WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

На правах рукописи

Карпова  Галина  Алексеевна

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОДУКЦИОННОГО ПРОЦЕССА

АГРОФИТОЦЕНОЗОВ ПРОСА, ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ И ЯЧМЕНЯ

ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА И БАКТЕРИАЛЬНЫХ ПРЕПАРАТОВ В ЛЕСОСТЕПИ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Специальность 06.01.09 – растениеводство

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора сельскохозяйственных наук

Пенза 2009

Диссертационная работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия»

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,  профессор

Кшникаткина Анна Николаевна;

  доктор сельскохозяйственных наук,  профессор

Костин Владимир Ильич;

доктор сельскохозяйственных наук,  профессор

Нарушев Виктор Бисенгалиевич

Ведущая организация – ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА»

Защита диссертации состоится _______________ 2009 года в  ___ часов на заседании диссертационного совета Д 220.053.01 при ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» по адресу: 440014, г. Пенза, ул. Ботаническая, 30.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА».

Автореферат разослан ________________ 2009 года

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор сельскохозяйственных наук В.А.Гущина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важным резервом повышения урожайности сельскохозяйственных культур является наиболее полная реализация потенциальной продуктивности растений в условиях конкретной почвенно-климатической зоны. Рост является одной из главных функций продукционного процесса, для оптимизации которого необходимо изучение морфобиологических особенностей развития растений, а также поиск и применение факторов экзогенного управления ими в онтогенезе, что актуально в практическом растениеводстве. Использование регуляторов роста и бактериальных препаратов, созданных на основе эффективных штаммов ассоциативных азотфиксаторов, открывает широкие возможности совершенствования технологии выращивания сельскохозяйственных культур.

О положительном влиянии отдельных регуляторов роста на морфофизиологические показатели и урожай полевых культур сообщают многие исследователи (Ф.Л. Калинин, 1984; Г.С. Муромцев,1984; В.С. Шевелуха,1992; В.М. Ковалев, 1997; Н.И. Якушкина, 2004; В.И. Костин, 2005).

В мировой науке накоплен экспериментальный материал по ассоциативной азотфиксации небобовых культур (Е.Н. Мишустин, 1983; О.А. Берестецкий, 1985; М.М. Умаров, 1986; М.В. Базилинская, 1988; В.Т. Емцев, М.И. Чумаков, 1990; В.Ф. Патыка, 1991; А.А. Завалин, 2005). Наметилось два основных способа усиления данного процесса в агроэкосистемах – активизация деятельности естественной почвенной популяции диазотрофов и инокуляция семян активными штаммами азотфиксаторов, заселяющих ризосферу растений. Однако до настоящего времени вопросы экзогенной регуляции продукционных процессов сельскохозяйственных  культур остаются недостаточно изученными.

В условиях лесостепи Среднего Поволжья исследования по применению регуляторов роста и бактериальных препаратов для предпосевной обработки семян и растений сельскохозяйственных культур проводились во многих регионах. При этом углубленное изучение данного направления необходимо для разработки систем управления продуктивностью и устойчивостью растений, обоснования энергосберегающих технологий производства экологически безопасной растениеводческой продукции. 

Цель и задачи исследований. Цель исследований заключалась в научном обосновании использования регуляторов роста различного спектра действия и бактериальных препаратов для оптимизации продукционного процесса агрофитоценозов проса, яровой пшеницы и ячменя, повышения урожайности и улучшения посевных качеств семян в условиях лесостепи Среднего Поволжья.

В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи:

  • дать теоретическое обоснование влияния предпосевной обработки регуляторами роста на посевные качества семян, физиолого-биохимические процессы при прорастании и ранние ростовые функции проростков проса, яровой пшеницы и ячменя;
  • определить особенности ростовых и формообразовательных процессов растений яровой пшеницы и ячменя при предпосевной обработке семян регуляторами роста и инокуляции бактериальными препаратами;
  • выявить возможность оптимизации элементов структуры урожая  в зависимости от интенсивности и направленности ростовых функций  растений в онтогенезе при использовании регуляторов роста и бактериальных препаратов;
  • изучить особенности формирования продукционного процесса и урожайности агрофитоценозов проса, яровой пшеницы и ячменя под влиянием регуляторов роста;
  • установить критерии зависимости показателей структуры агроценозов проса, яровой пшеницы и ячменя, динамики их роста, фотосинтетической деятельности и урожайности при совместном применении регуляторов роста и бактериальных препаратов на серой лесной почве, выявить эффективность оптимального их сочетания;
  • изучить особенности роста и развития растений яровой мягкой и твердой пшеницы при инокуляции семян бактериальными препаратами, определить динамику показателей их фотосинтетической деятельности, формирования основных элементов продуктивности и урожайность агрофитоценозов на выщелоченном черноземе;
  • оценить влияние бактериальных препаратов и совместного их применения с регуляторами роста на нитрогеназную активность ризосферы и содержание элементов минерального питания в зеленой массе растений и зерне;
  • дать энергетическую и экономическую оценку использования регуляторов роста и бактериальных препаратов в технологии возделывания проса, яровой пшеницы и ячменя.

Научная новизна. В комплексных исследованиях с учетом агроклиматических ресурсов региона и биологических особенностей изучаемых культур теоретически обосновано и экспериментально подтверждено использование экологически безопасных регуляторов роста и бактериальных препаратов для формирования высокопродуктивных агроценозов зерновых и крупяных культур в лесостепи Среднего Поволжья.

Проведены оригинальные исследования морфофизиологических закономерностей продукционного процесса проса, пшеницы и ячменя при использовании регуляторов роста, что позволяет проводить оценку состояния посева на разных этапах онтогенеза.

Проведена оценка действия регуляторов роста на начальных этапах скрининга, позволяющая выявить наиболее эффективные препараты для определенной культуры.

Установлено влияние регуляторов роста при одностороннем действии и  в сочетании с бактериальными препаратами на урожайность и качество зерна проса, яровой пшеницы и ячменя на серой лесной почве. Показано, что наиболее информативными и надежными показателями для оценки состояния посевов являются площадь листовой поверхности и сухая биомасса агроценозов в фазе колошения, что дает возможность прогнозирования их хозяйственной продуктивности.

Получены данные о высокой эффективности инокуляции семян яровой мягкой и твердой пшеницы бактериальными препаратами на фоне естественного плодородия выщелоченного чернозема.

Методом корреляционного анализа выявлены количественные взаимосвязи между лабораторной и полевой всхожестью семян, площадью листовой поверхности, элементами продуктивности и формированием урожая изучаемых культур.

Установлена энергетическая и экономическая эффективность применения регуляторов роста и бактериальных препаратов в технологии возделывания проса, яровой пшеницы и ячменя.

Основные положения, выносимые на защиту:

  • особенности формирования посевных качеств семян, физиолого-биохимические процессы при прорастании и морфометрические показатели проростков проса, яровой пшеницы и ячменя при обработке регуляторами роста;
  • ростовые и формообразовательные процессы растений яровой пшеницы и ячменя при предпосевной обработке семян регуляторами роста и инокуляции бактериальными препаратами;
  • формирование продукционного процесса и урожайности агрофитоценозов проса, яровой пшеницы и ячменя под влиянием регуляторов роста;
  • эффективность возможного применения бактериальных препаратов и совместного их использования с регуляторами роста для повышения продуктивности  агрофитоценозов проса, яровой пшеницы и ячменя на серой лесной почве;
  • динамика показателей фотосинтетической деятельности, формирование основных элементов продуктивности и урожайность агрофитоценозов яровой мягкой и твердой пшеницы при инокуляции семян бактериальными препаратами на выщелоченном  черноземе;
  • энергетическая и экономическая оценка использования регуляторов роста и бактериальных препаратов в технологии выращивания проса, яровой пшеницы и ячменя.

Практическая значимость работы заключается в решении важной проблемы растениеводства – регуляции продукционных процессов, обеспечивающих получение высоких урожаев зерновых и крупяных культур за счет использования регуляторов роста и бактериальных препаратов.

Выявленная в процессе исследований способность изучаемых регуляторов роста активизировать физиолого-биохимические процессы в период прорастания семян представляет практический интерес для улучшения посевных качеств семян, что способствует формированию оптимальной плотности агроценоза и высокой продуктивности культуры. При предпосевной обработке семян яровой мягкой пшеницы мелафеном энергия прорастания и сила роста повысились на 8,2% и 13,8%, урожайность – на 14,6%; ячменя – на 10,0 %, 13,5% и 13,6 % соответственно.

Установлена эффективность инокуляции семян бактериальными препаратами при выращивании яровой мягкой пшеницы на фоне естественного плодородия темно-серой лесной почвы. Прибавка урожая при использовании флавобактерина и ризоагрина составила 0,38-0,45 т/га (15,0-17,8%).

При обработке семян яровой мягкой и твердой пшеницы агрикой, ризоагрином и флавобактерином на фоне естественного плодородия выщелоченного чернозема урожайность составила 2,67-2,99 т/га и 2,50-2,78 т/га, что превысило контрольные значения на  7,7-20,6 % и 6,4-18,3 % соответственно.

Оптимальное сочетание регуляторов роста и бактериальных препаратов при выращивании яровой мягкой пшеницы (мелафен + флавобактерин) позволяет сформировать урожайность зерна 2,49-3,71 т/га и ячменя (мелафен + ризоагрин) – 2,53-3,10 т/га.

Разработанные ресурсосберегающие приемы технологии возделывания зерновых и крупяных культур обеспечивают экологизацию растениеводства, экономию материально-технических средств и получение высококачественной продукции.

Результаты исследований автора вошли в региональные рекомендации производству по технологии возделывания зерновых и крупяных культур (2000-2001 гг.), используются в учебном процессе Пензенской, Ульяновской государственных сельскохозяйственных академий и Саратовском ГАУ.

Разработанные агроприемы апробированы и внедрены в учхозе Пензенской сельскохозяйственной академии, хозяйствах различных форм собственности Кузнецкого, Мокшанского, Пензенского, Башмаковского и Сердобского районов Пензенской области.

Представленная работа является составной частью плана научно-исследовательских работ Пензенской государственной сельскохозяйственной академии и Пензенского государственного педагогического университета
им. В.Г. Белинского.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных и Всероссийских симпозиумах и научно-практических конференциях: Москва, Белгород, Владикавказ, Киров, Минск, Нижний Новгород, Пенза, Пенза-Нейбранденбург, Ростов-на-Дону, Смоленск, Ульяновск, Уфа (1997-2008 гг.), на региональных и внутривузовских научных конференциях: Пенза, Тамбов (1996-2006 гг.).

Публикации в печати. По материалам диссертации опубликовано 46 печатных работ, в том числе 7 – в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Под руководством автора защищена одна кандидатская диссертация.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения,
9 глав, выводов и рекомендаций производству. Работа изложена на 378 страницах компьютерного текста, содержит 78 таблиц, 46 рисунков и 64 приложения. Список литературы включает 414 источников, в том числе 67 – зарубежных авторов.

Содержание работы

Место, условия и методика проведения исследований

Экспериментальная работа выполнена при закладке полевых опытов на коллекционном участке и опытном поле учхоза ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» в 1995-2007 годах, проведении лабораторных исследований на базе ГЦАС «Пензенский» и кафедре биохимии ФГОУ ВПО «Пензенский педагогический университет им. В.Г. Белинского».

Гидротермические условия каждого конкретного года сказываются на росте, развитии и формировании продуктивности полевых культур.

Агроклиматические показатели в годы проведения исследований свиде­тельствуют о том, что наблюдались значительные колебания температурного режима и условий увлажнения. Так, среднесуточная температура за вегетацион­ный период колебалась от 9,5°С до 23,0°С, количество осадков за год от 312 мм в 1996 году до 716 мм в 2004 году.

Продолжительность активной вегетации (период со среднесуточной тем­пературой больше 10°С) сельскохозяйственных культур находилась в пределах 118-147 суток, сумма положительных температур больше 10°С изменялась от 2117°С до 2748°С, сумма осадков за вегетацию от 155 мм до 420 мм.

Гидротермический коэффициент (ГТК) за период вегетации варьировал от 0,6 до 1,8. 1996 год (ГТК-0,6) был очень засушливым; 1998, 2002 и 2006 годы (ГТК-0,7-0,8) – недостаточно увлажненные; 1995, 1997 – (ГТК-0,9-1,0) – уме­ренно увлажненные; 1999, 2001, 2004, 2005, 2007 (ГТК-1,0-1,5) – влажные. Ос­тальные годы исследований: 2000 и 2003 (ГТК>1,5) характеризовались как из­быточно влажные.

Исследования проводили на двух типах почв, имеющих следующую аг­рохимическую характеристику:

  • коллекционный участок - темно-серая лесная почва с содержанием гумуса в слое 0-20 см – 3,6%, реакция среды щелочная (рНСОЛ 6,2), сумма по­глощенных оснований (S) – 26,7 мг-экв. на 100 г почвы, гидролитическая кислотность (Нг) – 1,16 мг-экв. на 100 г почвы, содержание щелочногидролизуемого азота – 82 мг на 1 кг почвы, подвижного фосфора (Р2О5) – 37, обменного калия (К2О) – 65 мг на 1 кг почвы;
  • опытное поле учхоза – чернозем выщелоченный тяжелосуглинистый, содержание гумуса – 5,85%, реакция среды слабокислая (рНСОЛ 5,3), S – 33,2 и Нг – 6,53 мг-экв. на 100 г почвы, V – 83,4%, содержание азота – 83-88 мг на 1 кг почвы, фосфора (Р2О5) – 80-88 и калия (К2O) – 100-110 мг на 1 кг почвы.

Объекты исследований: просо сорт Саратовское 6, яровая пшеница мягкая Прохоровка, Нива 2 и твердая – Омский рубин, яровой ячмень Нутанс 642.

В качестве регуляторов роста испытывали следующие препараты: гиббе-реллин, силк, крезацин, 6-БАП, мелафен, пирафен и пектин. Изучали бактери­альные препараты: агрика (Bacillus subtylis), ризоагрин (Agrobacterium radiobacter 200) и флавобактерин (Flavobacterium  sp. 30).

Решение поставленных задач осуществлялось закладкой и проведением лабораторных и одно-двухфакторных полевых опытов:

Опыт 1 – Влияние регуляторов роста и бактериальных препаратов на посевные качества, морфометрические показатели и продуктивность проса (1995-1997 гг.).

Схема опыта: 1 – контроль (обработка растений водой); 2 – гиббереллин (ГК); 3 – 6-БАП; 4 – крезацин; 5 – ризоагрин; 6 – флавобактерин; 7 – ризоагрин + ГК; 8 – ризоагрин + 6-БАП; 9 – флавобактерин + ГК; 10 – флавобактерин +
6-БАП.

Обработку растений регуляторами роста в полевых опытах проводили в фазу трех листьев растворами следующих концентраций: ГК-25 мг/л, 6-БАП-10 мг/л, крезацин-5мг/л. В лабораторных исследованиях семена замачивали в растворах: ГК-100 мг/л, 6-БАП-20 мг/л, крезацин-10 мг/л. 

Опыт закладывали на коллекционном участке Пензенской ГСХА. Почва опытного участка – темно-серая лесная. 

Опыт 2 – Особенности физиолого-биохимических процессов при прорастании, посевные качества семян и урожайность яровой мягкой пшеницы Прохоровка и твердой – Омский рубин (1997-1999 гг.)

Схема опыта: 1 – контроль (обработка растений водой); 2 – силк; 3 – крезацин; 4 – флавобактерин. Концентрация растворов следующая: силк – 2,5 мл/л; крезацин – 5мг/л.

Опыт закладывали на коллекционном участке Пензенской ГСХА. Почва опытного участка – темно-серая лесная. Лабораторные исследования проводили в ГЦАС «Пензенский».

Опыт 3 – Влияние бактериальных препаратов на формирование агроценоза, фотосинтетическую деятельность растений в посевах и урожайность яровой мягкой пшеницы Нива 2 и твердой – Омский рубин (2001-2004 гг.)

Схема опыта: 1 – контроль (обработка семян водой); 2 – агрика; 3 – ризоагрин; 4 – флавобактерин; 5 – агрика + ризоагрин; 6 – агрика + флавобактерин; 7 – агрика + ризоагрин + флавобактерин.

Опыт закладывали в учхозе ПГСХА. Почва – выщелоченный чернозем.

Опыт 4 – Формирование урожайности и посевных качеств семян яровой мягкой пшеницы Нива 2 под влиянием регуляторов роста и бактериальных препаратов (2005-2007 гг.).

Схема опыта: 1 – контроль (обработка семян водой); 2 – мелафен; 3 – пирафен; 4 – пектин; 5 – ризоагрин; 6 – флавобактерин; 7 – мелафен + ризоагрин; 8 – пектин + ризогрин; 9 – мелафен + флавобактерин; 10 – пектин + флавобактерин. Концентрации растворов следующие: мелафен – 1·10-7 %; пирафен –
1·10-7 %; пектин – 5·10-2 %.

Опыт закладывали на коллекционном участке Пензенской ГСХА. Почва опытного участка – темно-серая лесная. Лабораторные исследования проводили на кафедре биохимии ПГПУ им. В.Г. Белинского.

Опыт 5 – Влияние регуляторов роста и бактериальных препаратов на посевные качества семян, морфофизиологические процессы растений, формирование агроценоза и урожайность ячменя Нутанс 642 (2005-2007 гг.)

Схема опыта: 1 – контроль (обработка семян водой); 2 – мелафен; 3 – пирафен; 4 – пектин; 5 – ризоагрин; 6 – флавобактерин; 7 – мелафен + ризоагрин; 8 – пектин + ризогрин; 9 – мелафен + флавобактерин; 10 – пектин + флавобактерин. Концентрации растворов: мелафен – 1·10-7 %; пирафен – 1·10-7 %; пектин – 5·10-2 %;

Опыт закладывали на коллекционном участке Пензенской ГСХА. Лабораторные исследования проводили на кафедре биохимии ПГПУ им. В.Г. Белинского.

Обработку семян регуляторами роста осуществляли перед посевом, растений – в фазу трех листьев путем опрыскивания  с использованием смачивателя ОП-7 согласно стандартному правилу (Клейн, Клейн, 1974). Инокуляцию увлажненных семян бактериальными препаратами проводили в день посева
в соответствии с рекомендациями для торфяных бактериальных препаратов (А.В. Хотянович, 1991).

Опыты закладывали и проводили в соответствии с методическими указаниями Б.А. Доспехова (1968, 1985), Государственной комиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур (1961, 1971).

Степень набухания семян определяли по У. Руге в изложении О.А. Вальтера и др. (1957), энергию прорастания и всхожесть по ГОСТу 12038-84, силу роста – ГОСТу 12040-74, массу 1000 семян – ГОСТу 12042-80, активность амилазы по Б.П. Плешкову (1985), активность каталазы методом А.Н. Баха
и А.И. Опарина, митотический индекс определяли по Н.И. Дегтяревой (1979); поглотительную способность корневых систем с помощью рН-теста (Воробьев и др., 1989). Исследования проводились в 3-5 кратной повторностях.

В полевых условиях в течение вегетационного периода изучалась динамика изменения следующих морфометрических показателей растений яровой пшеницы: объем корневой системы методом Д.А. Сабинина и И.И. Колосова (Н.Н. Третьяков, 2003), ассимиляционная поверхность листьев (Н.Н. Третьяков, 2003), биомасса и сухое вещество, фотосинтетический потенциал и чистая продуктивность фотосинтеза по А.А. Ничипоровичу (1955). Содержание общего азота, фосфора и калия в зеленой массе растений и зерне определяли из одной навески после сжигания и мокрого озоления по методу Гинзбург – Щегловой,  азот – по Къельдалю, фосфор – колориметрически, калий – на пламенном фотометре.

Агрохимический анализ почвы выполняли по общепринятым методикам: гумус – по Тюрину, легкогидролизуемый азот – по Кьельдалю, фосфор и калий – по Чирикову.

Учет урожая проводили поделяночно. Учетная площадь делянки 5-25 м2 ,  повторность четырехкратная, размещение делянок методом рендомизированных повторений.

Энергетическую оценку агроприемов проводили по методике Г.А. Булаткина (1983, 1991), экономическую – при расчете затрат по технологическим картам.

Статистическая обработка экспериментальных данных проведена методами дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализов на ПЭВМ
с использованием пакетов прикладных программ для статистической обработки «Statistica» и «Statgrafics» (Б.А. Доспехов, 1985).

Влияние предпосевной обработки регуляторами роста на посевные
качества семян, физиолого-биохимические процессы и ранние ростовые функции проростков проса, яровой пшеницы и ячменя

Посевные качества семян. Качество семян является важнейшим фактором повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Согласно мнению ряда исследователей энергия прорастания выступает как один из существенных параметров жизнеспособности семян и является наиболее чувствительным элементом их состояния (И.Г. Строна, 1966, К.Е. Овчаров, 1976). Однако в агрономической практике показатель лабораторной всхожести служит основным критерием оценки качества посевного материала, т.к. результат лабораторного испытания показывает процент семян, давших проростки в стандартизированных условиях субстрата, влажности, температуры и гарантирует воспроизводимость результата.

Нами установлено, что применение гиббереллина (ГК), 6-бензиламинопурина (6-БАП) и крезацина оказало существенное влияние на показатели энергии прорастания и лабораторной всхожести семян проса. Максимальный эффект от обработки отмечался в варианте с использованием ГК. Показатели энергии прорастания превышали контрольные данные на 12,0%, показатели всхожести – на 12,3%. В варианте с использованием 6-БАП результаты были несколько ниже. Энергия прорастания и всхожесть соответственно увеличивались на 5,4% и 7,7%. Под действием крезацина лабораторная всхожесть  семян проса увеличилась на 3,4%.

Изучение препаратов силка и крезацина показало разную отзывчивость семян яровой мягкой и твердой пшеницы на предпосевную обработку. На контроле энергия прорастания  и лабораторная всхожесть семян твердой пшеницы Омский рубин составили 77,1% и 89,0%, мягкой пшеницы Прохоровка – 79,3% и 90,8% соответственно.

В исследованиях, проведенных на пшенице и ячмене при использовании мелафена, пирафена и пектина отмечено улучшение посевных качеств семян данных культур. Лучшие показатели семян пшеницы наблюдались в вариантах с мелафеном, энергия прорастания и всхожесть возрастали на 8,2% и 11,4% соответственно, семян ячменя – на 10,0% и 9,5%.

При обработке семян пирафеном показатели энергии прорастания и всхожести были значительно ниже, однако они достоверно превышали контрольные данные по пшенице на 3,0% и 3,6% и по ячменю – на 3,7% и 3,5% соответственно. В вариантах с пектином результаты по абсолютным значениям превосходили показатели, полученные при обработке семян пирафеном, но уступали значениям в вариантах с мелафеном. Так, энергия прорастания и лабораторная всхожесть семян пшеницы синхронно возрастали на 8,2%, ячменя – на 7,0% и 6,2% соответственно (рисунок 1).

Просо Саратовское 6

Яровая мягкая пшеница Нива 2

Яровой ячмень Нутанс 642

Рисунок 1 – Энергия прорастания и лабораторная всхожесть семян

Показатели силы роста в процентном выражении на всех культурах как при использовании регуляторов роста, так и на контроле были несколько ниже энергии прорастания и всхожести. По данным Робертса (1978) сила начального роста в большей степени сопряжена с показателями полевой всхожести.

При обработке семян проса регуляторами роста показатели силы роста увеличились на 5,0-21,3%, масса 100 проростков – на 4,7-12,0%.

Сила роста семян яровой мягкой пшеницы Нива 2 под действием мелафена, пирафена и пектина увеличивалась на 5,2-13,8%, масса проростков – на 5,5-18,6%.

Воздействие регуляторов роста на семена ячменя носило аналогичный характер. Максимальный эффект получен при обработке мелафеном. Так, сила роста возрастала на 13,5% (88,5%), масса 100 проростков – на 12,0% (12,08 г). Пектин увеличивал рассматриваемые показатели на 10,3% и 9,5% соответственно.

Изменение степени набухания семян. Эффективность процессов, характеризующих начальные фазы прорастания, в значительной мере определяет состояние формирующихся проростков, которые находят свое отражение в показателях посевных качеств семян.

В результате проведенных исследований было установлено, что процессы водопоступления в семенах проса, пшеницы и ячменя соответствуют классическим представлениям и характеризуются наличием кривой набухания, имеющей S-образный вид. Наиболее интенсивное набухание отмечалось в первые 6-8 часов намачивания семян (соответствует первому этапу прорастания – активация метаболизма) по всем культурам  и вариантам опыта. К этому моменту семена проса достигали уровня 32,6-36,8% влажности по всем изучаемым вариантам, включая контроль (рисунок 2), семена пшеницы – 44,0-50,0%, семена ячменя – 38,0-41,5%. Затем наблюдалось некоторое снижение темпа водопоступления – лаг-период (второй этап прорастания – подготовка к растяжению клеток) у семян проса и ячменя в интервале с 12 до 16 часов с момента намачивания и с 10 до 14 часов у семян пшеницы. Следующая за лаг-периодом фаза характеризовалась повторным увеличением темпов водопоступления, однако степень набухания возрастала не так значительно, как на первых этапах поглощения воды семенем.

Под действием гиббереллина, 6-бензиламинопурина и крезацина происходит увеличение степени набухания семян проса по сравнению с контролем в течение всего периода измерений. До момента проклевывания, происходящего в интервале 20-24 часов от момента намачивания семян, лучшие показатели по степени набухания были отмечены в варианте с использованием крезацина и гиббереллина. На завершающем этапе набухания (48 ч) в варианте при использовании гиббереллина превышение контрольных данных составило 8,7%, 6-БАП – 6,3%, крезацином – 5,5%.

Изучение процессов водопоступления в семенах пшеницы и ячменя при использовании мелафена, пирафена и пектина показало, что применение данных препаратов дает положительный эффект. В первую фазу набухания (до 10-12 ч) превышение контрольных данных на семенах пшеницы в опытных образ-

Рисунок 2 – Степень набухания семян проса при прорастании

цах составляло 2,7-7,2%, на семенах ячменя – 1,5-4,7%. При этом наибольшая степень набухания отмечалась в вариантах с пектином. На семенах пшеницы в вариантах с регуляторами роста наблюдалось сокращение лаг-периода по сравнению с контролем, а на семенах ячменя – с мелафеном и пектином данный период был менее выражен, что могло свидетельствовать о высокой интенсивности метаболических процессов. В завершающую фазу набухания семян, соответствующую растяжению клеток осевых органов и формированию проростка (24-48 ч), превышение контрольных данных в вариантах с регуляторами роста на пшенице составило 2,3-4,8%, на ячмене – 3,5-9,5%. Лучшие результаты были отмечены при использовании мелафена. В целом динамика водопоглащения показала, что увеличение степени набухания в опытных образцах свидетельствует о более быстром достижении пороговых уровней оводненности семян и активации соответствующих метаболических процессов. Между показателями набухаемости и энергией прорастания семян установлена корреляционная зависимость: на просе r = 0,71; уравнение регрессии y = – 100,61 + 2,49 х; на пшенице r = 0,55; уравнение регрессии y = – 102,529 + 2,01101 х; на ячмене
r = 0,88; уравнение регрессии y = – 0,625 + 1,062 х.

Активность и  -амилаз в прорастающих семенах зерновых культур. При поступлении воды в семя одним из первых проявлений метаболической активности является гидролитическая активность. В период набухания завершается активация гидролиза за счет предсуществовавших гидролитических ферментов. Синтез de novo многих гидролаз происходит благодаря активации механизма синтеза белка и сопутствующего окислительного метаболизма.

В результате проведенных исследований установлено значительное повышение суммарной активности -  и  -амилаз в семенах проса при использовании  гиббереллина, 6-бензиламинопурина и крезацина. В течение 72 часов измерений превышение контроля по данному показателю составляло 50,0-68,4% (таблица 1).

Таблица 1 – Суммарная активность α- и β-амилаз в семенах проса, пшеницы и ячменя при прорастании, мг гидролизованного крахмала за 1 час 1 г сухого вещества зерновки

Вариант

Время с момента обработки

24 ч

48 ч

72 ч

Просо Саратовское 6 (1995-1997 гг.)

Контроль (обработка семян водой)

31,30±1,56

65,45±1,29

175,21±1,26

ГК

51,78±1,67

104,73±0,25

295,14±2,03

6-БАП

46,96±0,93

98,18±1,95

262,98±1,78

Крезацин

49,34±1,13

101,61±0,86

271,30±1,39

Яровая мягкая пшеница Нива 2 (2005-2007 гг.)

Контроль (обработка семян водой)

36,98±1,99

81,29±1,19

197,35±1,45

Мелафен 1·10-7%

54,82±2,05

104,85±1,48

235,31±1,04

Пирафен 1·10-7%

44,71±1,33

97,56±0,71

210,55±1,65

Пектин 5·10-2%

49,59±1,22

100,91±0,81

238,63±0,95

Яровой ячмень Нутанс 642 (2005-2007 гг.)

Контроль (обработка семян водой)

38,51±0,51

89,13±0,62

201,85±0,38

Мелафен 1·10-7%

59,11±0,46

112,04±0,34

252,19±0,36

Пирафен 1·10-7%

50,46±0,33

108,58±0,36

224,90±0,43

Пектин 5·10-2%

54,98±0,44

110,44±0,51

243,47±0,49

Исследования, проведенные на пшенице и ячмене с использованием мелафена, пирафена и пектина показали, что суммарная активность амилаз при прорастании семян имела тенденцию к повышению в течение 72 часов измерений. Так, обработка пектином вызывала увеличение изучаемого показателя у семян пшеницы на 20,9-34,1% и ячменя – на 20,6-42,8%. Наибольшая стимуляция активности амилолитических ферментов при этом отмечалась через 24 часа. При этом лучший эффект от обработки был зафиксирован в вариантах с мелафеном, превышение контрольных данных составило на пшенице 19,2-48,2% и на ячмене – 24,9-53,5%. Пирафен в меньшей степени активизировал суммарную деятельность  -  и  -амилаз – 6,6-31,0%.

В результате проведенных исследований было установлено, что под действием регуляторов роста происходит увеличение активности амилолитических ферментов в течение всего периода измерений относительно контрольных данных. Синхронность происходящих процессов указывает на сохранение общей метаболической направленности в семенах при повышении интенсивности гидролиза крахмала в вариантах с использованием регуляторов роста, что может иметь определенную экологическую значимость. Результаты корреляционно-регрессионного анализа показали функциональную зависимость между лабораторной всхожестью и активностью амилолитических ферментов: r = 0,80; уравнение регрессии y = 33,6 + 0,0087 х (просо);  r = 0,93; уравнение регрессии
y = 35,0189 + 0,24576 х (пшеница); r = 0,92; уравнение регрессии y = 48,9 +
0,180 х (ячмень).

Изменение активности каталазы. Первичная активизация метаболических процессов в прорастающих семенах обусловлена интенсификацией дыхания, сопряженного с окислительно-восстановительными реакциями растительного организма. Согласно современным представлениям каталаза играет ведущую роль, регулируя окислительный режим в организме и её активность может рассматриваться в качестве меры интенсивности и продуктивности общего метаболизма (Б.П. Полевой, 1989).

Исследованиями установлено, что обработка семян проса регуляторами роста оказала существенное влияние на активность каталазы. В изучаемых вариантах в течение 72 часов измерений данный показатель возрастал на 8,4-21,5% и составил 14,79-89,69 мкМоль разложившейся Н2О2 за 1 мин./1 мл ферментного раствора.

На семенах пшеницы и ячменя было зафиксировано повышение активности каталазы в вариантах с использованием регуляторов роста. Максимальный стимулирующий эффект от обработки наблюдался через 24 часа по всем вариантам опыта. Превышение контрольных данных по яровой пшенице составило 31,2-49,9%, по ячменю – 30,1-54,7%, через 48 часов отмечалось снижение степени воздействия регуляторов роста. Превышение контрольных данных составило 9,8-14,0% (пшеница) и 9,1-13,0% (ячмень). В последующие сутки эффект от обработки сохранялся.

Отмечена высокая зависимость лабораторной всхожести от активности фермента каталазы: на просе r = 0,78; уравнение регрессии y = 35,26 + 0,021 х; на пшенице r = 0,84; уравнение регрессии y = 44,5438 + 1,19028 х; на ячмене
r = 0,89; уравнение регрессии y = 19,5 + 0,854 х.

Динамика ростовых процессов на первых этапах развития растений. С момента наклевывания и дальнейшего прорастания семян начинаются ростовые процессы, определяющие в дальнейшем количество вегетативных, генеративных и репродуктивных органов растений.

Оценку ранних ростовых функций  корневых систем  проса, пшеницы и ячменя под действием регуляторов роста проводили по определению меристематической активности 2-х, 3-х и 9-ти суточных проростков. Интенсивность клеточных делений оценивали по среднему значению митотического индекса (МИ) в динамике через 48-72 часа.

В результате проведенных исследований на проростках проса было отмечено, что в контроле среднее значение МИ составило 81,7‰. Максимум митотической активности соответствовал 54 часам с начала прорастания – 92,7‰, относительное увеличение – 1,14. Наиболее значительные колебания МИ были отмечены при обработке 6-БАП: максимум соответствовал 54 часам с момента начала прорастания и превышал контроль на 137%; интенсивность клеточных делений возрастала в 1,8 раза, а синхронность увеличивалась на 27%.

Изучение меристематической активности клеток апикальной меристемы  зародышевых корней мягкой пшеницы Прохоровка и твердой пшеницы Омский рубин показало, что интенсивность клеточных делений в контрольных образцах составляла 81,6‰ и 78,2‰ соответственно. Максимальные значения наблюдались через 48 часов, затем активность несколько снижалась. Применение силка  вызывало увеличение интенсивности клеточных делений в среднем на 31,0%. При этом синхронность митозов клеток корневых меристем мягкой пшеницы возрастала на 10,1%, а твердой пшеницы – на 8,3%. Крезацин вызывал менее значительные изменения митотической активности: интенсивность клеточных делений по сортам увеличивалась в среднем на 12,0%, а синхронность соответствовала контрольным данным.

Обработка семян мягкой пшеницы и ячменя препаратами оказала существенное влияние на меристематическую активность зародышевых корней. Максимально митотический индекс увеличивался под действием мелафена на 22,3-71,7% на пшенице и на 19,3-67,4% на ячмене в течение всего периода измерений. При этом превышение средних значений в опытных образцах над контрольными составляло 49,2% и 44%, т.е. интенсивность клеточных делений возросла в 1,5 и 1,4 раза. Синхронность делений увеличилась на 15,3% и 16,2% соответственно.

Растения, обладающие большей стабильностью ростовых процессов, уже на ранних этапах органогенеза характеризуются повышенной способностью синтезировать органическое вещество и оказываются в конечном итоге более пластичны и продуктивны (Н.М. Андреева, А.А. Лютаревич, 1977; В.С. Шевелуха, 1992). 

Повышение митотической активности корневых меристем под действием регуляторов роста могло оказать существенное влияние на процессы дальнейшего роста и развития проростков проса, пшеницы и ячменя. Изучение динамики длины зародышевых корней, длины проростков, их биомассы позволило оценить влияние ростовых веществ на развитие 5-ти – 9-ти суточных растений  в целом.

Длина главного зародышевого корешка проса на контроле в течение периода измерений составляла 2,41-7,05 см, в опытных вариантах она увеличивалась на 8,2-32,8%. Длина ростка в возрасте 9 суток составляла 4,32 см, превышение в вариантах с регуляторами роста – 6,4-18,4%.

Динамика нарастания биомассы корней и ростков в целом соответствовала динамике роста ювенильных растений проса. Максимальные значения отмечались в варианте с использованием ГК (1,81-3,16 г/100шт. и 1,10-2,76 г/100 шт. соответственно) в течение всего периода измерений. Превышение контрольных данных составляло 18,4-33,0%.

В ходе проведенных исследований было установлено, что проростки мягкой пшеницы Прохоровка и твердой пшеницы Омский рубин в возрасте 9 суток имели в среднем 4,7 шт. развитых зародышевых корней, причем наличие 4 корней отмечалось уже на 5-6 сутки проращивания. Обработка семян силком не изменяла существенно изучаемый показатель. В вариантах с использованием крезацина количество корней у 9-ти суточных проростков увеличивалось на 17-21%.

Динамика роста корней была обратной. Длина главного зародышевого корня  пшеницы при обработке силком увеличилась на 20,2-40,0%, при обработке крезацином – на 13,5-30,0% и достигала  в возрасте 9 суток 15,89-16,49 см  и 15,0-15,51см соответственно. Длина ростков 5-9 суточных проростков при обработке семян силком увеличивалась на 15,5-21,2%, биомасса – на 18,1-22,4%. Использование крезацина повышало изучаемые показатели на 13,2-18,2% и 16,2-21,1% соответственно. Предпосевная обработка семян пшеницы и ячменя мелафеном, пирафеном и пектином  вызывала активный рост 5-9 суточных проростков. На формирование количества зародышевых корней максимальное влияние оказала обработка семян пирафеном, проростки пшеницы в возрасте 9-ти суток имели в среднем 5,3 корня, что превышало контрольные данные на 12,8%. Количество зародышевых корней 5-9 суточных проростков ячменя составляло в среднем 6,6-7,2 штук против 5,1-5,8 штук на контроле.

Таким образом, на изучаемых культурах обработка семян регуляторами роста вызывала индукцию процессов корнеобразования, а также способствовала увеличению линейных и массовых показателей.

Ростовые и формообразовательные процессы растений пшеницы и ячменя при предпосевной обработке семян регуляторами роста и инокуляции
бактериальными препаратами

Объем корневой системы. Изучение формирования корневой системы растений пшеницы и ячменя при предпосевной обработке семян регуляторами роста проводилось в онтогенезе растений по основным фазам вегетации.

В динамике установлено, что рост корневой системы растений продолжался до фазы молочной спелости. Наиболее интенсивное развитие корней отмечалось в период кущение-колошение. Максимальный эффект от обработки отмечен в фазы кущения на пшенице и выхода в трубку – на ячмене. При обработке семян пшеницы мелафеном изучаемый показатель возрастал на 22,9 % и составил 0,59 см3, в варианте с пектином – на 20,8% (0,58 см3) при 0,48 см3 на контроле. Применение мелафена на ячмене увеличивало объем корня в период трубкования на 38,1% (1,73 см3 против 1,25 см3 на контроле). Пирафен и пектин по степени воздействия были близки и уступали мелафену. Интенсификация роста корневой системы под действием регуляторов роста обусловлена в первую очередь активизацией начальных физиолого-биохимических процессов при прорастании.

Стимулирование роста корневой системы растений пшеницы регуляторами роста было максимальным в фазу кущения – превышение значений в опытных образцах относительно контрольных данных составило 1,17-1,23, затем воздействие постепенно снижалось и в период молочной спелости было наименьшим (1,09-1,15). Максимальный эффект от обработки на ячмене был отмечен в фазу выхода в трубку. Относительное увеличение в опытных вариантах составляло 1,32-1,38. Растения ячменя оказались более отзывчивы на предпосевную обработку семян мелафеном, пирафеном и пектином несмотря на снижение стимулирующего эффекта к концу вегетации.

При инокуляции семян бактериальными препаратами наибольшее стимулирующее воздействие отмечено в фазы колошения и молочной спелости, где превышение контрольных значений составляло 39,0-42,1% у растений пшеницы и 12,7-22,3% у растений ячменя. Активизация деятельности микроорганизмов-азотфиксаторов в ризосфере обеспечивает приток доступных форм азота и физиологически активных веществ в клетки корней, что оказывает влияние на общий метаболизм растений и выражается в процессах роста и формообразования (М.И. Чумаков, 1988; В.Ф. Патыка, 1991; Д.А. Климачев, 1998).

При совместном использовании изучаемых факторов, стимулирующее воздействие регуляторов роста и бактериальных препаратов проявлялось в течение всей вегетации, что обусловило максимальные показатели на изучаемых культурах.

Динамика формирования листовой поверхности. Площадь листовой поверхности одного растения определяется количеством листьев и размерами листовых пластинок. Донорная функция листа развивается лишь на определенном этапе его роста. На ранних этапах лист сам является акцептором, потребляя ассимиляты из запасающих тканей семени. Смена акцепторно-донорных состояний листа имеет прямое отношение к продукционному процессу. Ювенильный лист является акцептором особого рода, так как импортированные им ассимиляты расходуются на построение добавочного фотосинтезирующего аппарата и этим обеспечивается возрастание площади листовой поверхности в геометрической прогрессии (Kuroiwa S., Hiroi T., et al, 1964; Ю. К. Росс, 1966). Ранняя индукция ростовых функций листа при использовании регуляторов роста позволяет в более короткие сроки перейти к активному синтезу, транспорту и накоплению ассимилятов в растении, что в конечном итоге находит свое выражение в показателях продуктивности.

Площадь листовой поверхности одного растения возрастала в основном за счет увеличения длины и ширины листовой пластинки, количество листьев на растении изменялось незначительно. Наибольшего значения во всех вариантах опыта изучаемый показатель достигал в фазу колошения-цветения (74,31-88,25 см2 на пшенице и 103,11-121,20 см2 на ячмене). Затем вследствие старения и отмирания листьев к фазе восковой и полной спелости зерна площадь листьев снижалась практически до нуля. В течение всего периода измерений лучшие результаты наблюдались при использовании мелафена и пектина. В фазу кущения площадь листьев одного растения  пшеницы в варианте с мелафеном превышала контрольные данные на 23,9 %, в варианте с пектином – на 23,6 %, в фазу выхода в трубку – на 20,5 % и 20,1 % соответственно, в фазу колошения – 17,1 % и 18,8 %, в фазу молочной спелости – 9,3 % и 7,2 %. На ячмене лучшие результаты  отмечены в варианте с мелафеном, где превышение контрольных данных в течение всего периода измерений составило 6,3-27,4%.

Инокуляция семян бактериальными препаратами привела к значительному увеличению площади листовой поверхности одного растения яровой пшеницы и ячменя. Под действием ризоагрина превышение по отношению к конролю по этому показателю на пшенице составило в разные фазы вегетации 15,2-29,7 % (41,09-96,35 см2), под действием флавобактерина – 9,4-27,5 % (39,02-94,75 см2), на ячмене – 10,0-17,9% (54,51-119,54 см2) и 9,4-16,8% (54,31-118,09 см2) соответственно. Максимальный стимулирующий эффект наблюдался  во второй половине вегетации. Наиболее высокие показатели отмечены при совместном использовании регуляторов роста и бактериальных препаратов, так при сочетании мелафена и флавобактерина листовая поверхность пшеницы превышала контрольный вариант на 28,7-37,5 % (45,90-102,18 см2) по фазам вегетации. На ячмене более эффективной была обработка семян мелафеном и ризоагрином – 20,4-32,7% (67,32-136,80 см2).

Для оценки характера воздействия применяемых препаратов на ростовые функции листа использовалось значение увеличения изучаемого показателя относительно контрольных данных в течение всего вегетационного периода по основным фазам вегетации (рисунок 3). При использовании регуляторов роста для обработки семян пшеницы и ячменя стимулирующий эффект наблюдается в основном в первой половине вегетации, а затем постепенно сглаживается. Бактериальные препараты вызывают положительные изменения площади листовой поверхности на более поздних этапах органогенеза. Заметная стимуляция ростовых процессов начинается с фазы выхода в трубку и сохраняется до конца вегетации. Однако наибольшее формирование листовой поверхности обеспечивается при совместном использовании регуляторов роста и бактериальных препаратов. Интенсификация ростовых процессов наблюдается в течение всего периода роста и развития, что в конечном итоге способствует более высокой продуктивности растений.

При благоприятных условиях роста в период кущение – выход в трубку, когда идет дифференциация конуса нарастания на сегменты и закладываются колосовые бугорки, в дальнейшем образуется большее число колосков и число зерен в колосе (Ф.М. Куперман, 1982). При оптимальном росте и развитии растений во вторую половину вегетации формируется более крупное зерно (В.М. Ковалев, 1997). При использовании регуляторов роста отмечена высокая степень корреляции между показателями листовой поверхности растений ячменя в период кущение-трубкование и озерненностью колоса r = 0,95, уравнение регрессии y = 14,3 + 0,082 х. При инокуляции семян бактериальными препаратами и совместной обработке с регуляторами роста отмечена зависимость пока-

Рисунок 3 – Увеличение площади листовой поверхности одного растения
пшеницы относительно контрольных значений под влиянием регуляторов
роста и бактериальных препаратов по фазам вегетации

зателей массы 1000 зерен и листовой поверхности растений в фазу колошения (r = 0,89, уравнение регрессии y = 37,4 + 0,039 х).

Динамика нарастания биомассы и воздушно-сухого вещества. Процессы роста, отражающие общие функциональные и метаболические изменения в растениях, наиболее тесно коррелируют с ходом накопления ими биомассы и воздушно-сухого вещества. Показатели сырой массы и воздушно-сухого вещества пшеницы и ячменя соответствовали развитию вегетативной сферы растений. Максимальные значения биомассы одного растения на изучаемых культурах были в фазу колошения, затем происходило закономерное, но незначительное снижение сырой массы  при продолжающемся нарастании  сухой массы одного растения. В среднем за три года исследований сырая масса одного растения пшеницы на контроле изменялась в период вегетации от 3,53 г до 6,19 г. Наибольший прирост биомассы приходился на период от кущения до выхода в трубку. Под действием регуляторов роста сохранялась динамика накопления органического вещества, но интенсивность данных процессов изменялась значительно. В фазу кущения превышение контрольных значений составило 0,97-1,14 г (27,5-32,3 %). Наиболее высокие показатели отмечены в вариантах с мелафеном и пектином. Активный рост  вегетативных органов до выхода в трубку обусловил увеличение биомассы в опытных вариантах на 31,4-37,3 %. Динамика накопления воздушно-сухого вещества соответствовала нарастанию биомассы. Превышение контрольных значений в фазу выхода в трубку составило 25,9-29,6 %.Максимальный стимулирующий эффект от предпосевной обработки семян ячменя регуляторами роста отмечен в период трубкования. Вес сырой массы растений в опытных вариантах был выше контроля на 26,7-32,9%. Наибольшее накопление биомассы в течение вегетационного периода отмечено при использовании мелафена (4,42-10,69 г в онтогенезе).

При инокуляции семян бактериальными препаратами сырая масса одного растения пшеницы превышала контроль на 6,8-35,2% в разные фазы вегетации, ячменя – на 3,1-18,8%. Лучшие результаты на пшенице отмечены при совместном использовании мелафена и флавобактерина, на ячмене – в варианте мелафен + ризоагрин, в фазу колошения сырая масса одного растения превысила контрольные значения на 42,7% и 41,9%.

Влияние регуляторов роста на формирование агроценоза,
фотосинтетическую деятельность и продуктивность растений в посевах

Формирование плотности агроценоза. Предпосевная обработка семян  и растений в онтогенезе регуляторами роста может в определенной мере определить состояние начального развития растений и возможность управления формированием элементов продуктивности в процессе вегетации. Густота продуктивного стеблестоя в значительной степени определяется показателями полевой всхожести и сохранности растений к моменту полного созревания зерна.

В среднем за три года исследований обработка семян пшеницы мелафеном повысила всхожесть на 6,0%, пектином – на 5,4%, пирафеном – на 2,5%, ячменя – 3,3-4,9%. (таблица 2). 

Полевая всхожесть пшеницы и ячменя при предпосевной обработке регуляторами роста определялась увеличением показателей посевных качеств семян. Между полевой и лабораторной всхожестью выявлена корреляционная зависимость на пшенице r = 0,63; y = – 28,4785 + 1,11082 х, на ячмене  r = 0,59;
y = – 16,3 + 1,030 х.

Таблица 2 – Полевая всхожесть и процент сохранившихся к уборке растений в зависимости от обработки семян регуляторами роста

Вариант

Количество

взошедших растений на 1м2, шт.

Полевая всхожесть,

%

Количество растений

перед уборкой

на 1 м2, шт.

Процент сохранившихся к уборке

растений

Мягкая пшеница

Контроль (обработка семян водой)

369

67,1

279

75,6

Мелафен 1·10-7  %

402

73,1

307

76,4

Пирафен 1·10-7 %

383

69,6

294

76,8

Пектин 5·10-2 %

399

72,5

305

76,4

Ячмень

Контроль (обработка семян водой)

373

74,5

300

80,7

Мелафен 1·10-7  %

397

79,4

322

81,1

Пирафен 1·10-7 %

380

76,0

311

81,8

Пектин 5·10-2 %

389

77,8

315

81,0

Влияние свойств семян, характеризующихся определенными качествами, на урожайность проявляется через уровень полевой всхожести и сохранности растений или продуктивности самого растения, однако чаще всего их действие сказывается через совокупность всех факторов (И.Г. Строна, 1986). Коэффициент корреляции полевой всхожести и урожайности на пшенице составил
r = 0,94, y = – 0,960 + 0,0524 х; на ячмене r = 0,88; y = 0,083 + 0,032х. 

В среднем за три года исследований сохранность растений проса достоверно увеличивалась на 3,2-3,8%, лучшие результаты отмечены в варианте
с 6-БАП.

Продолжительность вегетационного периода. Продолжительность вегетационного периода зависит от биологических особенностей культуры и зоны ее выращивания. В проведенных исследованиях установлено, что вегетация растений проса на контроле составила 80-89 суток. При обработке растений регуляторами роста продолжительность вегетационного периода сокращалась до 75-86 суток.

Продолжительность вегетационного периода яровой пшеницы на контроле составила 94 дня. В вариантах с использованием регуляторов роста продолжительность была короче – 87-88 суток. Длительность вегетации растений ячменя составила 81-91 сутки.

При обработке растений проса в фазу трех листьев ГК, 6-БАП и крезацином, а также предпосевной обработке семян пшеницы и ячменя мелафеном, пирафеном и пектином отмечается устойчивая тенденция  к сокращению продолжительности вегетации, что связано с более быстрыми темпами ростовых процессов под действием изучаемых препаратов.

Динамика формирования ассимиляционной поверхности и нарастания биомассы. Повышение  продуктивности растений обеспечивается балансом двух основных процессов их жизнедеятельности – фотосинтеза и роста. Морфофизиологические процессы в онтогенезе связаны с адекватными изменениями фотосинтеза, то есть находятся в причинно-следственных отношениях. Нарушение нормальных донорно-акцепторных отношений, вызванных активным ростом корневой системы под действием регуляторов роста в первую половину вегетации и формированием колоса на последующих этапах развития, восстанавливается сначала компенсирующей интенсификацией фотосинтеза,
а затем формированием добавочной листовой поверхности. Изучение динамики формирования ассимилирующей поверхности в посевах и создание условий для оптимальной ее величины имеет большое практическое значение, так как связанные с ними показатели фотосинтеза играют значительную роль в формировании урожайности сельскохозяйственных культур.

В результате проведенных исследований было установлено, что максимальная площадь листьев посева проса отмечалась в 1997 году (ГТК-1,0), что соответствовало наибольшей урожайности. Минимальное развитие листового аппарата фиксировалось в 1996 году (ГТК-0,6) с выраженной летней засухой. В среднем за три года исследований площадь листьев посева на контроле составляла 15,84-35,8 тыс. м2/га по фазам вегетации. В вариантах с регуляторами роста максимальное превышение контрольных значений было отмечено в фазу выхода в трубку и составило 30,7-37,2%. Несмотря на закономерное увеличение ассимилирующего аппарата до фазы колошения степень воздействия регуляторов роста снижалась, однако в фазу спелости превышение контрольных значений в данных вариантах составляло 18,4-22,6% (рисунок 4).

Рисунок 4 – Динамика формирования листовой поверхности растений проса, тыс. м2/га (1995-1997 гг.)

В ходе роста реализуется наследственная программа  формообразования, что и определяет интенсивность накопления биомассы растениями. Динамика нарастания сырой массы растений проса в посеве соответствовала показателям формирования листовой поверхности с максимумом в фазы выметывания-цветения. На контроле биомасса посева составила  31,8-34,6 т/га, в опытных вариантах была выше на 28,9-33,3%.

Площадь листьев посева яровой пшеницы непрерывно изменялась на протяжении всего вегетационного периода. В начале вегетации она интенсивно возрастала и достигала максимальных значений в фазу колошения (22,5-
28,9 тыс. м2/га), а затем в силу старения и отмирания листьев вновь снижалась
(в фазу молочной спелости – 11,3-13,3 тыс. м2/га). Под действием регуляторов роста листовая поверхность увеличивалась на 15,0-36,1% в разные фазы вегетации. Лучшие результаты отмечены в вариантах с использованием мелафена и пектина. В течение вегетационного периода биомасса посева пшеницы на контроле изменялась в пределах 12,2-18,8 т/га. В опытных вариантах изучаемый показатель возрастал до 16,2-26,3 т/га, что превышало контроль на 14,9-44,3% по основным фазам вегетации (рисунок 5).

Рисунок 5 – Динамика накопления биомассы растениями яровой мягкой
пшеницы Нива 2 под влиянием регуляторов роста (2005-2007 гг.)

Динамика формирования листовой поверхности посевов ячменя также носила явно выраженный островершинный характер с максимумом в фазе колошения, где она составляла 33,6-42,3 тыс. м2/га. Предпосевная обработка семян мелафеном, пирафеном и пектином увеличивала изучаемый показатель в данный период на 19,8-26,0%, хотя максимальное за вегетацию превышение контрольных значений отмечалось в фазу выхода в трубку и составляло 29,9-36,4%. Сырая масса растений в посеве изменялась синхронно листовой поверхности  и в фазу колошения составляла 26,7-37,2 т/га. Превышение контрольных значений в течение всего вегетационного периода  в разных вариантах составляло 21,9-42,0%. При этом мелафен оказывал большее влияние на изучаемый показатель, а пирафен и пектин по степени воздействия были близки и менее эффективны.

Согласно современной теории фотосинтетической продуктивности площадь листьев – один из основных показателей, определяющих урожай. В результате проведенных исследований установлена прямая корреляционная зависимость урожайности от площади листовой поверхности в агроценозах проса
r = 0,89; у = 1,51 + 0,097 х, пшеницы r = 0,83; у = 0,2859 + 0,09183 х, ячменя
r = 0,86; у = 1,74 + 0,020 х.

Фотосинтетическая деятельность посева. В создании биологического урожая важную роль играет фотосинтетический потенциал суммарной листовой поверхности, который определяется скоростью ее образования и временем активной работы. Эта величина более точно характеризует мощность ассимиляционного аппарата посева в целом за вегетацию. В посевах проса величина фотосинтетического потенциала за вегетационный период в среднем за три года исследований по вариантам составляла 1,83-2,29 млн. м2/га·сутки (таблица 3). При этом, несмотря на сокращение вегетационного периода растений, обработанных регуляторами роста, фотосинтетический потенциал возрастал на 375-460 тыс. м2/га·сутки, что составило 20,5-25,2%.

При предпосевной обработке семян пшеницы регуляторами роста наибольшие значения ФП наблюдались в вариантах с использованием мелафена и пектина – превышение по отношению к контролю составляло 19,0-19,5%,в посевах ячменя – на 273-378 тыс. м2/га·сутки. Пирафен и пектин способствовали увеличению фотосинтетического потенциала на 18,8-20,1%, мелафен – на 26,4%.

Повышение урожайности обеспечивается увеличением не только фотосинтетической активности агрофитоценоза, но и его рабочих единиц – единицы площади листа и хлоропласта, что выражается в показателях чистой продуктивности фотосинтеза (ЧПФ).

Продуктивная деятельность единицы площади листа растений проса в среднем за вегетацию под действием ГК возрастала на 27,3%, 6-БАП и крезацина – на 20,1%. Использование регуляторов роста способствовало увеличению ЧПФ растений пшеницы на 12,2-14,0%, ячменя – на 14,3-18,4%, при этом лучшие результаты отмечены в варианте с мелафеном.

Накопление сухой массы растений зависело от продуктивности фотосинтеза, нарастания листовой поверхности и суммы дней вегетационного периода. Максимальных значений этот показатель достигал в период созревания зерна. Сухая масса растений проса под действием ГК, 6-БАП и крезацина возрастала на 20,0-25,2%. Пирафен, пектин и мелафен способствовали накоплению большего количества сухой биомассы пшеницы и ячменя. Показатели в данных вариантах превышали контрольные значения на 15,2-25,8% и 27,5-36,2% соответственно.

Таблица 3 – Фотосинтетическая деятельность посева при предпосевной обработке семян регуляторами роста

Вариант

ЛИ, м2/м2

(колошение)

Сухая масса, т/га

(молочная спелость)

ФП,

млн. м2/га · сутки

(за вегетацию)

ЧПФ,

г/м2 ·сутки

(в среднем

за вегетацию)

Просо

Контроль (обработка семян водой)

3,58

12,3

1,83

7,7

ГК

4,53

15,4

2,29

9,8

6-БАП

4,58

15,2

2,28

9,3

Крезацин

4,42

14,8

2,20

9,3

Мягкая пшеница

Контроль (обработка семян водой)

2,25

6,6

1,16

8,93

Мелафен 1·10-7  %

2,87

8,3

1,38

10,18

Пирафен 1·10-7 %

2,69

7,6

1,29

10,02

Пектин 5·10-2 %

2,89

8,2

1,38

10,10

Ячмень

Контроль (обработка семян водой)

3,36

9,4

1,44

9,8

Мелафен 1·10-7  %

4,23

12,8

1,82

11,6

Пирафен 1·10-7 %

4,03

12,0

1,71

11,3

Пектин 5·10-2 %

4,07

11,9

1,73

11,2

Ход накопления сухой биомассы посевами  коррелировал с зерновой продуктивностью изучаемых агроценозов. Анализ показал тесную зависимость между урожайностью и сухой массой растений яровой пшеницы и ячменя: коэффициенты корреляции составили r = 0,88, уравнение регрессии у = 0,457772 + 0,335897 х  и  r = 0,98, уравнение регрессии у = 1,46 + 0,101 х  соответственно.

Содержание основных элементов питания в зеленой массе растений.

Обеспеченность растений в онтогенезе основными элементами минерального питания  играет значительную роль в процессах роста, формообразования, общего метаболизма растительных организмов и определяет показатели их продуктивности.

Ускорение темпов роста под действием регуляторов роста увеличивает использование питательных веществ и тем самым усиливает их поступление. Наряду с этим быстрый рост корневой системы оказывает прямое влияние на поглощение благодаря увеличению поверхности, соприкасающейся с почвой.

Содержание общего азота в растениях яровой пшеницы при обработке мелафеном увеличилось в зависимости от фазы в 1,08-1,20 раз. Под действием пектина концентрация этого элемента повысилась в 1,07-1,16 раз. Содержание фосфора возрастало в 1,11-1,27 раза под действием мелафена и пектина – в 1,18-1,28 раза. Содержание калия по всем опытным вариантам в зависимости от фазы увеличилось в 1,07-1,19 раза.

При предпосевной обработке семян ячменя мелафеном наблюдалось увеличение общего азота в 1,06-1,21 раза, фосфора – в 1,09-1,30раза, калия – в 1,14-1,31 раза. Пирафен по степени воздействия был близок к мелафену. В варианте с использованием пектина зафиксированы менее значимые результаты.

Высокое содержание основных макроэлементов в опытных растениях могло быть обусловлено не только увеличением ростовых показателей корневой системы, но и ее функциональными возможностями. При оценке поглотительной способности корневых систем 7-9 суточных проростков пшеницы установлено повышение ацидофицирующей активности корней под действием мелафена на 19,0-29,0%, пирафена – на 6,4-24,0%, пектина – на 18,2% на проростках пшеницы. При обработке семян ячменя мелафеном ацидофицирующая активность корней проростков возрастала в 1,2-1,3 раза. Под действием пирафена она увеличивалась на 11,4-23,8%, пектина – на 5,7-21,7%.

Величина и структура урожая. Интегральным показателем, характеризующим влияние различных факторов на ростовые, формообразовательные и физиолого-биохимические процессы, происходящие в растениях, является урожайность. Результаты исследований показали, что в контроле без внешних воздействий на темно-серой лесной почве на фоне естественного плодородия было получено 2,47 т/га зерна проса. Крезацин, 6-БАП и гиббереллин повысили урожай на 0,22-0,29 т/га (рисунок 6).

Действие регуляторов в большей степени проявилось в засушливом 1996 году (ГТК-0,6), когда прибавка урожая проса составила 12,4-15,0%.

Рисунок 6 – Влияние регуляторов роста на урожайность проса по годам

Результаты анализа снопового образца показали, что обработка растений ГК привела к увеличению количества зерен в метелке и, как следствие, повышению массы зерна с 1 растения на 9,6%. 6-БАП и крезацин способствовали формированию более крупного зерна, увеличив массу 1000 зерен на 0,4-0,5 г по сравнению с контролем.

Урожайность ячменя на контроле в среднем за три года исследований составила 2,36 т/га, при обработке семян мелафеном – 2,68 т/га (прибавка 0,32 т/га), пирафеном – до 2,60 т/га (прибавка 0,24 т/га), пектином – до 2,63 т/га (прибавка 0,27 т/га) (таблица 4).

Таблица 4 – Урожайность зерна пшеницы и ячменя при инокуляции семян бактериальными препаратами в годы исследований, т/га

Вариант

2005 г.

ГТК-1,1

2006 г.

ГТК-0,8

2007 г.

ГТК-1,0

Средняя

Прибавка к контролю

Мягкая пшеница

Контроль (обработка семян водой)

2,73

2,96

1,90

2,53

-

Мелафен 1·10-7%

3,35

3,22

2,13

2,90

0,37

Пирафен 1·10-7%

2,95

3,20

1,98

2,71

0,18

Пектин 5·10-2%

3,30

3,12

2,06

2,83

0,30

HCP05

0,09

0, 07

0,10

Ячмень

Контроль (обработка семян водой)

2,60

2,50

1,98

2,36

-

Мелафен 1·10-7%

2,87

2,82

2,36

2,68

0,32

Пирафен 1·10-7%

2,82

2,74

2,24

2,60

0,24

Пектин 5·10-2%

2,81

2,73

2,35

2,63

0,27

HCP05

0,14

0,11

0,16

Более высокая продуктивность растений ячменя в опытных вариантах была обусловлена увеличением количества сформировавшихся зерен в колосе, что положительно повлияло на массу зерна одного растения, а показатели массы 1000 зерен оставались без изменений. Количество продуктивных стеблей возрастало на 5,3-6,3%,

Проведенные исследования показали, что урожайность яровой мягкой пшеницы в среднем за годы исследований находилась в пределах 1,90-3,35 т/га. В 2005 году (ГТК-1,1) урожайность составила 2,73-3,35 т/га по вариантам опыта, в 2006 году (ГТК-0,8) – 2,96-3,22 т/га, и наименьшая урожайность была получена в 2007 году (ГТК-1,0) – 1,90-2,13 т/га в связи с очень низкой полевой всхожестью семян. Обработка семян регуляторами роста способствовала повышению урожайности в среднем за три года исследований на 7,1-14,6 % (абсолютная прибавка урожая 0,18-0,37 т/га). Наибольший эффект дала обработка семян мелафеном, где масса зерна одного колоса и количество продуктивных стеблей по сравнению с контролем увеличивались на 4,6% и 10,8% соответственно. Изучаемые агроприемы оказали влияние на технологические качества зерна мягкой пшеницы. Содержание клейковины по вариантам опыта находилось в пределах 28-30 %, максимальное ее содержание (30 %) и качество –
70 у.е. по ИДК отмечено при использовании пектина.

Анализ химического состава зерна ячменя, выращенного при использовании регуляторов роста, свидетельствует о влиянии их на содержание белка, азота, фосфора и калия (таблица 5).

Таблица 5 – Содержание белка и минеральных элементов в зерне ячменя в зависимости от обработки семян регуляторами роста

Вариант

Белок, %

Содержание минеральных элементов, % на абсолютно-сухое вещество

N

P

K

Контроль (обработка семян водой)

15,72

2,42

0,30

0,55

Мелафен 110-7 %

17,23

2,84

0,36

0,64

Пирафен 110-7 %

17,16

2,80

0,35

0,62

Пектин 510-2 %

16,69

2,75

0,35

0,59

Особенности формирования продукционного процесса и урожайность

полевых культур в зависимости от инокуляции семян бактериальными препаратами и обработки регуляторами роста

Полнота всходов и сохранность растений к уборке. Высокопродуктивный посев характеризуется оптимальной для каждой  почвенно-климатической зоны плотностью продуктивного стеблестоя, высокой  выравненностью посева, хорошим развитием растений и устойчивостью к полеганию.

Гидротермические показатели вегетационного периода оказали существенное влияние на полноту всходов и выживаемость растений яровой мягкой пшеницы. Самые низкие показатели отмечены в 2007 году с явно выраженной весенней засухой (в период посев-всходы ГТК-0,25) полнота всходов составила 56,7-60,4%. В 2005 году полнота всходов растений инокулированных бактериальными препаратами и обработанных регуляторами роста находилась в пределах 68,9-74,7%, в 2006 году – 79,8-84,0%. В среднем за три года изучения число взошедших растений колебалось в пределах 381-402 штук на 1 м2 и полнота всходов составила 69,3 – 73,1% при 67,1% на контроле. Лучшие результаты за годы исследований были отмечены в вариантах совместной обработки семян регуляторами роста и бактериальными препаратами.

Результаты исследований по  ячменю показали, что на контроле показатели полевой всхожести семян  по годам составляли 66,0-83,6% (в среднем за три года – 74,5%). Максимальная полнота всходов наблюдалась в 2005 году при обильном количестве весенних осадков в мае (ГТК-1,7). При инокуляции семян препаратами ассоциативных диазотрофов всхожесть незначительно отличалась от контрольных данных – 74,8%. Совместная обработка семян регуляторами роста и бактериальными препаратами обусловила увеличение данного показателя на 2,7-3,9%. Наибольшее количество взошедших растений – 445 шт./м2  и полнота всходов – 89,0% отмечены в 2005 году при совместном использовании мелафена и ризоагрина.

Показателем, интегрирующим влияние почвенно-климатических, агротехнических и биологических факторов, является сохранность растений – отношение числа растений в момент уборки к числу взошедших семян.

Сохранность контрольных растений проса к уборке в среднем за три года находилась в пределах 68,4%. При инокуляции семян флавобактерином и ризоагрином биологическая стойкость растений повысилась на 2,9-3,1%. Совместная обработка семян регуляторами роста и бактериальными препаратами увеличивала данный показатель на 2,8-4,8%. Лучшие результаты получены в варианте ризоагрин + ГК.

При инокуляции семян яровой мягкой пшеницы бактериальными препаратами сохранность растений повысилась на 3,1-3,7%, и составила 299-300 растений на 1м2, на контроле сохранилось 279 растений (75,6%). При совместном использовании регуляторов роста и бактериальных препаратов изучаемый показатель увеличился на 1,8-2,8%, а количество растений перед уборкой составило 308-315 шт./м2.

Наибольшая сохранность растений ячменя по вариантам опыта наблюдалась в 2006 году – 84,6-85,7%. Средние показатели за три года составили 80,4-84,0%. Максимальное превышение контрольных значений зафиксированы в варианте с ризоагрином – 3,6%.

Продолжительность межфазных и вегетационного периодов. Формирование высокопродуктивного агроценоза сельскохозяйственных культур обусловлено влиянием многих факторов, в том числе обеспеченностью влагой, элементами минерального питания, биологическими особенностями и продолжительностью межфазных и вегетационного периода.

Установлено, что продолжительность вегетационного периода растений проса при инокуляции семян ризоагрином и флавобактерином варьировала по годам исследований и составила 81-93 суток, на контроле – 80-89 суток. Продолжительность межфазных периодов до цветения соответствовала контрольным данным, а затем срок вегетации увеличивался. Совместная обработка растений бактериальными препаратами и регуляторами роста сокращала вегетационный период на 2 дня.

Инокуляция семян пшеницы бактериальными препаратами способствовала некоторому увеличению межфазных периодов во второй половине вегетации, продолжительность вегетационного периода составила 97-98 суток, на контроле – 94 дня. Комплексное использование ризоагрина, флавобактерина и регуляторов роста привело к сокращению срока вегетации за три года на 1-3 дня по сравнению с контролем.

Общая продолжительность вегетационного периода растений ячменя  в среднем составила 89 суток. При инокуляции семян биопрепаратами сумма дней вегетации возрастала до 91 суток, а совместное их использование с мелафеном, пирафеном и пектином приводило к сокращению до 88 суток.

Формирование ассимиляционного аппарата и продуктивность фотосинтеза. Оптимизация фотосинтетической деятельности предусматривает создание фотосинтезирующих агроценозов, способных обеспечить наиболее эффективное усвоение энергии потоков ФАР, которое во многом зависит от суммарной листовой поверхности.

В посевах необходимо добиваться быстрого развития оптимальной величины ассимиляционного аппарата с целью увеличения продолжительности его функционирования и получения высокой урожайности.

Анализ динамики нарастания листовой поверхности в агроценозе проса показал, что максимальных значений изучаемый показатель достигал в фазу цветения и составил 35,8 тыс. м2 /га. При инокуляции семян ризоагрином и флавобактерином близкие значения отмечались уже в фазу выхода в трубку – 31,9-32,1 тыс. м2/га, а в фазу цветения превышали контроль на 32,7-33,0%. При совместном применении ГК и 6-БАП с бактериальнымми препаратами листовая поверхность в период трубкования сформировалась в пределах 35,6-36,3 тыс. м2/га, в фазу цветения – 49,9-51,4 тыс. м2/га.

При инокуляции семян биопрепаратами растения  пшеницы также формировали большую листовую поверхность, что создавало условия для увеличения фотоассимиляционной деятельности. В течение всего периода вегетации площадь листьев посева в вариантах с ризоагрином и флавобактерином была выше на 13,1-36,4%. В фазу колошения она составляла 30,1-30,7 тыс.м2/га при 22,5 тыс. м2/га на контроле. Наибольшее влияние  на формирование ассимиляционного аппарата оказало совместное использование мелафена и флавобактерина, листовая поверхность в период колошения составила 31,9-34,1 тыс.м2/га.

Влияние корневых диазотрофов в посевах ячменя было менее выраженным. В фазу кущения площадь листьев соответствовала контрольным значениям, несколько возрастала в период трубкования и в фазу колошения превышала контрольные показатели на 17,2-19,2 %. В вариантах совместного применения бактериальных препаратов и регуляторов роста ассимиляционная поверхность посева составила 24,8-46,8 тыс.м2/га в разные сроки вегетации и превышала контрольные данные на 22,3-39,3 %.

По результатам корреляционного анализа установлена прямая зависимость показателей урожайности агроценозов от площади ассимиляционного аппарата: на пшенице r = 0,87; уравнение регрессии у = 0,517244 + 0,08156х;
на ячмене r = 0,87; уравнение регрессии y = 1,82 + 0,019 х.

Оптимальная площадь ассимиляционного аппарата, размером и временем работы которой определяется суммарная фотосинтетическая продукция, обеспечила высокое накопление биомассы посевом.

В среднем за три года исследований сырая масса растений проса максимальных значений достигала в период выметывание-цветение и на контроле составляла 31,8 т/га. По вариантам опыта она увеличивалась на 31,1-45,9%. Наибольшее количество биомассы отмечено в варианте ризоагрин + ГК.

Накопление биомассы растениями пшеницы по всем фазам вегетации находилось в соответствии с ростом листовой поверхности, и наибольшее ее количество сформировалось при совместном применении флавобактерина и мелафена – 30,2 т/га.

Лучшие показатели в посевах ячменя были зафиксированы в варианте ризоагрин + мелафен, которые превышали контрольные значения в течение всего периода вегетации на 35,5-51,3%.

Возрастание площади ассимиляционного аппарата и биомассы в агроценозах проса, пшеницы и ячменя было обусловлено не только интенсификацией ростовых функций отдельных растений, но и большим их числом на единице площади посева в период прохождения основных фаз вегетации.

При инокуляции семян изучаемых культур бактериальными препаратами наблюдалось пролонгирование активности ассимиляционного аппарата, происходящее, по-видимому, на фоне обеспечения растений азотом, что увеличивало ФП и влияло на показатели ЧПФ (таблица 6).

Конечным продуктом фотосинтетической деятельности посева являются показатели сухой биомассы растений, которые тесно связаны с урожайностью.

Установлена прямая корреляционная зависимость урожайности и сухой массы агрофитоценоза при инокуляции семян бактериальными препаратами и обработке регуляторами роста. На пшенице коэффициент корреляции составил r = 0,91, на ячмене r = 0,85.

Динамика содержания NPK в зеленой массе растений. Наиболее тесно взаимосвязи растений с микроорганизмами прослеживаются на примере сопряжения двух процессов – азотфиксации и фотосинтеза (В.Т. Емцев, 1994). Чем более развитым фотосинтетическим аппаратом обладает растение и чем больше веществ оно транспортирует в ризосферу, тем интенсивнее происходит процесс несимбиотической азотфиксации.

Активная деятельность корневых диазотрофов обусловила  содержание основных элементов питания в зеленой массе растений. Содержание общего азота в растениях проса возрастало в 1,2-1,8 раза, фосфора – в 1,2-1,7 раза, калия – в 1,1-1,3 раза. В растениях пшеницы содержание азота увеличивалось в 1,1-1,4 раза, фосфора –1,1-1,3; калия – 1,05-1,28 раза по вариантам опыта. Аналогичные данные получены  и по ячменю. Максимальные значения  по содержанию элементов на всех культурах получены в вариантах при совместном использовании бактериальных препаратов и регуляторов роста.

Структура урожая и урожайность. Достаточное минеральное питание
и связанная с этим высокая интенсивность фотосинтеза приводят к интенсификации ростовых процессов и повышению продуктивности растений.

Проведенные исследования показали, что урожайность проса, пшеницы и ячменя при инокуляции семян ризоагрином и флавобактерином существенно зависела  от метеорологических условий  вегетационного периода.  Максималь-

Таблица 6 – Фотосинтетическая деятельность посева при обработке семян бактериальными препаратами и регуляторами роста

Вариант

ЛИ, м2/м2

(колошение)

Сухая масса, т/га

(молочная спелость)

ФП,

млн. м2/га · сутки

(за вегетацию)

ЧПФ,

г/м2 ·сутки

(в среднем

за вегетацию)

Просо

Контроль (обработка семян водой)

3,58

12,3

1,83

7,7

Ризоагрин

4,75

15,9

2,46

9,8

Флавобактерин

4,76

15,6

2,45

9,4

Ризоагрин + ГК

5,14

17,4

2,58

10,2

Ризоагрин + 6-БАП

5,04

16,9

2,52

10,0

Флавобактерин + ГК

5,06

16,8

2,53

10,1

Флавобактерин +

6-БАП

4,99

16,6

2,49

9,83

Мягкая пшеница

Контроль (обработка семян водой)

2,25

6,6

1,16

8,93

Ризоагрин

3,07

8,6

1,59

9,84

Флавобактерин

3,01

8,4

1,55

9,81

Мелафен + ризоагрин

3,31

9,5

1,71

10,44

Пектин + ризоагрин

3,20

9,1

1,67

10,38

Мелафен + флавобактерин

3,41

9,7

1,75

10,54

Пектин + флавобактерин

3,19

9,0

1,66

10,37

Ячмень

Контроль (обработка семян водой)

3,36

9,4

1,44

9,8

Ризоагрин

4,01

11,6

1,67

10,8

Флавобактерин

3,94

11,2

1,65

10,7

Мелафен + ризоагрин

4,68

14,2

2,02

12,3

Пектин + ризоагрин

4,53

13,1

1,92

12,1

Мелафен + флавобактерин

4,61

13,7

1,98

12,0

Пектин + флавобактерин

4,45

12,7

1,88

11,7

ные прибавки урожая по всем культурам  отмечены в годы с достаточным увлажнением второй половины вегетации, когда создаются условия для активной деятельности диазотрофного ризоценоза. 

Комплексное применение регуляторов роста и бактериальных препаратов дает более высокие результаты при всех сочетаниях. Совместное использование изучаемых факторов вызывает интенсивное развитие вегетативной сферы растений уже в период кущение-трубкование благодаря воздействию регуляторов роста, затем влияние бактериальных препаратов обеспечивает увеличение периода вегетации, т.е. активной работы листового аппарата. Таким образом, при благоприятных условиях второй половины вегетации налив зерна обеспечивается ассимилятами текущего фотосинтеза, при неблагоприятных – возрастает доля реутилизированных веществ (фонд вторичных ассимилятов соломины, узлов, листовых влагалищ), которые были созданы в период интенсивного роста и фотосинтеза ранее.

Результаты исследований показали, что урожайность проса на контроле в среднем за три года составила 2,47 т/га, флавобактерин и ризоагрин увеличили ее на 0,33-0,40 т/га. Наибольшее повышение урожая обеспечило совместное применение ризоагрина и регуляторов роста – 0,50-0,57 т/га. Эффективность совместного применения флавобактерина с 6-БАП и ГК была ниже – прибавка урожая зерна составила 0,41-0,46 т/га.

Инокуляция семян бактериальными препаратами повысила озерненность метелки и массу 1000 зерен при этом лучшие результаты наблюдались при обработке семян ризоагрином. Совместное применение изучаемых препаратов усиливало влияние каждого в отдельности. Самое крупное зерно сформировалось при использовании ризоагрина и 6-БАП, а наибольшее количество зерен на растении – ризоагрина и ГК.

Инокуляция семян  пшеницы бактериальными препаратами увеличила урожайность в среднем на 15,0-17,8% (прибавка 0,38-0,45 т/га). Совместное применение бактериальных препаратов и регуляторов роста обеспечило прибавку урожая 0,54-0,73 т/га. Наибольшее превышение контрольных значений по урожайности наблюдалось в варианте мелафен + флавобактерин, что обусловлено увеличением массы зерна одного колоса и массы 1000 зерен (таблица 7).

Инокуляция семян ячменя бактериальными препаратами способствовала увеличению урожая на 8,1-10,2 % (прибавка 0,19-24 т/га). Совместное применение бактериальных препаратов и регуляторов роста обеспечило прибавку урожая 0,26-0,53 т/га. Максимальные значения 0,53 т/га получены в варианте мелафен + ризоагрин.

Изучаемые агроприемы оказали влияние на качество зерна пшеницы и ячменя – увеличилось содержание клейковины, белка, а также общего азота, фосфора и калия. 

Таблица 7 – Структура урожая пшеницы и ячменя при обработке семян регуляторами роста

Вариант

Количество, шт.

Масса, г

Урожайность, т/га

Прибавка урожая, т/га

продуктивных стеблей на 1 м2

зерен

в колосе

зерна

одного

колоса

1000

зерен

Мягкая пшеница

Контроль (обработка семян водой)

295

23,2

0,87

34,6

2,53

-

Ризоагрин

328

24,3

0,93

35,4

2,98

0,45

Флавобактерин

325

24,0

0,92

35,0

2,91

0,38

Мелафен +

ризоагрин

339

24,6

0,96

36,2

3,17

0,64

Пектин + ризоагрин

335

24,5

0,94

35,3

3,09

0,56

Мелафен +

флавобактерин

342

25,2

0,97

36,0

3,26

0,73

Пектин +

флавобактерин

335

24,4

0,93

35,2

3,07

0,54

Яровой ячмень

Контроль (обработка семян водой)

320

18,7

0,76

41,1

2,36

-

Ризоагрин

332

19,0

0,81

43,0

2,60

0,24

Флавобактерин

329

18,8

0,80

42,7

2,55

0,19

Мелафен +

ризоагрин

342

20,6

0,88

42,7

2,89

0,53

Пектин +

ризоагрин

339

19,6

0,83

42,5

2,73

0,37

Мелафен +

флавобактерин

340

20,1

0,86

42,8

2,81

0,45

Пектин +

флавобактерин

333

19,4

0,82

42,4

2,62

0,26

Влияние бактериальных препаратов на фотосинтетическую деятельность, формирование элементов продуктивности и урожайность растений яровой мягкой и твердой пшеницы на выщелоченном черноземе

Плотность агрофитоценоза и сроки его вегетации. В совершенствовании технологии возделывания сельскохозяйственных культур важное значение имеет оптимизация процесса азотфиксации за счет применения дешевых, высоко окупаемых и безопасных для окружающей среды бактериальных препаратов. Для получения максимальной урожайности зерновых культур необходимо формирование посева с оптимальной плотностью продуктивного стеблестоя к моменту уборки.

Результаты по изучению влияния инокуляции семян бактериальными препаратами на формирование плотности агроценозов яровой мягкой и твердой пшеницы показали, что данный показатель определяется не только изучаемыми факторами, но и гидротермическими условиями в годы проведения исследований (таблица 8).

Таблица 8 – Формирование плотности агроценоза яровой пшеницы при инокуляции семян бактериальными препаратами

Вариант

Количество растений

на м2, шт.

Процент

взошедших

сохранившихся к уборке

полевая всхожесть

сохранившихся к уборке растений

Мягкая пшеница

Контроль (обработка семян водой)

385

315

70,0

81,8

Агрика

393

338

71,5

86,0

Ризоагрин

388

330

70,5

85,1

Флавобактерин

383

320

69,6

83,6

Агрика + ризоагрин

398

347

72,4

87,2

Агрика + флавобактерин

392

341

71,3

87,0

Агрика + ризоагрин + флавобактерин

401

353

72,9

88,1

Твердая пшеница

Контроль (обработка семян водой)

404

298

73,5

73,8

Агрика

408

322

74,2

78,9

Ризоагрин

406

316

73,8

77,8

Флавобактерин

405

310

73,6

76,5

Агрика + ризоагрин

410

328

74,5

80,0

Агрика + флавобактерин

407

325

74,0

79,9

Агрика + ризоагрин + флавобактерин

411

334

74,7

81,3

Полевая всхожесть в среднем за годы исследований составила по мягкой пшенице 70,0-72,9% и по твердой – 73,5-74,7%. Инокуляция семян бактериальными препаратами во всех сочетаниях незначительно повлияла на всхожесть семян.

Процент сохранившихся к уборке растений характеризует их биологическую стойкость к неблагоприятным условиям внешней среды. Процент сохранившихся растений мягкой пшеницы был выше, что обусловило более высокие показатели фотосинтетической деятельности и продуктивности в агроценозе. Инокуляция семян бактериальными препаратами  повышала данный показатель на 3,3-6,3%. Лучшая отзывчивость  на предпосевную обработку биопрепаратами отмечена на твердой пшенице, где сохранность растений увеличивалась на 4,0-7,5% , несмотря  на меньшие абсолютные значения изучаемого показателя.

В опыте отмечена определенная корреляционная зависимость количества сохранившихся к уборке растений и урожайности: r = 0,61; уравнение регрессии имело вид y = – 1,78 + 0,13 х.

Продолжительность вегетационного периода является важным показателем того, насколько растение находит в окружающей среде необходимые условия для своего роста и развития. В зависимости от гидротермических условий года, биологических особенностей культуры и применяемых бактериальных препаратов вегетационный период яровой пшеницы варьировал в пределах 70-92 суток. В среднем за годы исследований по вариантам опыта отмечено превышение продолжительности вегетации по сравнению с контролем на 1-7 суток по мягкой пшенице и 1-9 суток по твердой пшенице.

Динамика ростовых процессов. Темпы роста и развития  яровой пшеницы характеризовались показателями высоты растений. Динамика роста в опыте была обусловлена положительной реакцией растений на обработку семян бактериальными препаратами. Высота растений мягкой пшеницы составляла в фазу полной спелости 83,1-95,8 см, твердой пшеницы – 83,9-92,3 см. Наибольшую высоту имели растения обоих видов пшеницы при обработке семян тройным составом бактериальных препаратов (агрика + ризоагрин + флавобактерин). Превышение над контрольными растениями составило по мягкой пшенице 9,1%, по твердой – 10,0%.

Другими важными характеристиками степени развития зерновых культур являются состояние корневой системы, развитие листовой поверхности и нарастание биомассы. Наблюдения проводились в течение всего вегетационного периода с регистрацией данных по основным фазам вегетации.

Результаты исследований динамики формирования корневой системы показали, что ее нарастание продолжалось до фазы молочной спелости при максимальных темпах прироста в период кушение-колошение. В целом растения мягкой пшеницы имели более развитую корневую систему, чем твердой.

Максимальный эффект от обработки по изучаемым видам был отмечен в фазу колошения. Превышение контрольных значений составляло на мягкой пшенице 23,1-37,6% при абсолютных значениях 2,88-3,22 см2 и 21,9-35,9% (2,67-2,98 см2) на твердой. Лучшие результаты зафиксированы при совместном использовании трех препаратов.

Динамика формирования листовой поверхности одного растения как мягкой, так и твердой пшеницы носила островершинный характер с максимумом в фазу колошения. Площадь листьев одного растения в опытных вариантах составляла в данный период 96,2-106,4 см2 (мягкая пшеница) и 89,9-99,0 см2 (твердая пшеница), что превышало контрольные значения на 14,8-27,0% и 12,5-23,9% соответственно. Коэффициент корреляции ассимиляционной поверхности агроценозов и урожайности составил r = 0,60; уравнение регрессии имело вид y = 1,29 + 0,41 х.

Применение бактериальных препаратов способствовало интенсивному формированию вегетативных органов, в результате чего биомасса растений пшеницы, а также воздушно-сухое вещество значительно увеличивались. В среднем за годы исследований в фазу молочной спелости прирост биомассы по вариантам опыта составил 2,0-6,9 т/га по мягкой пшенице и 1,8-5,6 т/га по твердой пшенице. Наибольший прирост биомассы под влиянием данного агроприема наблюдался в 2003 году (ГТК-1,8) и составил 2,1-9,5 т/га.

Формирование ассимиляционной поверхности, фотосинтетический потенциал и продуктивность фотосинтеза. Поверхность листьев – основной показатель, характеризующий состояние посевов с точки зрения их фотосинтетической деятельности. В процессе исследований было установлено, что у растений мягкой пшеницы формировалась большая листовая поверхность агроценоза, чем у твердой. В среднем за четыре года изучения в фазу колошения площадь ассимиляционной поверхности посева мягкой пшеницы на контроле достигала 27,6 тыс. м2/га, твердой – 24,9 тыс. м2/га, что обусловлено большими линейными размерами листьев яровой мягкой пшеницы и количеством растений на единице площади посева (рисунок 7).

1 – Контроль (обработка семян водой); 2 – Агрика; 3 – Ризоагрин;

4 – Флавобактерин; 5 – Агрика + ризоагрин; 6 – Агрика + флавобактерин;

7 – Агрика + ризоагрин + флавобактерин

Рисунок 7 – Динамика формирования листовой поверхности яровой мягкой пшеницы при инокуляции семян бактериальными препаратами (2001-2004 гг.)

Использование бактериальных препаратов каждого в отдельности способствовало увеличению изучаемого показателя по мягкой пшенице на 16,3-29,3%, по твердой – на 16,5-28,1%. При различных сочетаниях агрики, ризоагрина и флавобактерина площадь листьев посева в период колошения превышала контроль на 38,0-39,3% и 33,3-38,5% соответственно.

Структура посева характеризуется оптимальным ходом развития в том случае, когда ассимиляционный аппарат быстро достигает необходимых размеров и сохраняется на этом уровне продолжительное время, что находит свое отражение в показателях фотосинтетического потенциала. При этом фотосинтетическая деятельность агроценоза зависит также от активности единицы площади листа, то есть чистой продуктивности фотосинтеза (таблица 9).

Таблица 9 – Фотосинтетическая деятельность посевов яровой мягкой и твердой пшеницы при инокуляции семян бактериальными препаратами

Вариант

ЛИ, м2/м2

(колошение)

ФП,

млн. м2/га · сутки

(за вегетацию)

ЧПФ,

г/м2 ·сутки

(в среднем за вегетацию)

Мягкая пшеница

Контроль (обработка семян водой)

2,76

1,42

7,36

Агрика

3,57

1,95

8,27

Ризоагрин

3,45

1,89

8,07

Флавобактерин

3,21

1,68

7,75

Агрика + Ризоагрин

3,81

2,10

8,38

Агрика + Флавобактерин

3,68

1,97

8,32

Агрика + ризоагрин + флавобактерин

3,93

2,12

8,46

Твердая пшеница

Контроль (обработка семян водой)

2,49

1,38

6,94

Агрика

3,19

1,88

7,72

Ризоагрин

3,09

1,84

7,57

Флавобактерин

2,90

1,60

7,37

Агрика + Ризоагрин

3,32

2,03

7,86

Агрика + Флавобактерин

3,25

1,93

7,84

Агрика + ризоагрин + флавобактерин

3,45

2,15

7,96

Отмечено, что инокуляция семян бактериальными препаратами по видам пшеницы вызывала значительные изменения показателей ФП, что обусловлено увеличением периода вегетации в данных вариантах и в меньшей степени ЧПФ.

Урожай и качество зерна. Проведенные исследования показали, что урожайность яровой пшеницы значительно изменялась в зависимости от погодных условий и применяемых агроприемов: у мягкой пшеницы она находилась в пределах 2,06-4,07 т/га, у твердой – 1,98-3,41 т/га по вариантам опыта (таблица 10).

Таблица 10 – Урожайность зерна яровой пшеницы при инокуляции семян бактериальными препаратами в годы исследований, т/га

Вариант

2001 г.

ГТК-1,3

2002 г.

ГТК-0,7

2003 г.

ГТК-1,8

2004 г.

ГТК-1,4

Средняя

Прибавка к контролю

Мягкая пшеница

Контроль (обработка семян водой)

3,29

2,06

2,25

2,31

2,48

-

Агрика

3,84

2,16

2,54

2,65

2,80

0,24

Ризоагрин

3,75

2,20

2,47

2,56

2,75

0,22

Флавобактерин

3,61

2,15

2,40

2,51

2,67

0,15

Агрика + ризоагрин

3,97

2,24

2,65

2,76

2,91

0,33

Агрика + флавобактерин

3,90

2,26

2,59

2,71

2,87

0,27

Агрика + ризоагрин + флавобактерин

4,07

2,30

2,73

2,85

2,99

0,39

HCP05

0,18

0,08

0,09

0,08

Твердая пшеница

Контроль (обработка семян водой)

2,85

1,98

2,41

2,17

2,35

-

Агрика

3,25

2,11

2,63

2,42

2,60

0,25

Ризоагрин

3,17

2,07

2,56

2,38

2,55

0,20

Флавобактерин

3,05

2,10

2,53

2,31

2,50

0,15

Агрика + ризоагрин

3,34

2,21

2,72

2,50

2,69

0,34

Агрика + флавобактерин

3,27

2,20

2,67

2,43

2,64

0,29

Агрика + ризоагрин + флавобактерин

3,41

2,25

2,85

2,61

2,78

0,43

HCP05

0,16

0,09

0,11

0,08

В среднем за четыре года инокуляция бактериальными препаратами позволила получить 2,67-2,99 т/га зерновой продукции яровой мягкой пшеницы, что превысило контрольные показатели на 7,7-20,6 %. Урожай зерна твердой пшеницы в опытных вариантах составил 2,50-2,78 т/га (превышение 6,4-18,3%).

Анализ структуры урожая показал, что количество зерен в колосе не изменялось, но повышалась масса 1000 зерен. Урожайность обусловливалась большим числом сохранившихся растений к уборке и повышением массы зерна с одного растения вследствие его крупности.

При использовании бактериальных препаратов в разных сочетаниях изменялись технологические качества зерна – увеличивалось содержание белка и клейковины, изменялась ее упругость согласно единицам ИДК.

Энергетическая и экономическая оценка использования
регуляторов роста и бактериальных препаратов при выращивании
яровой пшеницы, ячменя и проса

Результаты проведенных исследований показали, что эффективными, энергетически и экономически низкозатратными элементами технологии для практического применения являются следующие:

  • предпосевная обработка семян яровой мягкой пшеницы бактериальными препаратами и регуляторами роста: чистый энергетический доход выше контроля на 3,05-11,63 ГДж/га, энергетическая себестоимость 1 т зерна ниже на 0,3-0,81 ГДж и условный чистый доход на 1 гектар – 641,00-711,4 рублей. Наибольший коэффициент энергетической эффективности – 2,64 и условный чистый доход – 2711,4 руб. получен при обработке семян мелафеном и флавобактерином;
  • предпосевная обработка семян ячменя регуляторами роста и бактериальными препаратами: чистый энергетический доход выше контроля на 3,20-9,05 ГДж/га, энергетическая себестоимость 1 т зерна ниже на 0,35-0,92 ГДж и условный чистый доход на 1 га – 606,3-1376,4 руб. Наибольший коэффициент энергетической эффективности – 2,55 и условный чистый доход – 1376,4 руб. получен при обработке семян мелафеном и ризоагрином;
  • инокуляция семян яровой мягкой и твердой пшеницы бактериальными препаратами: чистый энергетический доход выше контроля на 3,2-7,8 ГДж/га, энергетическая себестоимость 1 т зерна ниже на 0,30-0,52 ГДж и условный чистый доход на 1 гектар – 672,3-1819,7 руб. Наибольший коэффициент энергетической эффективности – 2,40 и условный чистый доход – 1819,7 руб. получен при совместном использовании бактериальных препаратов – агрика, ризоагрин и флавобактерин;
  • инокуляция семян проса и обработка растений в фазу 3-х листьев: чистый энергетический доход выше контроля на 3,88-9,88 ГДж/га, энергетическая себестоимость 1 т зерна ниже на 0,46-1,00 ГДж и условный чистый доход на 1 га – 263,0-1218,2 руб. Наибольший коэффициент энергетической эффективности – 2,54 и условный чистый доход – 1218,2 руб. получен при инокуляции семян ризоагрином.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Предпосевная обработка семян регуляторами роста способствует повышению их  посевных качеств. Под влиянием гиббереллина энергия прорастания семян проса увеличилась на 12,0% , сила роста – на 21,3%. 6-БАП повышает энергию прорастания и силу роста на 5,4%, и 8,0%. Крезацин вызывает менее значительные изменения – всхожесть увеличивается на 3,4%, сила роста – на 5,0%.

Обработка семян яровой мягкой пшеницы крезацином и силком повышает энергию прорастания на 2,3% и 3,2% соответственно. Энергия прорастания семян яровой твердой пшеницы при использовании крезацина увеличивается на 2,6%.

Мелафен, пирафен и пектин повышают энергию прорастания семян яровой мягкой пшеницы на 3,0-8,2%, семян ячменя – на 3,0-10,0%; сила роста возрастает на 5,2-13,8% и 5,0-14,0%. Максимальный эффект дает обработка семян пшеницы мелафеном и пектином, семян ячменя – мелафеном.

2. При использовании  регуляторов роста  наблюдается активизация физиолого-биохимических процессов на первых этапах прорастания, что находит свое выражение в показателях посевных качеств семян. Увеличение степени набухания  в опытных образцах  свидетельствует о более быстром достижении  пороговых уровней  оводненности семян и активации соответствующих метаболических процессов - происходит  увеличение активности  амилолитических ферментов и фермента каталазы. Синхронность происходящих процессов  указывает на сохранение общей метаболической направленности в семенах, что может иметь определенную экологическую значимость.

3. Обработка семян регуляторами роста вызывает  стимуляцию процессов корнеобразования  5-9 суточных проростков проса, пшеницы и ячменя, а также способствует увеличению линейных и массовых  показателей. Активация роста корней связана с повышением митотической активности корневых меристем и индукцией растяжения клеток. При этом увеличивается длина и биомасса проростков.

4. Предпосевная обработка семян регуляторами роста, инокуляция бактериальными препаратами и совместное их использование влияет на интенсивность ростовых процессов в онтогенезе растений – увеличивается объем корневой системы, возрастает площадь листовой поверхности одного растения и его биомасса. Экзогенное воздействие регуляторов роста вызывает активное развитие вегетативной сферы в период кущение-выход в трубку, что позволяет увеличивать продуктивность растений, несмотря на снижение стимулирующего эффекта во вторую половину вегетации. Стимулирующий эффект от инокуляции проявляется в значительной степени в период колошения и сохраняется до конца вегетации, что обусловлено функционированием диазотрофного ризоценоза. При совместном использовании регуляторов роста и бактериальных препаратов отмечется максимальная активация ростовых процессов в течение всего периода вегетации растений.

5. На темно-серой лесной почве на фоне естественного плодородия  установлено повышение урожайности сельскохозяйственных культур под действием регуляторов роста. Крезацин, 6-БАП и гиббереллин повышали урожайность проса в среднем за три года на 0,22-0,29 т/га. Отмечено, что ГК увеличивает количество сформировавшихся зерен на растении, а 6-БАП и крезацин повышают их крупность.

Обработка семян яровой мягкой пшеницы и ячменя пирафеном, пектином и мелафеном способствовала повышению урожайности в среднем за три года исследований на 7,1-14,6 % (абсолютная прибавка урожая 0,18-0,37 т/га) и 10,2-13,6% (прибавка 0,24-0,32). Наибольший эффект дает обработка семян мелафеном.

Более высокая  продуктивность растений в опытных вариантах связана с увеличением количества сформировавшихся зерен в колосе, что положительно влияет на массу зерна одного растения. Количество продуктивных стеблей возрастает, а показатели массы 1000 зерен изменяются в меньшей степени.

6. Регуляторы роста оказывают положительное влияние на формирование плотности агроценоза. В среднем за годы исследований полевая всхожесть семян пшеницы и ячменя возрастала на 2,5-6,0% и 3,3-4,9% соответственно. Закономерного влияния пирафена, пектина и мелафена на показатели сохранности растений не установлено. Сохранность растений проса достоверно  увеличивалась на 3,2-3,8%. Лучшие результаты отмечены в варианте при обработке растений 6-БАП.

7. При обработке растений проса в фазу трех листьев ГК, 6-БАП и крезацином, а также предпосевной обработке семян пшеницы и ячменя мелафеном, пирафеном и пектином отмечена устойчивая тенденция к сокращению продолжительности вегетационного периода, которая прослеживается в уменьшении фаз до колошения, что обусловлено высокой интенсивностью ростовых процессов в данный период.

8. Предпосевная обработка семян регуляторами роста обусловила увеличение фотосинтетической деятельности агроценоза проса, пшеницы и ячменя. Площадь листьев посева проса на контроле составила 15,84-35,8 тыс. м2/га по фазам вегетации. В вариантах с регуляторами роста максимальное превышение контрольных значений было отмечено в фазу выхода в трубку и составило 30,7-37,2%. Наибольшая биомасса посева отмечена в период выметывание-цветение, где превышение составило 28,9-33,3%.

Листовая поверхность агроценоза пшеницы в разные фазы вегетации увеличивалась на 15,0-36,1%, ячменя – на 7,8-36,4%, биомасса возрастала на 14,9-44,3% и 21,9-42,0% соответственно. Наиболее высокие показатели отмечены в вариантах с использованием  мелафена и пектина.

Величина ФП возрастала по изучаемым культурам на 18,8-26,4%, ЧПФ – на 12,2-27,3%.  Ход накопления сухой биомассы посевами  отражал показатели фотосинтетической деятельности и коррелировал с зерновой продуктивностью изучаемых агроценозов.

9. Повышение темпов роста под действием регуляторов роста увеличивает  использование питательных веществ и повышает содержание NPK в зеленой массе растений проса, пшеницы и ячменя. Высокое содержание основных макроэлементов в опытных растениях обусловлено не только увеличением ростовых показателей корневой системы, но и ее функциональными возможностями.

10. Инокуляция семян бактериальными препаратами повышает урожайность проса, пшеницы и ячменя на темно-серой лесной почве на фоне естественного плодородия. Максимальные прибавки урожая на изучаемых культурах  отмечены в годы с достаточным увлажнением  второй половины вегетации, когда создаются условия для активной деятельности диазотрофного ризоценоза. 

Прием предпосевной обработки семян флавобактерином и ризоагрином способствовал увеличению урожая проса на 0,33-0,40 т/га. Урожайность яровой мягкой пшеницы  повысилась в среднем на 15,0-17,8% (прибавка 0,38-0,45 т/га). Инокуляция семян ячменя способствовала  увеличению урожая  на 8,1-10,2 % (прибавка 0,19-24 т/га).

11. Совместное применение бактериальных препаратов и регуляторов роста для обработки семян обеспечило прибавку урожая яровой мягкой пшеницы  0,54-0,73 т/га. Наибольшее превышение контрольных значений по урожайности наблюдалось в варианте мелафен+флавобактерин, что обусловлено увеличением массы зерна одного колоса и массы 1000 зерен.

Применение бактериальных препаратов и регуляторов роста на ячмене дало прибавку урожая 0,26-0,53 т/га. Максимальные значения отмечены в варианте мелафен + ризоагрин.

Наибольшее повышение урожая зерна проса - 0,57 т/га обеспечило совместное применение ризоагрина и ГК.

12. Инокуляция семян проса, пшеницы и ячменя ризоагрином и флавобактерином не оказывает существенного влияния на показатели полевой всхожести, но повышает биологическую стойкость растений. Показатели сохранности увеличиваются на 2,9-3,7%. При совместном использовании бактериальных препаратов и регуляторов роста полевая всхожесть семян повышается на 2,7-6,0%.

13. Инокуляция семян бактериальными препаратами способствует увеличению межфазных периодов после колошения и приводит к удлинению сроков вегетации на 1-9 дней в зависимости от гидротермических условий года.  Совместная обработка растений бактериальными препаратами и регуляторами роста сокращает вегетационный период в среднем на 1-3 суток.

14. При инокуляции семян проса, пшеницы и ячменя ризоагрином, флавобактерином и совместном использовании с регуляторами роста ассимиляционная площадь посевов проса по фазам вегетации увеличилась на 14,4-51,4 %, пшеницы – на 13,1-51,6%, ячменя – на 10,9-39,3 %; сухая биомасса растений проса на 24,3-49,5%, пшеницы –10,0-50,0%, ячменя –2,7-52,6%, а также повысились показатели ФП и ЧПФ. Активная деятельность корневых диазотрофов в ризосфере проса, пшеницы и ячменя обусловливает увеличение содержания основных элементов питания в зеленой массе растений: общего азота в 1,1-1,8 раза, фосфора – в 1,1-1,7 раза, калия – в 1,1-1,3 раза.

15. В среднем за 4 года на выщелоченном черноземе при инокуляции семян яровой мягкой и твердой пшеницы бактериальными препаратами агрикой, ризоагрином и флавобактерином в разном сочетании урожайность зерна составила 2,64-2,99 т/га и 2,50-2,78 т/га, и превысила контрольные значения на 7,7-20,6% и 6,4-18,3% соответственно.Наибольшая урожайность мягкой пшеницы – 2,99 т/га и твердой – 2,78 т/га получена при совместном использовании для обработки семян агрики, ризоагрина и флавобактерина. Технологические свойства зерна пшеницы улучшились – увеличилось содержание белка и клейковины, изменилась ее упругость согласно единицам ИДК.

16. Инокуляции семян бактериальными препаратами пшеницы на выщелоченном черноземе оказала влияние на формирование агроценозов и продолжительность вегетационного периода. Показатели полевой всхожести изменялись незначительно, а выживаемость растений в посевах возрастала. При этом наибольшая сохранность растений к уборке отмечалась в агроценозе твердой пшеницы. В опытных вариантах отмечено превышение продолжительности вегетации по сравнению с контролем мягкой пшеницы на 1-7 суток, твердой пшеницы – 1-9 суток.

17. Предпосевная обработка семян яровой мягкой и твердой пшеницы  агрикой, флавобактерином и ризоагрином способствует активизации ростовых процессов растений и  продуктивной деятельности агроценозов. Так, использование бактериальных препаратов каждого в отдельности вызывает увеличение ассимиляционного аппарата мягкой пшеницы на 16,3-29,3%, твердой – на 16,5-28,1%. При различных сочетаниях бактериальных препаратов площадь листьев посева в период колошения превышала контрольные данные на 38,0-39,3% и 33,3-38,5% соответственно. Отмечены значительные изменения показателей ФП и ЧПФ.

Предложения производству

В лесостепи Среднего Поволжья для формирования высокой плотности продуктивного стеблестоя за счет увеличения полевой всхожести, выживаемости растений, повышения фотосинтетической деятельности агроценозов и гарантированного получения устойчивых урожаев с улучшенными технологическими свойствами зерна в ресурсосберегающей технологии возделывания проса, яровой мягкой и твердой пшеницы, ячменя рекомендуется экономически оправданный прием предпосевной обработки семян:

  • яровая пшеница – предпосевная обработка семян:
  • флавобактерином – 600 г на гектарную норму семян и раствором мелафена в концентрации 1·10-7% в расчете 2 л на 1 ц семян,
  • инокуляция семян тройным составом бактериальных препаратов: агрика – 1 л/т семян, ризоагрин и флавобактерин – 600 г на гектарную норму семян;
  • ячмень – предпосевная обработка семян ризоагрином – 600 г на гектарную норму семян и мелафеном в концентрате 1·10-7% в расчете 2 л на 1 ц семян;
  • просо – инокуляция семян ризоагрином – 600 г на гектарную норму семян.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

  1. Борисова, Г.А.* Применение природных регуляторов для повышения продуктивности проса / Г.А. Борисова // Экологические проблемы земледелия: Материалы научно-практической конференции; сборник I, Пенза , 1996 г. – Пенза: ПГСХА, 1996. – С. 39-40.
  2. Хрянин, В.Н. Влияние регуляторов роста и бактериальных удобрений на продуктивность проса / В.Н. Хрянин, Г.А. Борисова* // Материалы научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных работников, аспирантов и специалистов сельского хозяйства; сборник I, Пенза, 11-13 марта 1997 г. – Пенза: ПГСХА, 1997. – С. 113-114.
  3. Борисова, Г.А.* Эффективность применения регуляторов роста и бактериальных удобрений в технологии возделывания проса / Г.А. Борисова, В.Н. Хрянин // Формирование экологической культуры – актуальная задача современности: материалы Всероссийской научной конференции; часть II, Пенза, 1-3 апреля 1997 г. – Пенза: ПГПУ, 1997. – С. 61-62.
  4. Борисова, Г.А.* Влияние ростовых веществ и бактериальных препаратов на морфофизиологию и урожай проса / Г.А. Борисова, В.Н. Хрянин // Тезисы докладов молодых ученых. – Пенза: ПГСХА, 1998. – С. 46-48.
  5. Борисова, Г.А.* Стимулирующее действие регуляторов роста в системе морфофизиологических показателей растений проса / Г.А. Борисова // Интродукция нетрадиционных культур и редких сельскохозяйственных растений: материалы Всероссийской научно-производственной конференции; том 3, Пенза, 24-28 июня 1998 г. – Пенза: ПГСХА, 1998. – С. 40-42.
  6. Борисова, Г.А.* Индукция ранних ростовых процессов растений проса регуляторами роста / Г.А. Борисова, В.Н. Хрянин // Регуляторы роста и развития растений: тезисы докладов V Международной конференции; Москва, 1999 г. – М., 1999. – С. 84.
  7. Борисова, Г.А.* Посевные качества семян проса в зависимости от обработки регуляторами роста / Г.А. Борисова // Достижения и перспективы развития селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур: сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции; Пенза, 12-13 марта 1999 г. – Пенза: ПГСХА, 1999. – С. 143-144.
  8. Борисова, Г.А.* Регуляция продукционного процесса у проса: действие регуляторов роста и бактериальных препаратов / Г.А. Борисова // Современные проблемы науки в АПК: материалы научной конференции профессорско-преподавательского состава и специалистов сельского хозяйства; Пенза, 17-18 марта 1999 г. – Пенза: ПГСХА, 1999. – С. 112-113.
  9. Борисова, Г.А.* Изменение уровня эндогенных фитогормонов и ряда морфофизиологических показателей растений проса под действием бактериальных препаратов и регуляторов роста / Г.А. Борисова // Интродукция нетрадиционных культур и редких сельскохозяйственных растений: материалы III научно-производственной конференции; Т. 3, Пенза, 14-19 июня 2000 г. – Пенза: РИО ПГСХА, 2000. – С. 198-199.
  10. Борисова, Г.А.* Влияние регуляторов роста и бактериальных препаратов на содержание азота, фосфора и калия в растениях проса / Г.А. Борисова // Проблемы сельскохозяйственного производства в изменяющихся экономических и экологических условиях в XXI веке: материалы Международной научно-практической конференции; Пенза, 2000 г. – Пенза: РИО ПГСХА, 2000. –
    С. 200-202.
  11. Борисова, Г.А.* Формирование урожая зерна проса под влиянием регуляторов роста и бактериальных препаратов / Г.А. Борисова // Материалы 39 научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов агрономического факультета, посвященной 100-летию со дня рождения основателя кафедры почвоведения и агрохимии ПГСХА профессора К.А. Кузнецова; сборник I, Пенза, 12-13 апреля 2000 г. – Пенза: РИО ПГСХА, 2000. – С. 173-175.
  12. Борисова, Г.А.* Изменение гормонального баланса и ряда морфофизиологических показателей под действием регуляторов роста / Г.А. Борисова // Регуляторы роста и развития растений в биотехнологиях: тезисы докладов VI Международной конференции; Москва, 2001 г. – М.: МСХА, 2001. – С. 83-84.
  13. Борисова, Г.А.* Развитие растений проса на ранних этапах онтогенеза под действием регуляторов роста / Г.А. Борисова // Агроэкологические аспекты повышения эффективности сельскохозяйственного производства: материалы юбилейной научно-практической конференции, посвященной 50-летию ПГСХА и 200-летию Пензенской губернии «Проблемы сельского хозяйства и пути их решения»; Пенза, 10-12 октября 2001 г. – Пенза: РИО ПГСХА, 2001. – С. 16-18.
  14. Борисова, Г.А.* Ростостимулирующее действие диазотрофных бактерий на растения проса / Г.А. Борисова // Агрономическая наука в начале XXI века: материалы 40-й научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов агрономического факультета; Пенза, 2001 г. – Пенза: РИО ПГСХА, 2001. –
    С. 242-243.
  15. Борисова, Г.А.* Особенности морфофизиологических процессов и продуктивность растений проса при использовании регуляторов роста и бактериальных препаратов / Г.А. Борисова // Фитофизиология: перспективы исследования, связь с другими науками: сборник статей; Тамбов, 2001 г. – Тамбов, 2001. –
    С. 48-51.
  16. Борисова, Г.А.* Вегетативный рост растений и азотный баланс почвы при использовании бактериальных препаратов / Г.А. Борисова // Проблемы аграрной отрасли в начале XXI века: материалы Международной научно-практической конференции; Смоленск, 2002 г. – Смоленск, 2002. – С. 64-66.
  17. Борисова, Г.А.* Роль регуляторов роста и бактериальных препаратов в формировании урожая проса в условиях Пензенской области / Г.А. Борисова // Зерновое хозяйство. – 2002. – № 3. – С. 23-25.
  18. Борисова, Г.А.* Корневые диазотрофы как фактор активизации морфофизиологических процессов сельскохозяйственных культур / Г.А. Борисова // Проблемы АПК и пути их решения: материалы научно-практической конференции; Ч. I, Агрономия, Пенза, 25-27 марта 2003 г. – Пенза: РИО ПГСХА, 2003. – С. 108-109.
  19. Карпова, Г.А. Формирование продуктивности проса под влиянием бактериальных препаратов / Г.А. Карпова // Селекция, семеноводство, экология: сборник материалов научной конференции, посвященной 50-летию кафедры селекции и семеноводства ПГСХА и памяти академика Г.В. Гуляева; Пенза, 26-27 октября 2004 г. – Пенза: РИО ПГСХА, 2004. – С. 96-98.
  20. Карпова, Г.А. Возможности использования ассоциативных азотфиксаторов для увеличения продуктивности растений яровой пшеницы / Г.А. Карпова // 60 лет агрообразованию Северо-Востока Нечерноземья: материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной юбилею агрономического факультета; Киров, 2004 г. – Киров: Вятская ГСХА, 2004. – С. 96-98.
  21. Карпова, Г.А. Синергетическое  влияние регуляторов роста и бактериальных препаратов на морфофизиологические процессы растений / Г.А. Карпова // Энергосберегающие технологии в растениеводстве: сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции; Пенза, 2005 г. – Пенза: РИО ПГСХА, 2005. – С. 47-48.
  22. Карпова, Г.А. Бинарная ассоциация диазотрофных бактерий рода Agrobacterium и Flavobacterium, ее влияние на яровую пшеницу / Г.А. Карпова // Роль почв в сохранении устойчивости ландшафтов и ресурсосберегающее земледелие: материалы Международной научно-практической конференции; Пенза, 5-10 сентября 2005 г. – Пенза: РИО ПГСХА, 2005. – С. 300-301.
  23. Карпова, Г.А. Влияние регуляторов роста на ранние этапы развития семян пшеницы и ячменя / Г.А. Карпова, Е.Н. Зюзина, М.Е. Позднякова // Энергосберегающие технологии в растениеводстве: сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции. – Пенза: РИО ПГСХА, 2005. – С.45-46.
  24. Карпова, Г.А. Действие регуляторов роста на морфофизиологические процессы и продуктивность яровой пшеницы / Г.А. Карпова, Е.Н. Зюзина // Актуальные и новые направления сельскохозяйственной науки: материалы 2-й Международной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов; Владикавказ, 2006. – Владикавказ: ФГОУ ВПО «Горский ГАУ», 2006. – С.19-20.
  25. Карпова, Г.А. Роль бактериальных препаратов и регуляторов роста в формировании урожая яровой пшеницы и ячменя / Г.А. Карпова, Е.Н. Зюзина,
    М.Е. Позднякова // Аграрная наука и образование в реализации национального проекта «Развитие АПК»: материалы Всероссийской научно-практической конференции; Ульяновск, 22-24 ноября 2006 г. – Ульяновск: ФГОУ ВПО «УГСХА», 2006. – С.46-48.
  26. Карпова, Г.А. Водообеспеченность растений в онтогенезе при использовании регуляторов роста / Г.А. Карпова, Е.Н. Зюзина // Наука и образование – сельскому хозяйству: материалы научно-практической конференции, посвященной 55-летию ПГСХА; Пенза, 11-12 ноября 2006 г. – Пенза: РИО ПГСХА, 2006. –
    С. 37-39.
  27. Зюзина, Е.Н. Использование регуляторов роста для активизации ранних ростовых процессов растений яровой мягкой пшеницы Нива 2 / Е.Н. Зюзина,
    Г.А. Карпова // Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур: сборник статей IX Всероссийской научно-практической конференции; Пенза, февраль 2007 г. – Пенза: РИО ПГСХА, 2007. – С.35-37.
  28. Зюзина, Е.Н.. Активизация ростовых процессов растений яровой пшеницы в результате обработки семян регуляторами роста и инокуляции бактериальными препаратами / Е.Н. Зюзина, Г.А. Карпова // Состояние и перспективы развития агрономической науки: сборник статей Международной научно-практической конференции; Персиановский, июнь 2007 г. – Ростов-на-Дону: ФГОУ ВПО «Донской ГАУ», 2007. – С. 45-47.
  29. Карпова, Г.А. Влияние регуляторов роста на формирование фотосинтетического аппарата и урожай растений ячменя / Г.А. Карпова, М.Е. Миронова // Агропромышленный комплекс: состояние, проблемы, перспективы: сборник статей III Международной научно-практической конференции; Пенза-Нейбрандербург, март 2007 г. – Пенза: РИО ПГСХА, 2007. – С. 18.
  30. Карпова, Г.А. Изменение морфофизиологических показателей растений ячменя под действием регуляторов роста и бактериальных препаратов / Г.А. Карпова, М.Е. Миронова // Состояние и перспективы развития агрономической науки: сборник статей Международной научно-практической конференции; Персиановский, июнь 2007 г. – Ростов-на-Дону: ФГОУ ВПО «Донской ГАУ», 2007. – С. 48-50.
  31. Карпова, Г.А. Индукция ранних ростовых процессов растений проса при обработке семян регуляторами роста / Г.А. Карпова // Агропромышленный комплекс: состояние, проблемы, перспективы: сборник статей III Международной научно-практической конференции; Пенза-Нейбрандербург, март 2007 г. – Пенза: РИО ПГСХА, 2007. – С. 25.
  32. Карпова, Г.А. Эффективность использования регуляторов роста и бактериальных препаратов в технологии возделывания яровой пшенице / Г.А. Карпова, Е.Н. Зюзина // Зерновое хозяйство. – 2007. – № 5. – С. 23-25.
  33. Карпова, Г.А. Аспекты использования регуляторов роста в технологии возделывания сельскохозяйственных культур / Г.А. Карпова // Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования: сборник статей VI Международного симпозиума; Пущино, 18-22 июня 2007 г. – М., 2007. – С. 137-139.
  34. Карпова, Г.А. Изменение ферментативной активности и посевных качеств семян ячменя и проса под действием регуляторов роста / Г.А. Карпова, М.Е. Миронова // Агроэкологические проблемы сельскохозяйственного производства: сборник статей II Всероссийской научно-практической конференции; Пенза, ноябрь 2007 г. – Пенза: РИО ПГСХА, 2007. – С. 95-97.
  35. Карпова, Г.А. Формирование вегетативной сферы ячменя при использовании регуляторов роста / Г.А. Карпова, М.Е. Миронова // Регуляция роста, развития и продуктивности растений: материалы V Международной научно-практической конференции; Минск, 28-30 ноября 2007 г. – Минск: ИООО «Право и экономика», 2007. – С. 93.
  36. Карпова, Г.А. Влияние мелафена и пектина на амилолитическую активность и посевные качества семян яровой пшеницы / Г.А. Карпова, Е.Н. Зюзина // Регуляция роста, развития и продуктивности растений: материалы V Международной научной конференции; Минск, 28-30 ноября 2007 г. – Минск: ИООО «Право и экономика», 2007. – С. 95.
  37. Карпова, Г.А. Эффективность использования регуляторов роста и бактериальных препаратов в технологии возделывания ячменя / Г.А. Карпова, М.Е. Миронова // Земледелие. – 2008. – № 3. – С. 39-40.
  38. Карпова, Г.А. Повышение продуктивности агроценоза яровой пшеницы при инокуляции семян и обработке регуляторами роста / Г.А. Карпова // Агрохимия и экология: история и современность: материалы Международной научно-практической конференции; 15-18 апреля 2008 г. – Нижний Новгород, 2008. –
    С. 90-93.
  39. Карпова, Г.А. Применение регуляторов роста – прем современных технологий возделывании сельскохозяйственных культур / Г.А. Карпова // Агроэкологические функции плодородия почв и современные агротехнологии: материалы Международной научно-практической конференции; 25-27 июня 2008 г. – Уфа, 2008. – С. 147-149.
  40. Карпова, Г.А. Влияние мелафена пирофена и пектина на систему физиолого-биохимических процессов в семенах яровой мягкой пшеницы при прорастании / Г.А. Карпова // Вестник Саратовского ГАУ. – 2008. – № 3. – С. 23-25.
  41. Карпова, Г.А. Физиологическая роль регуляторов роста и бактериальных препаратов в оптимизации продукционного процесса яровой пшеницы / Г.А. Карпова // Вестник Саратовского ГАУ. – 2008. – № 5. – С. 19-22.
  42. Карпова, Г.А. Формирование продукционного процесса яровой пшеницы под влиянием ассоциативных азотфиксаторов / Г.А. Карпова // Плодородие. – 2008. – № 3. – С. 30-31.
  43. Карпова, Г.А. Продукционный процесс и урожай ячменя при использовании биопрепаратов и регуляторов роста / Г.А. Карпова // Плодородие. – 2008. – № 4. – С. 29-31.
  44. Карпова, Г.А. Агробиологическое обоснование повышения продуктивности агрофитоценоза яровой пшеницы под влиянием ассоциативных азотфиксаторов / Г.А. Карпова // Молодежная наука и АПК: проблемы и перспективы: материалы II Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и аспирантов; Башкирский ГАУ, 14-16 апреля 2008 г. – Уфа, 2008. – С. 44-46.
  45. Карпова, Г.А. Биологическое обоснование использования ассоциативных азотфиксаторов и регуляторов роста в технологии возделывания ярового ячменя / Г.А. Карпова // Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения: тезисы докладов XII Международной научно-практической конференции; БелГСХА, 19-23 мая 2008 г. – Белгород, 2008. –
    С. 80.
  46. Карпова, Г.А. Взаимосвязь показателей развития корневой системы с продуктивностью растений зерновых культур при использовании регуляторов роста / Г.А. Карпова // Образование, наука, практика: инновационный аспект: сборник материалов Международной научно-практической конференции, посвященной памяти профессора А.Ф. Блинохватова. – Пенза: РИО ПГСХА, 2008. – С. 61.

Примечание: * – изменение фамилии согласно паспорта серия 5603 № 155871 1 июля 2003 года.

 



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.