Applied Ecology of the Republic of Dagestan10.18470/1992-1098-2019-3-61-70ecodag-1702Research ArticleСЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ ЭКОЛОГИЯAGROCULTURAL ECOLOGYАгроэкологическая оценка эффективности орошения  томата электролизованной водойAgroecological assessment of the effectiveness of irrigation  of tomato using electrolyzed waterСемененкоС. Я.SemenenkoS. Ya.https://orcid.org/0000-0003-2743-9825ЛытовМ. Н.LytovM. N.

лаборатория почвозащитных технологий орошения и  информационных систем управления  водным режимом Поволжского научно‐исследовательского института эколого‐мелиоративных технологий

400012 Россия, г. Волгоград, ул. Трехгорная, 21

Laboratory of Soilprotective Irrigation Technologies and  Information Systems for Water Regime  Management, Volga Scientific Research  Institute of Ecological Reclamation Technologies

 21 Trekhgornaya St, Volgograd, Russia 400012

LytovMN@ya.ruЧушкинА. Н.ChushkinA. N.ЧушкинаЕ. И.Chushkina E. I.Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наукFederal Research Centre for Agroecology, Integrated Land Improvement and Protective Afforestation2019091020191436170Copyright © Семененко С.Я., Лытов М.Н., Чушкин А.Н., Чушкина Е.И., 20192019Семененко С.Я., Лытов М.Н., Чушкин А.Н., Чушкина Е.И.Semenenko S.Y., Lytov M.N., Chushkin A.N., Chushkina  E.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ecodag.elpub.ru/ugro/article/view/1702

Цель исследований состоит в том, чтобы дать количественные оценки агроэкологического ответа растений и биопродуктивности сельскохозяйственных  культур на орошение с применением технологии электрохимической водоподготовки.   

Материал и методы

Материал и методы. Исследования проводили на примере томата (Solánum  lycopérsicum, гибрид Пинк Парадайз F1) в культуре защищенного грунта. Территориально  опытный  участок  расположен  в  сухостепной  зоне  светлокаштановых почв Нижневолжского региона (48о56΄46˝N44о51΄45˝E). В качестве  варьируемых  факторов  эксперимента  приняты  величина  электрохимически  инициированного сдвига окислительно‐восстановительного потенциала оросительной  воды  и  варианты  комбинации  использования  электрохимически  обработанной воды.   

Результаты

Результаты.  Установлено ,  что  преимущественное  влияние  на  оцениваемые  биометрические показатели оказывает величина электрохимически инициированного сдвига окислительно‐восстановительного потенциала оросительной  воды:  коэффициент  вариации  показателей  по  этому  фактору  достигал  9,538,0%. Влияние способа применения электрохимически обработанной воды  оценивается 4,12‐10,24%, а в отношении нетто‐ассимиляции существенность  действия этого фактора статистически не доказана. Наибольшие оценки линейного роста – 2,21 м , максимальной площади листьев – 43,4 тыс . м 2/га,  накопленной биомассы – 13,39 т /га, фотосинтетического потенциала – 3617  тыс. м2 дн./га и биологической урожайности томата – 140,0 т/га, получены при  совокупном использовании для проведения вегетационных поливов и фертигации католита с электрохимически инициированным сдвигом окислительновосстановительного потенциала (‐500) мВ.   

Заключение

Заключение. Исследованиями доказана статистическая значимость биометрического отклика растений томата на использование для проведения вегетационных и удобрительных поливов воды с электрохимически измененным окислительно‐восстановительным потенциалом.   

Aim

Aim. The purpose of the research is to quantify the agroecological response of  plants and the bio‐productivity of crops to irrigation using electrochemical water  treatment technology.   

Material and Methods

Material and Methods. The study was carried out using the tomato (Solanum lycoparsicum, hybrid Pink Paradise F1) in a protected ground culture as an example. The  experimental site is located in the dry‐steppe zone of light chestnut soils of the  Lower Volga region (48о56΄46˝N44о51΄45˝E). The magnitude of the electrochemically initiated shift of the redox potential of irrigation water and the options for  combining the use of electrochemically treated water were taken as variable experimental factors.   

Results

Results. It was established that the magnitude of the electrochemically initiated  shift of the redox potential of irrigation water has a predominant effect on the estimated biometric indicators: the coefficient of variation of the indicators for this  factor reached 9.5‐38.0%. The influence of the method of using electrochemically  treated water is estimated at 4.12‐10.24%, but regarding net assimilation the significance of this factor is not statistically proven. The highest estimates of linear  growth – 2.21 m, maximum leaf area – 43.4 thousand m2/ha, accumulated biomass  – 13.39 t/ha, photosynthetic potential – 3617 thousand m2 days/ha and tomato  biological yield – 140.0 t/ha, obtained by the combined use of a catholyte for vegetation and fertilizer irrigation with an electrochemically initiated shift of the redox  potential (‐500) mV.   

Conclusion

Conclusion. The studies have proved the statistical significance of the biometric  response of tomato plants to the use of water with electrochemically altered redox  potential for vegetation and fertilizer irrigation.   

биометрические реакцииорошениеэлектрохимическая водоподготовкабиологическая продуктивностьтоматыbiometric reactionsirrigationelectrochemical water treatmentbiological productivitytomatoesReferencesСукачёв В.Н. Избранные труды. Проблемы фитоценологии / под ред. Е.М. Лавренко. Л.: Наука, 1975. Т. 3. 543 с.Sukachev V.N. Izbrannye trudy. Problemy fitotsenologii [Selected Works. Phytocenology problems]. Leningrad, Nauka Publ., 1975, vol. 3, 543 p. (In Russian)Shennan C. Biotic interactions, ecological knowledge and agriculture // Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 2008. V. 363. Iss. 1492. P. 717‐739. Doi: 10.1098/rstb.2007.2180Shennan C. Biotic interactions, ecological knowledge and agriculture. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 2008, vol. 363, iss. 1492, pp. 717‐739. Doi: 10.1098/rstb.2007.2180Izaurralde R.C., Williams J.R., McGill W.B., Rosenberg N.J., Jakas M.C.Q. Simulating soil c dynamics with epic: model description and testing against long‐term data // Ecological Modelling. 2006. V. 192. Iss. 3‐4. P. 362‐384. Doi: 10.1016/j.ecolmodel.2005.07.010Izaurralde R.C., Williams J.R., McGill W.B., Rosenberg N.J., Jakas M.C.Q. Simulating soil c dynamics with epic: model description and testing against long‐term data. Ecological Modelling, 2006, vol. 192, iss. 3‐4, pp. 362‐384. Doi: 10.1016/j.ecolmodel.2005.07.010Бойко А.П. Агроценоз как элемент антропогенеза почв: монография. Уссурийск: ФГОУ ВПО Приморская ГСХА, 2003. 114 с.Boyko A.P. Agrotsenoz kak element antropogeneza pochv [Agrocenosis as an element of soil anthropogenesis]. Ussuriisk, Primorskaya gosudarstvennaya sel’skokhozyaystvennaya akademiya Publ., 2003, 114 p. (In Russian)Тарханов О.В. Экология и агроценоз. Как превратить экосистему "Сельское хозяйство" в устойчивый базис государства // Экология и жизнь. 2011. N 2. С. 12‐19.Tarkhanov O.V. Ecology and agrocenosis. How to transform the ecosystem "rural economy" into a stable basis of the country. Ekologiya i zhizn’ [Ecology and Life]. 2011, no. 2, pp. 12‐19. (In Russian)Филатов Г.В., Шевченко В.Е., Верзилина Н.Д. Физиологическая генетика продукционных процессов сельскохозяйственных растений. Воронеж: Воронежский государственный аграрный университет, 2003. 249 с.Filatov G.V., SHevchenko V.E., Verzilina N.D. Fiziologicheskaya genetika produktsionnykh protsessov sel'skokhozyaistvennykh rastenii [Physiological genetics of production processes of agricultural plants]. Voronezh, VSAU Publ., 2003, 249 p. (In Russian)Murren C.J., Maclean H.J., Diamond S.E., Steiner U.K., Heskel M.A., Handelsman C.A., Ghalambor C.K., Auld J.R., Callahan H.S., Pfennig D.W., Relyea R.A., Schlichting C.D., Kingsolver J. Evolutionary change in continuous reaction norms // The American Naturalist. 2014. V. 183. Iss. 4. P. 453‐467. Doi: 10.1086/675302Murren C.J., Maclean H.J., Diamond S.E., Steiner U.K., Heskel M.A., Handelsman C.A., Ghalambor C.K., Auld J.R., Callahan H.S., Pfennig D.W., Relyea R.A., Schlichting C.D., Kingsolver J. Evolutionary change in continuous reaction norms. The American Naturalist, 2014, vol. 183, iss. 4, pp. 453‐467. Doi: 10.1086/675302Vítolo H.F., Souza G.M., Silveira J.A.G. Сross‐scale multivariate analysis of physiological responses to high temperature in two tropical crops with C3 and C4 metabolism // Environmental and Experimental Botany. 2012. V. 80. P. 54‐62. Doi: 10.1016/j.envexpbot.2012.02.002Vítolo H.F., Souza G.M., Silveira J.A.G. Сross‐scale multivariate analysis of physiological responses to high temperature in two tropical crops with C3 and C4 metabolism. Environmental and Experimental Botany, 2012, vol. 80, pp. 54‐62. Doi: 10.1016/j.envexpbot.2012.02.002Del Río LA ROS and RNS in plant physiology: an overview // Journal of Experimental Botany. 2015. V. 66. Iss. 10. P. 2827‐2837. Doi: 10.1093/jxb/erv099Del Río LA ROS and RNS in plant physiology: an overview. Journal of Experimental Botany, 2015, vol. 66, iss. 10, pp. 2827‐2837. Doi: 10.1093/jxb/erv099Маляровская В.И. Изменчивость морфометрических признаков у натурализовавшихся и культигенных растений Hydrangea macrophylla Ser. в зависимости от экологических условий // Сельскохозяйственная биология. 2015. Т. 50, N 1. С. 92‐98. Doi: 10.15389/agrobiology.2015.1.92rusMalyarovskaya V.I. Variability of morphometric parameters in naturalized and cultivated Hydrangea macrophylla Ser. plants under different environmental conditions. Agricultural Biology, 2015, vol. 50, no. 1, pp. 92‐98. (In Russian) Doi: 10.15389/agrobiology.2015.1.92rusАйдаров И.П. Эколого‐экономическая эффективность мелиораций сельхозугодий // Экономика сельского хозяйства России. 2011. N 9. С. 77‐89.Aydarov I.P. Ecological and economic efficiency of farmland reclamation. Ekonomika sel’skogo khozyaystva Rossii [Economics of Agriculture of Russia]. 2011, no. 9, pp. 77‐89. (In Russian)Аверьянов С.Ф. Управление водным режимом мелиорируемых сельскохозяйственных земель: монография. Москва: Российский государственный аграрный университет ‐ МСХА им. К.А. Тимирязева, 2015. 542 с.Aver’yanov S.F. Upravleniye vodnym rezhimom melioriruyemykh sel’skokhozyaystvennykh zemel’ [Water management of reclaimed agricultural land]. Moscow, Russian State Agrarian University ‐ Moscow Timiryazev Agricultural Academy Publ., 2015, 542 p. (In Russian)Man J., Shi Y., Yu Z., Zhang Y. Root growth, soil water variation, and grain yield response of winter wheat to supplemental irrigation // Plant Production Science. 2016. V. 19. Iss. 2. P. 193‐205. Doi: 10.1080/1343943X.2015.1128097Man J., Shi Y., Yu Z., Zhang Y. Root growth, soil water variation, and grain yield response of winter wheat to supplemental irrigation. Plant Production Science, 2016, vol. 19, iss. 2, pp. 193‐205. Doi: 10.1080/1343943X.2015.1128097Rinaldi M., He Z. Chapter Six ‐ Decision Support Systems to Manage Irrigation in Agriculture // Advances in Agronomy. 2014. V. 123. P. 229‐279. Doi: 10.1016/B978‐0‐12420225‐2.00006‐6Rinaldi M., He Z. Chapter Six ‐ Decision Support Systems to Manage Irrigation in Agriculture. Advances in Agronomy, 2014, vol. 123, pp. 229‐279. Doi: 10.1016/B978‐0‐12‐420225‐2.00006‐6da Silva C.R., Folegatti M.V., da Silva T.J.A., Alves Júnior J., Souza C.F., Ribeiro R.V. Water relations and photosynthesis as criteria for adequate irrigation management in 'Tahiti' lime trees // Scientia Agricola. 2005. V. 62. N 5. P. 415‐422. Doi: 10.1590/S0103‐90162005000500001da Silva C.R., Folegatti M.V., da Silva T.J.A., Alves Júnior J., Souza C.F., Ribeiro R.V. Water relations and photosynthesis as criteria for adequate irrigation management in 'Tahiti' lime trees. Scientia Agricola, 2005, vol. 62, no. 5, pp. 415‐422. Doi: 10.1590/S0103‐90162005000500001Semenenko S., Lytov M., Borodychev V., Ivantsova E. Yielding capacity and quality of tomato fruits at drip irrigationwith water with modified oxidation‐reduction potential // International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM 15th. 2015. P. 1055‐1062.Semenenko S., Lytov M., Borodychev V., Ivantsova E. Yielding capacity and quality of tomato fruits at drip irrigationwith water with modified oxidation‐reduction potential. International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM 15th, 2015, pp. 1055‐1062.Пасько О.А. Рост и развитие растений, стимулированных электрохимически активированной водой // Вестник Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р. Филиппова. 2010. N 3 (20). С. 54‐59.Pasko O. Growth and development of plants, stimulated electrochemically activated water. Vestnik Buryatskoy gosudarstvennoy sel’skokhozyaystvennoy akademii imeni V.R. Filippova [Bulletin of Buryat State Academy of Agriculture]. 2010, no. 3 (20), pp. 54‐59. (In Russian)Егоров В.В., Кордонская М.А., Кондаков А.М. Зависимость скорости бимолекулярной реакции в активированной воде от концентрации и температуры // Ветеринария, зоотехния и биотехнология. 2015. N 10. С. 65‐67.Egorov V.V., Kordonskaya M.A., Kondakov A.M. The dependence of bimolecular reaction in activated water on concentration and temperature. Veterinariya, zootekhniya i biotekhnologiya [Veterinary, zoo and biotechnology]. 2015, no. 10, pp. 65‐67. (In Russian)Судаченко В.Н., Маркова А.Е., Иванова И.И. Эффективность использования растворов минеральных удобрений на активированной воде в условиях защищенного грунта // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2003. N 74. С. 110‐118.Sudachenko V.N., Markova A.E., Ivanova I.I. [Efficiency of use of mineral fertilizer solutions on activated water in protected ground conditions]. In: Tekhnologii i tekhnicheskiye sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produktsii rasteniyevodstva i zhivotnovodstva [Technologies and technical means of mechanized production of plant and animal production]. 2003, no. 74, pp. 110‐118. (In Russian)Кожокару A.Ф., Кожокару Н.Л. Механизмы действия электрохимически активированных растворов и воды на скорость прорастания семян // Биомедицинская радиоэлектроника. 2008. N 12. С. 27‐40.Cojocaru A.F., Cоjocaru N.L. Mechanisms of Action of Electrochemically Activated Solutions and Water on the Germination Rate of Seeds. Biomeditsinskaya radioelektronika [Biomedical Radioelectronics]. 2008, no. 12, pp. 27‐40. (In Russian)Александрова Э.А., Шрамко Г.А., Князева Т.В. Совершенствование технологии некорневой подкормки озимой пшеницы с применением электрохимически активированной воды // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2011. N 33. С. 69‐72.Aleksandrova E.A., Shramko G.A., Knyazeva T.V. Improvement of foliar feeding of winter wheat using electrochemically activated water. Trudy Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Proceedings of the Kuban State Agrarian University]. 2011, no. 33, pp. 69‐72. (In Russian)Семененко С.Я., Чушкин А.Н., Лытов М.Н., Чушкина Е.И. Проектирование систем капельного орошения с модулем электрохимической активации воды. Волгоград: ФНЦ «Агроэкологии РАН», 2018. 182 с.Semenenko S.Ya. Chushkin A.N., Lytov M.N., Chushkina E.I. Proyektirovaniye sistem kapel’nogo orosheniya s modulem elektrokhimicheskoy aktivatsii vody [Design of drip irrigation systems with water electrochemical activation module]. Volgograd, Agroecology of RAS Publ., 2018, 182 p. (In Russian)Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1983. 351 с.Dospekhov B.A. Metodika polevogo opyta [Field experience]. Moscow, Agropromizdat Publ., 1983, 351 p. (In Russian)Литвинов С.С. Методика полевого опыта в овощеводстве. Москва: Всероссийский научно‐исследовательский институт овощеводства, 2011. 648 с.Litvinov S.S. Metodika polevogo opyta v ovoshchevodstve [Methods of field experience in vegetable growing]. Moscow, All‐Russian Scientific Research Institute of Horticulture Publ., 2011, 648 p. (In Russian)Кузнецова Е.И., Алещенко М.Г., Закабунина Е.Н. Методы полевых, вегетационных и лизиметрических исследований в агрономии. Москва: ФГОУ ВПО РГАЗУ, 2010. 130 с.Kuznetsova E.I., Aleshchenko M.G., Zakabunina E.N. Metody polevykh, vegetatsionnykh i lizimetricheskikh issledovaniy v agronomii [Methods of field, vegetation and lysimetric studies in agronomy]. Moscow, Russian Agrarian Correspondence University Publ., 2010, 130 p. (In Russian)Авдеев В.И. Современные методы биометрии в исследовании растений. Оренбург: Оренбургский государственный аграрный университет, 2015. 128 с.Avdeev V.I. Sovremennyye metody biometrii v issledovanii rasteniy [Modern methods of biometrics in the study of plants]. Orenburg, Orenburg state agrarian university Publ., 2015, 128 p. (In Russian)Атраментова Л.А., Утевская О.М. Статистические методы в биологии. Горловка‐ «Видавництво Лiхтар», 2008. 248 с.Atramentova LA, Utevskaya OM. Statisticheskiye metody v biologii [Statistical methods in biology]. Gorlovka, «Vidavnitstvo Likhtar» Publ., 2008, 248 p. (In Russian)Rao G. Nageswara. Statistics for Agricultural Sciences. BS Publications, 2007. 466 p.Rao G. Nageswara. Statistics for Agricultural Sciences. BS Publications, 2007, 466 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.