RUDN Journal of Agronomy and Animal IndustriesRUDN Journal of Agronomy and Animal IndustriesВестник Российского университета дружбы народов. Серия: Агрономия и животноводство2312-797X2312-7988Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba2002910.22363/2312-797X-2024-19-2-250-268KOJVUGCrop productionРастениеводствоResearch ArticleThe effect of thermovermiculite on the early stages of vegetable growth and developmentВлияние термовермикулита на рост и развитие овощных культур на ювенильном этапе онтогенезаhttps://orcid.org/0000-0001-7560-63399820-0196YartsevaMaria A.ЯрцеваМария Александровна

PhD student, leading engineer, Laboratory of introduction and acclimatization of plants, PolarAlpine Botanical GardenInstitute

аспирант, ведущий инженер, лаборатория интродукции и акклиматизации растений, Полярно-альпийский ботанический сад-институт им. Н.А. Аврорина

468975@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3531-82737227-0180KremenetskayaIrina P.КременецкаяИрина Петровна

Senior Researcher, Tananaev Institute of Chemistry

старший научный сотрудник, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева

i.kremenetskaia@ksc.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7994-54315752-3648IvanovaLyubov A.ИвановаЛюбовь Андреевна

Chief Researcher, Laboratory of Decorative Floriculture and Landscaping, PolarAlpine Botanical Garden-I nstitute - Subdivision of the Federal Research Centre, Kola Science Centre of Russian Academy of Sciences; Leading Researcher, Institute for Problems of Industrial Ecology of the North, Federal Research Center, Kola Science Center of the Russian Academy of Sciences

главный научный сотрудник, лаборатория декоративного цветоводства и озеленения, Полярноальпийский ботанический сад-институт им. Н.А. Аврорина Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр Российской академии наук»; ведущий научный сотрудник, Институт проблем промышленной экологии Севера Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр Российской академии наук»

ivanova_la@inbox.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5406-55698540-8055SlukovskayaMarina V.СлуковскаяМарина Вячеславовна

старший научный сотрудник, лаборатория природоподобных технологий и техносферной безопасности Арктики, ФИЦ Кольский научный центр РАН ; Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева - обособленное подразделение федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр» Российской академии наук

m.slukovskaya@ksc.ruKola Science Centre of the Russian Academy of SciencesКольский научный центр РАН30082024192VOL 19, NO2 (2024)ТОМ 19, №2 (2024)25026806092024Copyright ©; 2024, Yartseva M.A., Kremenetskaya I.P., Ivanova L.A., Slukovskaya M.V.Copyright ©; 2024, Ярцева М.А., Кременецкая И.П., Иванова Л.А., Слуковская М.В.2024Yartseva M.A., Kremenetskaya I.P., Ivanova L.A., Slukovskaya M.V.Ярцева М.А., Кременецкая И.П., Иванова Л.А., Слуковская М.В.https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0https://agrojournal.rudn.ru/agronomy/article/view/20029

Laboratory experiments on the use of expanded vermiculite for seed germination of five vegetable plant species promising for cultivation in the Kola Subarctic (Beta vulgaris L., Brassica oleracea L., Brassica oleracea L. var. botrytis L., Brassica rapa L. Chinese Cabbage Group, Lactuca sativa L.) were carried out. The research used two types of substrates from Kovdor vermiculite differing in firing conditions; agricultural soil was used as a control. Plant growth and development at the juvenile stage of ontogenesis differed significantly (p < 0.005) for three variants of the experiment. The best results were obtained in the variants with the use of vermiculite substrates, which promoted more intensive seed germination, growth of shoots and roots in seedlings of all five vegetable crops, compared to the control (soil). Significant differences in accumulation of green biomass by seedlings were observed only in the experiment with beetroot. In the other four species, the difference in seedling weight was insignificant. New type of thermovermiculite (TV2-H), obtained by firing in an innovative furnace of A.I. Nizhegorodov’s design, had a more pronounced positive effect on seed germination, seedling growth and root length of the studied species of vegetable crops, compared with Vipon-2 thermovermiculite. TV2-H thermovermiculite can be recommended for the use in crop production for germination of vegetable seeds.

Представлены результаты экспериментов по использованию вспученного вермикулита для проращивания семян пяти видов овощных культур, перспективных для выращивания в условиях Кольской Субарктики: свекла столовая (Beta vulgaris L.), капуста белокочанная (Brassica oleracea L.), капуста цветная (Brassica oleracea L. var. botrytis L.), капуста пекинская (Brassica rapa L. Chinese Cabbage Group), салат кочанный (Lactuca sativa L.). Использованы два вида субстратов из вермикулита Ковдорского месторождения, отличающихся по условиям обжига, в качестве контроля — агропочва. Показатели роста и развития растений на ювенильном этапе онтогенеза статистически значимо (р < 0,005) отличались для трех вариантов эксперимента. Лучшие результаты получены в вариантах с применением вермикулитовых субстратов, которые способствовали более интенсивному, по сравнению с почвой, прорастанию семян, росту надземной части и корней сеянцев всех пяти овощных культур. Достоверные отличия в накоплении проростками зеленой биомассы были отмечены только в опыте со свеклой столовой. У других четырех видов разница в массе сеянцев была несущественной. Термовермикулит марки ТВ2-Н, полученный обжигом в инновационной печи конструкции А.И. Нижегородова, оказал более выраженное по сравнению с термовермикулитом марки Випон-2 положительное влияние на прорастание семян, рост сеянцев и длину корневой системы проростков изученных видов овощных культур. Субстрат ТВ2-Н рекомендован для применения в растениеводстве при проращивании семян овощных культур.

vermiculiteontogenesisvegetable cropssproutinggerminationSubarcticMurmansk regionвермикулитфазы развитиясельскохозяйственные растенияпрорастаниевсхожестьСубарктикаМурманская областьРабота выполнена в рамках государственного задания по теме НИР «Стратегия развития и содержания коллекционных фондов ПАБСИ, как базы для проведения научных изысканий в области интродукции и экологии в Арктической зоне РФ» (рег. № 1023032400462–1–1.6.19;1.6.20;1.6.4;1.6.11). Автор благодарит рецензентов за их вклад в экспертную оценку этой работы.The work was carried out within the framework of a state assignment on the research topic “Strategy for the development and maintenance of PABSI collection funds as a basis for conducting scientific research in the field of introduction and ecology in the Arctic zone of the Russian Federation” (reg. No. 1023032400462–1–1.6.19; 1.6.20; 1.6.4;1.6.11). The author would like to thank the reviewers for their contribution to the peer review of this paper.Chepik FA. Stages of ontogenesis of woody plants and their use for diagnostic purposes. In: Conservation of forest genetic resources of Siberia: conference proceedings. Krasnoyarsk; 2011. p.147. (In Russ.).Чепик Ф.А. Этапы онтогенеза древесных растений и их использование в диагностических целях // Материалы 3-го международного совещания «Сохранение лесных генетических ресурсов Сибири», Красноярск, Россия / Учреждение Российской академии наук Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН. 2011. С. 147.Naumenko NV, Potoroko IY, Naumenko EE. Application of the microphenological phase scale for the process of controlled germination of wheat grain. Bulletin of the South Ural state university. 2021;9(2):47–56. (In Russ.). doi: 10.14529/food210205Науменко Н.В., Потороко И.Ю., Науменко Е.Е. Применение шкалы микрофенологических фаз для процесса контролируемого проращивания зерна пшеницы // Вестник Южно-Уральского государственного университета. 2021. Т. 9. № 2. С. 47-56. doi: 10.14529/food210205Galston A, Davies P, Satter R. Zhizn’ zelenogo rasteniya [The life of the green plant]. Moscow: Mir publ.; 1983.Гэлстон А., Девис П., Сэттер Р. Жизнь зеленого растения: пер. с англ. / ред. Н.П. Воскресенская. М.: Мир, 1983. 552 с.Filippova GV, Androsova DN, Filippov EV, Prokopyev IA. Influence of temperature and precipitation on the morphology, growth, and stress resistance of seeds of some representatives of Northern flora. Russian Journal of Ecology. 2019;(6):410–418. (In Russ.). doi: 10.1134/S0367059719050044Филиппова Г.В., Андросова Д.Н., Филиппов Э.В. Прокопьев И.А. Влияние температуры и осадков на морфологию, прорастание и стрессоустойчивость семян некоторых представителей флоры Севера // Экология. 2019. № 6. С. 410-418. doi: 10.1134/S0367059719050044Bisenova GN, Sarmurzina ZS, Rakishev KB, Zakarya KD, Rakisheva AK. Development of a biosubstrate as a growth stimulator for growing organic types of agricultural crops. Bulletin of L.N. Gumilyov ENU. Bioscience Series. 2022;(4):37–44. (In Russ.). doi: 10.32523/2616–7034–2022–141–4–37–44Бисенова Г.Н., Сармурзина З.С., Ракишев К.Б., Закарья К.Д., Ракишева А.К. Разработка биосубстрата как стимулятора роста для выращивания органических видов сельскохозяйственных культур // Вестник Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева. 2022. № 4 (141). С. 37-44. doi: 10.32523/2616-7034-2022-141-4-37-44Borisova NN, Sedenko DM, Ovcharov KE. Transformation of substances in corn seeds germinated at different temperatures. In: Biological basis for improving the quality of seeds of agricultural plants: conference proceedings. Moscow; 1964. p.87. (In Russ.).Борисова Н.Н., Седенко Д.М., Овчаров К.Е. Превращение веществ в семенах кукурузы, проращиваемых при различных температурах // Биологические основы повышения качества семян сельскохозяйственных растений. М.: Наука, 1964. С. 87.Vendilo G, Soldatova S, Avramova T. Substrates for growing vegetables without soil. Potato and vegetables. 1965;(10):26. (In Russ.).Вендило Г., Солдатова С., Аврамова Т. Субстраты для выращивания овощей без почвы // Картофель и овощи. 1965. № 10. С. 26.Bolotnikov DP. Vermikulit [Vermiculite]. Murmansk; 1964. (In Russ.).Болотников Д.П. Вермикулит. Мурманск: Кн. изд-во, 1964. 50 с.Lvova IA, Dyakonov YS. Mineralogical features of vermiculite deposits in the USSR as a criterion of their quality. In: Research and application of vermiculite. Leningrad: Nauka publ.; 1969. p.53–54. (In Russ.).Львова И.А., Дьяконов Ю.С. Минералогические особенности вермикулитового месторождения СССР как критерий их качества // Исследование и применение вермикулита. Л.: Наука, 1969. С. 53-54.Ivanova LA. Gidroponnoe vyrashchivanie dekorativno-¬tsvetochnykh rastenii s ispol’zovaniem vermikulita kovdorskogo mestorozhdeniya [Hydroponic cultivation of ornamental plants using vermiculite from the Kovdor deposit]. Apatity; 1989. (In Russ.).Иванова Л.А. Гидропонное выращивание декоративноцветочных растений с использованием вермикулита ковдорского месторождения: препр. Апатиты, 1989. 16 с.Ivanova LA, Slukovskaya MV, Kremenetskaya IP, Gorbacheva TT. Pora ozelenyat’ Arktiku. Innovatsionnye gazonnye tekhnologii dlya sozdaniya travyanogo pokrova razlichnogo naznacheniya v usloviyakh Zapolyar’ya [It’s time to green the Arctic. Innovative lawn technologies for creating grass for various purposes in the Arctic]. Apatity; 2020. (In Russ.).Иванова Л.А., Слуковская М.В., Кременецкая И.П., Горбачёва Т.Т. Пора озеленять Арктику. Инновационные газонные технологии для создания травяного покрова различного назначения в условиях Заполярья. Апатиты: Изд-во ФИЦ КНЦ РАН, 2020. 37 с.Ivanova LA. Technology for growing hybrid alstroemeria in the Arctic. Information leaflet: Murmansk intersectoral territorial center for social and information work and propaganda. 1996;(152):96. (In Russ.).Иванова Л.А. Технология выращивания альстромерии гибридной в Заполярье // Информ. листок Мурм. межотрасл. террит. ЦНТИ и пропаганды, 1996. № 152. 96 с.Bukharov AF, Baleev DN, Bukharova AR. Kinetics of seed germination. Research methods and parameters. Izvestiya of Timiryazev Agricultural Academy. 2017;(2):5–19. (In Russ.).Бухаров А.Ф., Балеев Д.Н., Бухарова А.Р. Кинетика прорастания семян. Методы исследования и параметры // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2017. № 2. С. 5-19.Ivanova LA, Kotelnikov VA. Perspektivy gidroponnogo vyrashchivaniya rastenii v usloviyakh Murmanskoi oblasti [Prospects for hydroponic growing of plants in the conditions of the Murmansk region]. Apatity; 2006. (In Russ.).Иванова Л.А., Котельников В.А. Перспективы гидропонного выращивания растений в условиях Мурманской области. Апатиты: Изд-во Кольского научного центра РАН, 2006. 106 с.Ivanova LA. Kovdor vermiculite — hydroponic substrate for northern crop production (Kola Peninsula). In: Ecology of the northern territories of Russia. Problems, situation forecast, development paths, solutions: conference proceedings. 2002. p.166–168. (In Russ.).Иванова Л.А. Ковдорский вермикулит - гидропонный субстрат для северного растениеводства (Кольский полуостров) // Экология северных территорий России. Проблемы, прогноз ситуации, пути развития, решения: тез. докл. Междунар. конференции, г. Архангельск. 2002. Т. 1. С. 166-168.Ivanova LA. Features of rapid formation of lawn phytocenosises in Polar region. Subtropical and ornamental horticulture. 2013;(49):224–227. (In Russ.).Иванова Л.А. Особенности ускоренного формирования высококачественных газонных фитоценозов в условиях Заполярья // Субтропическое и декоративное садоводство: сб. науч. тр. / ГНУ ВНИИЦиСК Россельхозакадемии. 2013. № 49. С. 224-227.Nizhegorodov AI. Electric modular firing furnaces with an energy recovery system for firing vermiculite concentrates. New refractories. 2015;(10):22–27. (In Russ.). doi: 10.17073/1683–4518–2015–10–22–27Нижегородов А.И. Электрические модульноспусковые печи с системой рекуперации энергии для обжига вермикулитовых концентратов // Новые огнеупоры. 2015. № 10. С. 22-27. doi: 10.17073/1683-4518-2015-10-22-27Zvezdin AV, Nizhegorodov AI. Assessing energy efficiency of electric furnace suspended heating system for bulk material heat treatment. Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2019;23(1):41–53. (In Russ.). doi: 10.21285/1814–3520–2019–1–41–53Звездин А.В., Нижегородов А.И. Оценка энерго-эффективности подвесной нагревательной системы электрической печи для тепловой обработки сыпучих материалов // Вестник ИрГТУ. 2019. Т. 23. № 1. С. 41-53.Ivanova LA, Kotelnikov VV, Bykova AE. Physico-¬chemical transformation of the mineral vermiculite into a substrate for growing plants. Vestnik MSTU. 2006;9(5):883–889. (In Russ.).Иванова Л.А., Котельников В.В., Быкова А.Е. Физико-химическая трансформация минерала вермикулита в субстрат для выращивания растений // Вестник МГТУ. 2006. Т. 9. № 5. С. 883-889.Mosendz IA, Kremenetskaya IP. Evaluating the effect of vermiculite heat treatment methods for its application as a hydroponic substrate. Proceedings of the Fersman scientific session of the State Institute of Science and Technology of the Kola Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. 2022;(19):248–252. (In Russ.). doi: 10.31241/FNS.2022.19.045Мосендз И.А., Кременецкая И.П. Оценка влияния способов термообработки вермикулита для применения его в качестве гидропонного субстрата // Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН. 2022. № 19. С. 248-252. doi: 10.31241/FNS.2022.19.045Vysochkina LI, Vysochkina TN. Increasing crop yields due to accumulation of moisture in the soil. Tekhnicheskie nauki — ot teorii k praktike. 2014;(38):93–99. (In Russ.).Высочкина Л.И., Высочкина Т.Н. Повышение урожайности сельскохозяйственных культур за счет накопления влаги в почве // Технические науки - от теории к практике. 2014. № 38. С. 93-99.Sotchenko VS, Gorbacheva AG, Vetoshkina IA, Solomko VI. Methodology for determining laboratory germination and seed vigor. Kukuruza i sorgo. 2021;(1):12–24. (In Russ.). doi: 10.25715/o8981–6773–2383-aСотченко В.С., Горбачева А.Г., Ветошкина И.А., Соломко В.И. Методика определения лабораторной всхожести и силы роста семян // Кукуруза и сорго. 2021. № 1. С. 12-24. doi: 10.25715/o8981-6773-2383-aWellington P. Metodika otsenki prorostkov semyan [Methodology for assessing seed sprouts]. Moscow: Kolos publ.; 1973. (In Russ.).Веллингтон П. Методика оценки проростков семян / под ред. Н.Г. Хорошайлова. М.: Колос, 1973. 175 с.Alekseychuk GN, Laman NA. Fiziologicheskoe kachestvo semyan sel’skokhozyaistvennykh kul’tur i metody ego otsenki [Physiological quality of agricultural seeds and methods for its assessment]. Minsk; 2005. (In Russ.).Алексейчук Г.Н., Ламан Н.А. Физиологическое качество семян сельскохозяйственных культур и методы его оценки. Мн.: Право и экономика, 2005. 48 с.