Влияние регуляторов роста на продуктивность растений яровой пшеницы в условиях лесостепи поволжья
На правах рукописи
Каспировский Андрей Викторович
ВЛИЯНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА НА ПРОДУКТИВНОСТЬ
РАСТЕНИЙ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПИ
ПОВОЛЖЬЯ
06.01.01 – Общее земледелие, растениеводство
Автореферат
диссертации на соискание ученой
степени кандидата сельскохозяйственных наук
Кинель – 2013
Работа выполнена на кафедре биологии, химии, технологии хранения и переработки продукции растениеводства федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия имени П.А. Столыпина»
Научный руководитель: Исайчев Виталий Александрович
доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Официальные оппоненты: Ивенин Валентин Васильевич
доктор сельскохозяйственных наук, профессор ФГБОУ ВПО «Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия», заведующий кафедрой земледелия
Киселёва Людмила Витальевна
кандидат сельскохозяйственных наук, ФГБОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия», доцент кафедры растениеводства и селекции
Ведущая организация: Государственное научное учреждение
«Ульяновский научно - исследовательский институт сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук»
Защита состоится « » декабря 2013 г. в часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.058.01 при ФГБОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия»
по адресу: 446442, г. Кинель, п. Усть-Кинельский, ул. Учебная, д 2.
e-mail: [email protected]
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Самарская ГСХА», c авторефератом – на сайте http:// www.ssaa.ru/ и на электроном сайте ВАК РФ http://vak.ed.gov.ru
Автореферат разослан «___» _______ 2013 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
профессор Г.К. Марковская
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследования. В современных агротехнологиях, в растениеводстве важнейшим элементом является применение регуляторов роста растений. Регулирование роста и развития растений с помощью физиологически активных веществ позволяет оказывать направленное влияние на отдельные этапы онтогенеза с целью мобилизации генетических возможностей растительного организма (Кефели В.И., 1997; Шевелуха В.С., 1998; Шаповал О.А., 2005; Дулов М.И., 2007; Карпова Г.А., 2007; Бутузов А.С., 2009; Кшникаткина А.Н., 2010; Костин В.И., 2010; Куликова А.Х., 2011; Васин В.Г., 2012; Ткачук О.А., 2012).
В последние годы большое внимание уделяется разработке и применению регуляторов роста нового поколения, обладающих широким спектром физиологической активности, безопасных для человека и окружающей среды. При этом регуляторы роста рассматриваются как экологически чистый и экономически выгодный способ повышения продуктивности зерновых культур, позволяющий полнее реализовать потенциальные возможности растений. Вместе с тем, влияние на растение регуляторов роста в значительной мере определяется почвенно-климатическими и агротехническими условиями. С учетом этого обстоятельства, исследования, направленные на выявление действия регуляторов роста и продуктивность растений яровой пшеницы, представляют особый интерес и необходимы для дальнейшего изучения.
Цель исследований - изучить влияние предпосевной обработки семян регуляторами роста на урожайность и качество зерна яровой пшеницы.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
- выявить наиболее эффективные регуляторы роста растений;
- установить влияние регуляторов роста на
- интенсивность прорастания семян яровой пшеницы;
- активность и продолжительность функционирования листового аппарата, образование и регулирование сухого вещества в растениях яровой пшеницы;
- содержание макро- микроэлементов в растениях яровой пшеницы;
- урожайность и качество зерна опытной культуры;
- энергетическую и экономическую оценку применения регуляторов роста растений в технологии возделывания данной культуры
Научная новизна работы. Впервые проведены систематические исследования экологически безопасных регуляторов роста растений. Дана сравнительная оценка их эффективности в технологии возделывания яровой пшеницы.
В результате проводимых исследований выявлены особенности роста и развития растений яровой пшеницы, изучена динамика накопления макро- микроэлементов в растительном организме опытной культуры. Дано научное обоснование влияния испытуемых регуляторов роста на урожайность и качество зерна при возделывании яровой пшеницы в условиях рискованного земледелия лесостепи Поволжья. Установлена положительная корреляционная связь урожайности с фитометрическими показателями, элементами минерального питания и качеством получаемой продукции.
Основные положения, выносимые на защиту:
- Яровая мягкая пшеница формирует листовую поверхность 8,36…15,39 тыс. м2 га. Стимуляторы роста увеличивают фотосинтетический потенциал листьев и чистую продуктивность фотосинтеза.
- Обработка семян регуляторами роста способствует интенсивному накоплению макро-микроэлементов в растениях яровой пшеницы, ингибируя поступления тяжелых металлов в семена.
- Применение регуляторов роста повышает урожайность яровой мягкой пшеницы на 10,6… 22,3% при фактическом урожае зерна до 1,98…2,19 т/га.
Практическая значимость. Предложенная обработка семян регуляторами роста обеспечивает более высокую урожайность яровой пшеницы с хорошими качественными показателями зерна. Данный агроприем экологически безопасный, малозатратный, повышает экономическую и биоэнергетическую эффективность возделывания опытной культуры. Полученные данные используются в учебном процессе по курсам земледелия, растениеводства, агрохимии, физиологии и биохимии растения, экологии для студентов агрономического и биотехнологического факультетов. Исследования проводились в соответствии с тематическими планами и программами Министерства сельского хозяйства РФ (№ 01201157950 государственной регистрации) и являются составной частью плана научной работы ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА им. П.А. Столыпина»
Апробация результатов исследований. Основные положения диссертационной работы докладывались на IV Международной научной конференции «Естественнонаучные вопросы технических и сельскохозяйственных исследований» (Москва,2012); XI Международной научно-практической конференции «Тенденции сельскохозяйственного производства в современной России» (Кемерово, 2012); Международной научно-практической конференции «Ресурсный потенциал растениеводства – основа обеспечения продовольственной безопасности» (Петрозаводск, 2012); V Международной научно-практической конференции «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения» (Ульяновск, 2013).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 6 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 162 страницах компьютерного текста, состоит из введения и 6 глав, заключения, выводов и предложений производству, включает 19 таблиц, 18 рисунков и 20 таблиц в приложении. Список литературы включает 319 авторов, в том числе 47 иностранных.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
- БИОЛОГИЧЕСКИЕ И АГРОТЕХНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР
В 1 главе рассматриваются особенности применения регуляторов роста при возделывании зерновых культур. Дается описание основных классов фитогормонов и рассматривается их влияние на продукционные процессы растений. На основании собранных и проанализированных литературных источников был сформулирован следующий вывод: для более эффективного использования доступной почвенной влаги, элементов минерального питания, активизации ростовых процессов, повышения устойчивости растений к неблагоприятным факторам окружающей среды и увеличения объемов производства высококачественного зерна целесообразным является применение регуляторов роста в технологии возделывания яровой пшеницы.
2. МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Условия проведения исследований
Основные исследования проводились в 2010…2013 гг. на опытном поле ФГБОУ ВПО «Ульяновской ГСХА им. П.А. Столыпина». Площадь делянок - 20 м2, расположение делянок рендомизированное в 4-х кратной повторности. Исследования выполнялись в соответствии с методикой и техникой постановки полевых, лабораторных опытов по следующий схеме: Контроль (необработанные семена), Крезацин, Энергия, Альбит, Гуми, Циркон, Экстарасол.
Объектом изучения являлась яровая пшеница сорта Землячка. Погодно-климатические условия за годы исследований были различными по температурному режиму и влагообеспеченности почвы и наиболее полно отражали особенности региона лесостепи Поволжья, что позволило всесторонне изучить действие используемых факторов.
2.2 Агрохимическая характеристика почвы
Почва опытного участка – чернозем выщелоченный среднемощный среднесуглинистый со следующей агрохимической характеристикой: содержание гумуса - 4,3%, Рн – 5,8…6,8, содержание подвижного фосфора и калия соответственно 107…142 и 103…135 мг/кг почвы, степень насыщенности основаниями составляет 96,4-97,9%, сумма поглощенных оснований 25,5…27,8 мг – экв. на 100г почвы.
2.3 Методика исследований
Агротехника опыта – общепринятая для зоны, норма высева 5 млн. всхожих семян на 1 га. Опыты сопровождались следующими наблюдениями, учетами и анализами: определение густоты стояния растений и их сохранности перед уборкой, проводили путем подсчета числа растений на трех учетных площадках делянки общей площадью 1м2; определение энергии прорастания и лабораторной всхожести по ГОСТ 12038-84 и ГОСТ 12041-82; силы роста – методом морфофизиологической оценки проростков по М.И. Калинкевичу, Е.Е. Кристиной, (1990); накопление сухого вещества в растениях по Н.Н.Третьякову, (2003); динамику площади листьев растений - по формуле: Sл=abK, где a- ширина листьев, b- длина листьев, K- поправочной коэффициент (для яровой пшеницы равен 0,78) по Н.Н.Третьякову,(1990); чистую продуктивность фотосинтеза рассчитывали по формуле: 
, г/м2 в сутки; где В1, В2 – сухой вес пробы в конце и начале учетного периода, Л1 и Л2 – площадь листьев в начале и конце учетного периода, см2; n – число дней в учетном периоде; содержание в почве азота согласно ГОСТ 13496.4-93, подвижного фосфора – ГОСТ 26657-97, обменного калия – ГОСТ 30504- 97; количество макроэлементов в растительных образцах: азот - по Къельдалю (ГОСТ 13496-93), фосфор – ванадо – молибдатным способом (ГОСТ 26557 -97), калий – методом пламенной фотометрии (ГОСТ 30504 - 97); микроэлементы определяли атомно-адсорбционным методом; содержание белка по ГОСТ 10846 – 91; количество массовой доли клейковины по ГОСТ 13586.1-74; качество клейковины на приборе ИДК- 3; крахмал по ГОСТ 10845-98; объемную массу зерна по ГОСТ 18040-64; стекловидность – по ГОСТ 10987-76; тяжелые металлы в зерне - методом атомно-адсорбционной спектрофотомерии; учет урожая проводился поделяночно с последующим взвешиванием и пересчетом на 14% влажность зерна; оценку биоэнергетической эффективности возделывания яровой пшенцы проводили по Базарову Е.И., Глинки Е.В., (1983); экономическую эффективность рассчитывали на основе технологических карт по системе натуральных и стоимостных экономических показателей с использованием нормативов и расценок, принятых для производственных условий опытного поля «Ульяновской ГСХА им.П.А. Столыпина»; результаты исследований подвергались математической обработке методами дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализов (Б.А. Доспехов, 1985) на ПК с использованием Excel 2007, Statistica 6.1.
3. ПРОДУКЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ РАСТЕНИЙ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРИМЕНЕНИЯ
РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА
3.1 Влияние регуляторов роста на посевные качества семян и полевую всхожесть яровой пшеницы
Для получения высоких и устойчивых урожаев с хорошим качеством продукции очень важно получить дружные и полноценные всходы оптимальной густоты. Поэтому проблема стимулирования или ингибирования прорастания семян и происходящих в них ростовых процессов занимает ключевое место в современном растениеводстве.
Исследования показали, что используемые в опыте регуляторы роста оказывают положительное воздействие на параметры прорастания семян яровой пшеницы (рис.1).
Рисунок 1– Влияние регуляторов роста на энергию прорастания и лабораторную всхожесть семян яровой пшеницы сорта Землячка, % (2010-2013гг)
Наибольшая энергия прорастания и лабораторная всхожесть семян яровой пшеницы наблюдалась в вариантах Крезацин и Энергия. В среднем за годы исследований применяемые регуляторы роста способствовали увеличению энергии прорастания на 1,3…4,7%, лабораторной всхожести на 1,1…3,8%. Первоначальные изменения, возникающие в семенах после обработки, приводят к процессам, связанным с интенсивностью и направленностью обмена. Эти процессы, осуществляемые на ранних стадиях развития растения в период его наибольшей пластичности и восприимчивости, могут оказать решающее влияние на прохождение дальнейшей стадии развития растительного организма.
Установлено, что обработка семян опытной культуры регуляторами роста способствовала увеличению силы роста, по сравнению с контрольным вариантом, на 2,9…3,3%.
Хорошие семена имеют высокие показатели энергии прорастания, лабораторной всхожести и силы роста, что в конечном итоге обеспечивает получение дружных всходов и высокую полевую всхожесть. Полевая всхожесть семян яровой пшеницы за годы исследований под действием используемых препаратов была выше контроля на 3,2…6,6%, в зависимости от варианта. Следует отметить, что наибольший эффект наблюдался в вариантах с применением препаратов: Экстрасол, Крезацин и Энергия.
Таким образом, предпосевная обработка семян регуляторами роста активизирует начальные этапы ростовых процессов, улучшает посевные качества семян опытной культуры, повышает полевую всхожесть растений, что является важным критерием для получения урожая с высокими показателями качества зерна опытной культуры.
3.2 Действие регуляторов роста на ассимиляционную поверхность и фотосинтетический потенциал листьев яровой пшеницы.
Одним из основных показателей фотосинтетической деятельности растений, определяющих урожайность, является величина площади листьев и длительность её функционирования. В результате исследований установлено, что применение регуляторов роста способствует увеличению ассимиляционной поверхности листьев яровой пшеницы (рис.2).
Рисунок 2 – Влияние регуляторов роста на ассимиляционную поверхность листьев яровой пшеницы сорта Землячка, тыс. м2/га (в среднем за 2010-2012гг.)
Наибольшее увеличение площади листьев наблюдалось в вариантах Энергия и Крезацин и составляло 0,25…0,50 тыс. м2/га, в зависимости от фазы роста и развития яровой пшеницы. Установлена положительная корреляционная зависимость между урожайностью и ассимиляционной поверхностью листьев яровой пшеницы. (D=82,1%, r=0,90).
В связи с тем, что максимальная площадь листьев характеризует временное состояние посевов, а урожай – результат фотосинтетической деятельности посевов за весь вегетационный период, более правильно связывать его величину с интегральным показателем работы ассимиляционного аппарата – фотосинтетическим потенциалом (ФП), учитывающим не только размеры, но и длительность работы ассимилирующей поверхности. Установлено, что предпосевная обработка семян регуляторами роста увеличивает величину ФП листьев данной культуры. Максимальных значений у яровой пшеницы этот показатель достиг в 2011 г. и составил в среднем 0,586…0,593 млн. м2/га дней. Самый низкий ФП (0,221…0,245 млн. м2/га дней) был в 2010 году из-за высокой температуры и малого количества осадков. В среднем за годы исследований наибольший ФП листьев наблюдался в вариантах Крезацин и Энергия (0,415…0,417 млн. м2/га дней), что вполне закономерно, учитывая наибольшую ассимиляционную поверхность листьев в данных вариантах. Корреляционно – регрессионный анализ показывает высокую зависимость урожайности от фотосинтетического потенциала листьев опытной культуры (D=82,8%, r=0,91).
Таким образом, положительное влияние на формирование ассимиляционной поверхности листьев яровой пшеницы оказывает предпосевная обработка семян регуляторами роста. Работа фотосинтетического аппарата листьев опытной культуры имеет высокую экологическую пластичность как в экстремальных, так и в благоприятных условиях выращивания.
3.3 Динамика накопления сухого вещества в растениях яровой пшеницы
Рост и развитие растений могут оцениваться различными способами: содержанием абсолютно сухого вещества, изменениями линейных размеров, концентрацией хлорофиллов в листьях, накоплением сухой биомассы. Исследования показали, что содержание сухого вещества в растениях постепенно увеличивается от фазы кущения до фазы молочной спелости. Наибольший прирост сухого вещества в растениях опытной культуры отмечен в период молочной спелости в варианте Энергия- 4640 кг/га, что выше контроля на 547,41 кг/га. На основании множественного корреляционного анализа выявлена зависимость урожайности от накопления сухого вещества в растениях яровой пшеницы (D=86,5%, R=0,93).
Относительная скорость прироста фитомассы растений яровой пшеницы позволяет установить закономерность транспорта ассимилятов и динамику роста яровой пшеницы. Результаты показывают, что под действием регуляторов роста происходит повышение относительной скорости прироста фитомассы опытной культуры в течение вегетации. В фазу выхода в трубку наибольшее увеличение данного показателя наблюдалось в варианте Энергия, и выше контрольного варианта на 5,2%. В фазу колошения максимальное значение данного показателя отмечалось в вариантах Крезацин и Энергия, увеличение составляет – 5,3…7,3 %, по сравнению с контролем. В период молочной спелости происходит снижение относительной скорости прироста фитомассы яровой пшеницы из-за отмираний листьев к концу вегетации. Установлена положительная динамика прироста в данный период в вариантах Циркон и Энергия, что составляет 10,9…11,2 % к контролю. На основании множественного корреляционного анализа установлена зависимость урожайности от относительной скорости прироста фитомассы растений яровой пшеницы (D=85,5%, R=0,92).
Таким образом, предпосевная обработка семян регуляторами роста оказывает существенное положительное влияние на накопление сухого вещества и увеличивает относительную скорость прироста фитомассы растений яровой пшеницы.
3.4 Чистая продуктивность фотосинтеза растений яровой пшеницы
Ключевая роль в формировании продуктивности и урожайности растений принадлежит фотосинтезу, как единственному источнику накопления сухого вещества. В среднем за годы исследований при использовании регуляторов роста наблюдается увеличение значений ЧПФ яровой пшеницы. Так, по сравнению с контролем, чистая продуктивность фотосинтеза растений яровой пшеницы максимально увеличивается в варианте Энергия в фазу выхода в трубку и колошения от 5,0 до 6,0%, в фазу молочной спелости - в варианте Циркон на 10 % (рис.3).
Рисунок 3– Влияние регуляторов роста на ЧПФ в растениях яровой пшеницы сорта Земляка, г/м2 в сутки (в среднем за 2010-2012 гг.)
Множественный корреляционный анализ показывает высокую зависимость урожайности от ЧПФ (D=78,9%, R=0,88). По всем показателям - площади листьев, сухой массе, ЧПФ – получены достоверные различия, что указывает на связь метаболических и формообразовательных процессов в течение вегетации яровой пшеницы.
Таким образом, предпосевная обработка семян регуляторами роста приводит к стимуляции ростовых процессов, повышает транспорт ассимилятов при созревании опытной культуры, активизирует фотосинтетическую деятельность растений яровой пшеницы в условиях неустойчивого увлажнения лесостепи Поволжья.
4. ВЛИЯНИЕ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН РЕГУЛЯТОРАМИ РОСТА НА ДИНАМИКУ СОДЕРЖАНИЯ МАКРО - МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В РАСТЕНИЯХ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ
4.1 Динамика макроэлементов в растениях яровой пшеницы
Одним из фундаментальных физиологических процессов в жизни растений является минеральное питание. Накопление питательных веществ является основным показателем качества продукции растениеводства. Исследования показывают, что максимальное содержание азота в листьях яровой пшеницы наблюдается в фазу кущения и составляет от 3,0 до 3,27%, в зависимости от варианта опыта. Высокое усвоение азота в данную фазу роста и развития объясняется тем, что растения в этот период нуждаются в большом количестве белка на построение тканей. С наступлением последующих фаз роста и развития происходит снижение накопления азотистых соединений в листьях опытной культуры, достигая минимума в фазу молочной спелости яровой пшеницы. Это происходит благодаря их интенсивному оттоку в репродуктивные органы, что очень важно при формировании полноценного высокобелкового зерна данной культуры. Максимальное увеличение азота в репродуктивных органах наблюдалось в вариантах Крезацин и Энергия, и составило 0,24% и 0,27% соответственно. Установлена положительная корреляционная связь урожайности яровой пшеницы с содержанием азота: в листьях – в фазу кущения (D=89,8%, r=0,94), в стеблях – в фазу выхода в трубку, колошения (D=98,8%, R=0,99), в колосьях – в фазу колошения, молочной спелости (D=97,7%, R= 0,98).
Интенсивный отток азотистых соединений из листостебельной массы в генеративные органы опытной культуры под влиянием регуляторов роста создает предпосылки для наибольшего содержания белка в зерне. Корреляционно – регрессионный анализ показывает положительную зависимость между белком в зерне и содержанием азота в растениях яровой пшеницы: в листьях – в фазу кущения (D=61,9%, r=0,78), в стеблях – в фазу колошения (D=81,6%, r=0,90), в колосьях – в фазу молочной спелости (D=81,6%, r=0,90).
Для формирования полноценного урожая яровой пшеницы необходимо интенсивное фосфорное питание в растительном организме. Исследованиями установлено, что применяемые регуляторы роста увеличивают содержание фосфора в растениях яровой пшеницы. Анализ динамики соединений фосфора в органах растений и по фазам роста и развития показывает аналогичный характер с динамикой азота в растениях. Обработка семян регуляторами роста увеличивает содержание фосфора в фазу кущения в листьях яровой пшеницы на 0,27…0,41 %. В течение роста и развития опытной культуры в фазу колошения установлено, что количество фосфора было больше в листьях, чем в стеблях во всех вариантах, а в фазу молочной спелости происходит отток данного элемента из вегетативных органов в репродуктивные органы. Содержание фосфора в колосьях опытной культуры в фазу молочной спелости увеличивается под действием регуляторов роста в 1,19…1,28 раза.
Интенсивное фосфорное питание растений яровой пшеницы создает условия для формирования зерна с высоким качеством. На основании математической обработки данных корреляционным анализом обнаружена положительная связь между содержанием фосфора и белком в зерне: в листьях – в фазу колошения и молочной спелости (D=87,2%, R=0,93), в стеблях – в фазу выхода в трубку, колошения и молочной спелости (D=81,2 %,R=0,90), в колосьях – в фазу колошения, молочной спелости (D= 85,8%, R=0,92).
В отличие от азота и фосфора, входящий в состав различных органических соединений калий содержится в растениях почти целиком в ионной форме и частично в виде растворимых солей. В наших опытах содержание калия в листьях и стеблях опытной культуры было максимальным в фазу кущения и выхода в трубку. Используемые регуляторы роста увеличивают содержание калия в органах яровой пшеницы по сравнению с контролем на 0,09…0,11%. Наибольшее увеличение наблюдается в вариантах Энергия и Крезацин. Существенных изменений динамики калия в растениях яровой пшеницы под действием регуляторов роста не происходило.
Итак, наши исследования подтверждают целесообразность использования регуляторов роста для обработки семян яровой пшеницы. Они способствуют улучшению азотного и фосфорного метаболизма, улучшению энергетического обмена в растительном организме, тем самым создаются предпосылки для получения зерна высокого качества и увеличения уровня урожайности.
4.2 Динамика микроэлементов в растениях яровой пшеницы
Наряду с изучением азотного, фосфорного и калийного питания под действием регуляторов роста для обработки семян яровой пшеницы изучение поступления и накопления микроэлементов имеет доминирующее значение, поскольку их недостаток или избыток в кормах и продуктах питания приводит к нарушению процесса обмена веществ в организме, а нередко и к заболеваниям животных и человека.
Поскольку элементный химический состав растений наиболее строго контролируется в репродуктивной части, то по накоплению микроэлементов в зерне уже трудно судить, достаточно ли их было в почве в течение онтогенеза. В наших опытах были проведены исследования по изучению содержания микроэлементов в растениях опытной культуры в течение вегетации.
Исследования показывают, что степень накопления микроэлементов в растениях яровой пшеницы варьируется по фенофазам роста и развития. По содержанию в листьях и стеблях опытной культуры с фазы кущения до молочной спелости микроэлементы составили ряд: Fe>Mn>Zn>Cu>Co. В репродуктивных органах элементный ряд принимает следующий вид: Fe>Zn>Cu>Mn>Co. По данным элементного ряда можно проводить расчеты потребления того или иного микроэлемента с учетом физиологической потребности в течение органогенеза, а также можно оценить общие закономерности по избирательному их накоплению растениями. Содержание микроэлементов в листьях под воздействием препаратов по сравнению с контролем увеличилось: Cu на 0,16…2,88 мг/кг, Co -0,05…0,32 мг/кг, Zn - 0,67…2,27 мг/кг, Mn - 0,28…2,71 мг/кг, Fe - 0,15…2,81 мг/кг; в стеблях: Cu на 0,39…2,24 мг/кг, Co - 0,03…0,15 мг/кг, Zn - 0,81…3,10 мг/кг, Mn - 0,39…2,69 мг/кг, Fe - 0,48…3,33 мг/кг; в репродуктивных органах яровой пшеницы: Cu – 0,12…0,96 мг/кг, Co – 0,03…0,10 мг/кг, Zn – 0,23…2,86 мг/кг, Mn – 0,25…1,36 мг/кг, Fe – 0,43…6,99 мг/кг. Данная тенденция наблюдалась во все годы исследований (неблагоприятные и благоприятные по погодно-климатическим условиям), что доказывает положительное действие регуляторов роста при стрессовых ситуациях, очень частых в условиях лесостепи Поволжья. Наилучшие результаты по накоплению микроэлементов в растениях яровой пшеницы наблюдаются при обработке семян препаратами Крезацин, Энергия и Циркон.
Таким образом, обработка семян регуляторами роста активизирует минеральное питание в растениях опытной культуры, в связи с этим создаются предпосылки к повышению продуктивности растений.
5. ВЛИЯНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА НА УРОЖАЙНОСТЬ
И КАЧЕСТВО ЗЕРНА ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ
5.1 Урожайность яровой пшеницы
Потенциал урожайности яровой пшеницы в условиях лесостепи Поволжья невысокий и зависит, прежде всего, от наличия доступной влаги в почве. За годы исследований вегетационные периоды были различными по влагообеспеченности: 2010 и 2012 годы были засушливыми, 2011 и 2013 – хорошо увлажненными. Результаты исследования показали, что применяемые в опыте факторы способствуют увеличению урожайности на 0,17…0,40 т/га, наибольшую прибавку к контролю обеспечивает применение регулятора роста Энергия и составляет 22,3% (табл.1).
Таблица 1 - Влияние регуляторов роста на урожайность яровой
пшеницы сорта Землячка, т/га.
| Вариант | 2010 г. | 2011 г. | 2012 г. | 2013 г. | среднее | Прибавка | |
| т/га | % | ||||||
| Контроль | 0,65 | 3,61 | 1,28 | 1,61 | 1,79 | ||
| Крезацин | 0,70 | 4,19 | 1,65 | 2,05 | 2,15 | +0,36 | 20,0 |
| Энергия | 0,65 | 4,21 | 1,70 | 2,19 | 2,19 | +0,40 | 22,3 |
| Альбит | 0,70 | 3,64 | 1,51 | 1,99 | 1,96 | +0,17 | 9,5 |
| Гуми | 0,65 | 3,73 | 1,56 | 1,89 | 1,96 | +0,17 | 9,3 |
| Циркон | 0,75 | 3,71 | 1,60 | 1,85 | 1,98 | +0,19 | 10,6 |
| Экстрасол | 0,70 | 3,80 | 1,49 | 1,95 | 1,99 | +0,20 | 11,0 |
| НСР05 | 0,05 | 0,48 | 0,20 | 0,13 | |||
Таким образом, предпосевная обработка семян регуляторами роста оказывает положительное влияние на интенсивность ростовых процессов, фотосинтетическую деятельность растений, активизацию пищевого режима, что в конечном итоге способствует повышению уровня урожайности яровой пшеницы.
5.2 Влияние регуляторов роста на качество зерна яровой пшеницы сорта Землячка
Качество зерна – это совокупность биологических, физико-химических и технологических свойств зерна, которые определяют его пригодность и способность удовлетворять определенные потребности в соответствии с назначением. В проведенных исследованиях под действием регуляторов роста, содержание белка зерна яровой пшеницы повышалась на 0,13…2,13 %, в зависимости от варианта, наибольшее увеличение наблюдалось в вариантах Крезацин и Энергия (табл. 2).
Наряду с повышением белка было установлено увеличение массовой доли клейковины в зерне опытной культуры. Исследования показывают, что данный показатель увеличивался по сравнению с контролем в вариантах Крезацин и Энергия на 3,27…3,47 % соответственно. Установлена положительная корреляционная зависимость между накоплением массовой доли клейковины и содержанием азота: в листьях – в фазу кущения (D=66,04%, r=0,81), в стеблях – в фазу выхода в трубку и колошения (D=88,6%, R=0,94), в колосьях – в фазу колошения, молочной и полной спелости (D=89,9%, R=0,94).
Таблица 2 - Содержание белка в зерне яровой пшеницы сорта Землячка, %
| Вариант | 2010 г. | 2011 г. | 2012 г. | 2013 г. | Среднее за 2010 - 2013 гг. |
| Контроль | 10,87 | 14,10 | 11,07 | 11,33 | 11,84 |
| Крезацин | 12,20 | 14,87 | 13,03 | 12,10 | 13,05 |
| Энергия | 12,13 | 15,40 | 13,20 | 12,53 | 13,32 |
| Альбит | 11,00 | 14,47 | 12,43 | 12,40 | 12,58 |
| Гуми | 11,31 | 14,37 | 12,33 | 12,10 | 12,53 |
| Циркон | 12,27 | 14,33 | 12,93 | 12,20 | 12,93 |
| Экстрасол | 11,60 | 15,17 | 13,07 | 12,30 | 13,03 |
| НСР05 | 0,28 | 0,52 | 0,55 | 0,61 |
Ключевое значение при оценке качества зерна придается не только содержанию белков, но и другим показателям, характеризующим питательную ценность и хлебопекарные качества яровой пшеницы. К таким показателям относится содержание крахмала в зерне. За годы исследований установлено, что под действием регуляторов роста содержание крахмала увеличивается по сравнению с контролем на 2,01…5,08 %, в зависимости от варианта. Наилучшие результаты наблюдаются при использовании регуляторов роста Крезацин и Энергия.
При оценке мукомольных свойств продукции определяют натуру или объемную массу зерна. Результаты показывают, что наибольшая объемная масса зерна яровой пшеницы соответствует вариантам Крезацин и Энергия, по сравнению с контролем прибавка составила 12,7…14,7 г/л.
В наших исследования установлено, что в опытных вариантах происходит увеличение стекловидности зерна на 2,26-4,48%.
Таким образом, качество получаемой продукции определяется соотношением внутренних и внешних факторов. Применяемые для обработки семян регуляторы роста являются быстродействующими факторами внешней среды, оказывающими позитивное влияние на качество получаемой продукции.
5.3 Накопление тяжелых металлов в зерне яровой пшеницы
Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что предпосевная обработка семян яровой пшеницы регуляторами роста способствует снижению накопления тяжелых металлов в зерне. По уровню накопления в зерне яровой пшеницы определяемые элементы образуют следующий убывающий элементный ряд: Zn>Cu>Pb>Ni>Cd>Hg. Содержание тяжелых металлов в полученной продукции, независимо от варианта, не превышает установленные предельно-допустимые концентрации. Расчеты по КБП тяжелых металлов в получаемой продукции опытной культуры показали, что данный показатель меньше единицы во всех вариантах. Наименьшие показатели по данному коэффициенту наблюдаются в вариантах Крезацин и Энергия.
Таким образом, применение используемых регуляторов роста позволило получить урожай с меньшим содержанием ионов тяжелых металлов в конечной продукции.
6. БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА
6.1 Биоэнергетическая оценка эффективности технологии возделывания яровой пшеницы
Результаты исследований по биоэнергетической оценке эффективности возделывания яровой пшеницы показывают, что затраты энергии колеблются в пределах от 24092,65 до 24618,86 МДж/га. За годы исследований содержание энергии в урожае наибольшим было в вариантах с применением регуляторов роста Крезацин и Энергия. Этот показатель варьировался от 35371,37 до 36029,44 МДж/га. Максимальное значение коэффициента биоэнергетической эффективности наблюдалось в варианте Энергия и составляло 1,46
6.2 Экономическая оценка эффективности возделывания яровой пшеницы
Проведенная экономическая оценка эффективности показала, что стоимость продукции с 1 га в рублях была различной, так как цены на продукцию напрямую зависят от присвоенной группы качества клейковины. Наибольшая стоимость продукции отмечалась вариантах Экстрасол, Энергия, и была выше контроля на 1655…3495 рублей. Себестоимость 1 т продукции зерна яровой пшеницы снизилась по сравнению с контрольным вариантом при использовании Крезацина на 635,37руб, Энергии на 678,14руб, Циркона на 367,51руб. Максимальное значение уровня рентабельности наблюдалось в вариантах Крезацин, Энергия и Циркон, увеличение составило - 27,9…45,1%, по сравнению с контрольным вариантом. Результаты экономической оценки эффективности возделывания яровой пшеницы свидетельствуют о том, что наибольший экономический эффект производства зерна достигается в вариантах Крезацин,Энергия и Циркон.
ВЫВОДЫ
1. Предпосевная обработка семян яровой пшеницы регуляторами роста способствовала увеличению энергии прорастания на 1,3…4,7%, лабораторной всхожести на 1,1…3,8%, силы роста на 1,3…3,3%, полевая всхожесть семян опытной культуры повышалась на 3,2…6,6%.
2. Регуляторы роста активизируют ростовые процессы, что приводит к повышению ассимиляционной поверхности листьев, листового фотосинтетического потенциала, сухого вещества и чистой продуктивности фотосинтеза в растениях яровой пшеницы.
3. Под влиянием используемых препаратов происходит повышение интенсивности поступления и транспорта азота, фосфора, микроэлементов (Zn, Cu, Mn, Co, Fe) в вегетативные органы и усиление оттока их соединений в репродуктивные органы, что снижает накопление тяжелых металлов (Zn, Cu, Pb, Cd, Ni,Hg) в зерне яровой пшеницы.
4. Обработка семян регуляторами роста повышает урожайность яровой пшеницы на 0,17…0,40 т/га, содержание белка на 0,13…2,13 %, массовую долю клейковины на 2,00…3,47 %, содержание крахмала на 2,01…5,08 %, стекловидность на 2,26…4,48 %.
5. Применение регуляторов роста способствует увеличению коэффициента энергетической эффективности в зерне яровой пшеницы в 1,08..1,17 раз. Предпосевная обработка семян является экономически выгодным приемом, повышающим рентабельность на 12,4…45,1%.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ
Для улучшения посевных качеств семян, усиления минерального питания, адаптации растений к неблагоприятным условиям среды, повышения урожайности и качества получаемой продукции рекомендуем сельскохозяйственным предприятиям в регионе лесостепи Поволжья перед посевом обрабатывать семена регуляторами роста: Крезацин, Энергия, Циркон. Обработку семян возможно сочетать с предпосевным протравливанием семян, норма расхода препаратов составляет: Крезацин – 0,3…0,5 г/т, Энергия – 4 г/т, Циркон – 1мл/т.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ
ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ
Статьи в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ
- Каспировский, А.В. Влияние регуляторов роста на содержание тяжелых металлов в зерне яровой пшеницы сорта Землячка в условиях Среднего Поволжья / В.А. Исайчев, Н.Н. Андреев, А.В. Каспировский // Вестник Казанского ГАУ. – 2013. - №1(27). – С.103-107.
- Каспировский, А.В. Зависимость динамики макроэлементов в растениях яровой пшеницы от предпосевной обработки семян регуляторами роста / В.А. Исайчев, Н.Н. Андреев, А.В. Каспировский // Вестник Ульяновской ГСХА. – 2013. - №1(21). – С.14-19.
- Каспировский, А.В. Динамика микроэлементов в растениях яровой пшеницы под влиянием регуляторов роста / В.А. Исайчев, Н.Н. Андреев, А.В. Каспировский // Вестник РАСХН. – 2013. - №4. – С.8-10.
- Каспировский, А.В. Влияние регуляторов роста на фотосинтетическую активность растений яровой пшеницы в условиях лесостепи Поволжья / В.А. Исайчев, Н.Н. Андреев, А.В. Каспировский // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. – 2013. - №3(27). – С.18-21.
- Каспировский, А.В. Урожайность и качество зерна яровой пшеницы в зависимости от предпосевной обработки семян регуляторами роста / В.А. Исайчев, Н.Н. Андреев, А.В. Каспировский // Вестник Ульяновской ГСХА. – 2013. -№3(23). – С.14-19.
- Каспировский, А.В. Влияние предпосевной обработки хелатными микроудобрениями и регуляторами роста на посевные качества семян гороха и яровой пшеницы / В.А. Исайчев, Н.Н. Андреев, А.В. Каспировский // Нива Поволжья. – 2013. - №1(26). – С.16-19.
Публикации в иных изданиях
- Каспировский, А.В. Фотосинтетическая деятельность яровой пшеницы под влиянием регуляторов роста / В.А. Исайчев, Е.В. Провалова, А.В. Каспировский // Мат. IV Межд. научн. заочной конф. «Естественнонаучные вопросы технических и сельскохозяйственных исследований» – Москва, 2012. – С.27-29.
- Каспировский, А.В. Содержание макро - и микроэлементов в зерне яровой пшеницы под действием регуляторов роста / А.В. Каспировский // Сбор. мат. XI межд. научно-практ. конф. «Тенденции сельскохозяйственного производства в современной России» – Кемерово, 2012. – С.93-96.
- Каспировский, А.В. Влияние предпосевной обработки семян регуляторами роста на показатели качества зерна и урожайность яровой пшеницы сорта Землячка / В.А. Исайчев, Н.Н. Андреев, А.В. Каспировский // Труды Межд. научно-практ. конф. «Ресурсный потенциал растениеводства – основа обеспечения продовольственной безопасности» – Петрозаводск, 2012. – С.7-10.
- Каспировский, А.В. Влияние регуляторов роста на формирование элементов структуры урожайности яровой пшеницы в условиях Ульяновской области / Н.Н. Андреев, А.В. Каспировский // Мат. V Межд. научно-практ. конф. «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения» – Ульяновск, 2013. – С.3-6.
Подписано в печать 11.11.2013
Формат 6084 1/16
Бумага офсетная Гарнитура Таймс
Печать офсетная
Усл.п.л. 1,0
Заказ №83
Тираж 100 экз.
432017, г. Ульяновск, бульвар Новый Венец,1
