Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ФОРМИРОВАНИЕ УРОЖАЯ, ЗИМОСТОЙКОСТЬ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА ОЗИМОЙ РЖИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ МЕЛАФЕНА В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПИ ПОВОЛЖЬЯ

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Автореферат диссертации по теме "ФОРМИРОВАНИЕ УРОЖАЯ, ЗИМОСТОЙКОСТЬ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА ОЗИМОЙ РЖИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ МЕЛАФЕНА В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПИ ПОВОЛЖЬЯ"

о4--ЗШГ

На правах рукописи

Антонова Татьяна Анатольевна

ФОРМИРОВАНИЕ УРОЖАЯ, ЗИМОСТОЙКОСТЬ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА ОЗИМОЙ РЖИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ МЕЛАФЕНА В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПИ ПОВОЛЖЬЯ

Специальность 06.01.09 - растениеводство

Автореферат диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Пета 2004

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

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Ведущая организация - ФГУ Ульяновский научно-исследовательский институт сельского хозяйства

Защита состоится » 2004 г. в /О сС часов на заседании

V

диссертационного совета Д 220.053.01 при ФГОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу; 440014, г. Пенза, пос. Лхуны, ул. Ботаническая, 30.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия»

Автореферат разослан «_»_2004 г.

Ученый секретарь диссертационнот совета,

Кост ин Владимир Ильич

Кшиикиткшш Анна Николаевна

кандидат сельскохозяйственных наук Еськин Влалнй Николаевич

доктор сельскохозяйственных наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Средне-Волжский регион — крупнейший производитель товарного зерна озимой ржи в Российской Федерации. Однако производство зерна имеет неуклонную тенденцию к снижению. Кроме того, сокращение зернового производства сопровождается столь же существенным ухудшением качества продукции..Известно, что у многих зерновых культур высокое качество продукции трудно сочетается с урожайностью. Тем не менее, есть много методов и приемов, соблюдая которые можно добиться увеличения урожайности без ухудшения качества продукции. Одним из таких способов является предпосевная обработка семян регуляторами роста и развития растений. . ' ■

В настоящее время в России и за рубежом накоплен довольно обширный материал по применению фторе гуляторов (Кефали В.И., 1978; Забелина O.A., 1993; Муромцев Г,С. и др., 1993; Исайчсв В.А., 1997; Костин В.И., 1998, 1999,2000; Линг С.С., 1994,1998),Одпако в региональных условиях лесостепи Поволжья, как и в целом но стране, еще нет достаточно данных для обоснования теоретических л практических выводов по влиянию регуляторов роста на жизнедеятельность растений, в том числе и озимой ржи. Исключительно важное значение эта задача имеет для повышения продуктивности и устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды.

Исследования проводились в соответствии с тематическими планами и программами Министерства сельского хозяйства РФ (номер государственной регистрации № 06.9.20.0111,65), а также по обычным программам, и являются составной частью плана научной работы Ульяновской государственной сель-скох озяйстве! той академии.

Цель исследований. Изучить влияние нового фиторегулятора — мела-фена на зимостойкость, урожайность и качество озимой ржи в условиях лесостепи Поволжья. .

Задачи исследований:

- изучить влияние предпосевной обработки на фнчиолого-бнохимнческне процессы в семенах ржи при их прорастании; -

- выявить влияние изучаемого фактора на процессы закаливания и зимостойкость; .

- изучить динамику содержания микроэлементов, тяжелых металлов и нитратов в течение онтогенеза;

- изуч1ггь фотосинтетическую деятельность посевов озимой ржи под влиянием предпосевной обработки;

tменения

определить урожайность и качество зерна в заввсимисш"от"TiBtмене фиторегулятора; ЦНБМСХА

(t-oHS Из^чмсЯ л-лггрггури

- дать экономическую и энергетическую оценки эффективности применения изучаемого фактора н техполопш позделинапия озимой ржи.

Научная, но в m на. Применительно к условиям лесостепи Поволжья »мерные показан стимулирующн и эффект предпосевной обработки семян озимой ржи новым фиторегулятором - мелафеном, обеспечивающий удучше-ilhc посевных качеств семян, наибольший выход семян при наименьших затратах материальных, и энергетических ресурсов без применения пестицидов для получения экологически чистой озимой ржи. Изучена динамика элементов питания в органах озимой ржи в онтогенезе. Установлено влияние предпосевной обработки на зимостойкость, продуктивность и качество озимой ржи.

Практическаи чначтиость работы. Предпосевная обработка ссмян отличается от других приемов низкой энергоемкостью и экологической чистотой, не требует больших затрат ручного труда, легко вписывается в технологию возделывания. Результаты исследований по применению используемого фактора находят практическое применение в хозяйствах Ульяновской области. Предложенная система обработки ссмян обеспечивает более высокую урожайность озимой ржи, следовательно, внедрение данного приема - экологически безопасно, технологически малозатратно и приводит к снижению затрат труда, средств и энергии.

Положения, выпоенные на защиту:

- физиологе-биохимическая концепция использования мелафена для обработки ссмян и оценка их посевных качеств;

- мслзфен как фиторегулятор нового поколения для усиления энергетического процесса и фотосинтети ч еско й деятельности посевов озимой ржи;

- использование мелафена для адаптивных реакций растении к неблагоприятным факторам среды;

- биохимическая и технологическая оценка выращенной продукции;

- экономическая и энергетическая оценка применения ишошлуемстофакгсра.

А поп Дания работы. Основные положения диссертации докладывались на ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава УГСХА (1999-2003 гг.); на областной научной конференции «Молодые ученые - агропромышленному комплексу» (Ульяновск, 2001); на 6-Й Международной конференции «Регуляторы роста и развития растений» (Москва, 2001); на 1-Й Международной конференции "Modem problems of organic chemistry, ecology and biotechnology" (Луга, 2001); на Всероссийской научно-практической конференции «Лтро экологические проблемы сельскохозяйственного производства в условиях техногенного загрязнения агроэкоеистем» (Казань, 2002); на Поволжской научно-практической конференции «Пути повышения качества зерна и продуктов его переработки» (Самара, 2002); на

Межвузовской научной конференции «Физиолого-биохимичсские аспекты обработки семян сельскохозяйственных культу!» (Ульяновск, 2003); на Международной научно-практической конференции «Актуальные направления развития экологически безопасных технологий производства, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» (Воронеж, 2003),

Публикации в петати. По материалам диссертации опубликовано 12 научных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству, включает 25 таблиц, б рисунков и 8 таблиц в приложении. Список литературы включает 338 наименований, в том числе 53 иностранных авторов.

УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Для изучения поставленных задач проводили исследования и 1999-2001 гг. путем постановки нолевых опытов н существующих лабораторных исследований. Полевые опыты закладывали па опытном поле УГСХЛ в четырех кратном повторении на делянках с учетной площадью 100 кв.м в соответствии с методикой и техникой постановки полевых опытов на стационарных участках. Агрохимическая характеристика почвы: реакция среды п пахотном" слое почвы рНка~б,0, содержание гумуса — 4,3%, содержание подвижного фосфора к обменного калия по Чирикову, соответственно, 140 и 130 мг/кг почвы. Степень насыщенности почвы основаниями составляет 96,4-97,9%, сумма поглощенных оснований 25,5-25,8 мг-окв/100 г почвы.

Метеорологические условия в годы исследований были неодинаковыми, что позволило оиешпъ влияние мелафена в различных условиях: 1998-1999 гг. и 1999-2000 гг. были в целом благоприятны для роста и развития озимой ржи и характеризовались теплой зимой (среднесуточные температуры зимних месяцев на 4,0-6,5°С выше многолетних), а также умеренными осадками в летние месяцы. Погодно-климатические условия 2000-2001 гг. характеризовались экстремальными условиями зимовки, январскими оттепелями с превышением среднесуточных температур на 12-15°С и поздним сходом снега; в период налива зерна наблюдались высокие температуры и отсутствие осадков.

Семена за 16-18 часов до посева обрабатывали растворами мелафена в концентрации 1-10'7-1-10"*%. В лабораторных условиях применяли также концентрацию 1-10"^% и М0'9%. Концентрация растворов была установлена ранее на кафедре ботаники, физиологии растений и экологии УГСХЛ и на одноклеточной водоросли - хлорелле в институте биохимии и биофизики Казанского научного центра РАН.

Синтезированный С.Г.Фапахоиым, Н Л Лосевой и др. (Казанский научный центр РАН) препарат представляет собой меламинопую соль бнс(оксимстил) фосфиновой кислоты (мслафеи) и является регулятором роста и развития растений. Данный препарат пока не имеет аналогов.

4

NHj

Ii * - 1 -Мелафен

HiiltSsJwiIi О^ СН:ОН ■

Для исследований был взят сорт озимой ржи Саратовская 6. Норма высева 4 млн. всхожих семян на 1 га. Возделывание исследуемой культуры проводилось на базе серийной техники и современных технологий Ульяновской области.

В опыте проводили следующие наблюдения, учеты и анализы: определение энергии прорастания, лабораторной всхожести согласно методике ГОСТ 12038-84, ГОСТ 140-11-82; активность а- и ß-амилаз по Плеткову Б.П. (1985); активность катал азы метолом А.Н. Баха и А.И.Опарина; степень набухания ссмян но У.Руге в изложении O.A. Вальтера и др. (1957); определение интенсивности дыхания семян но убыли сухого вещества и методика водных культур по О.Л.Вальтеру (1957); густоту стояния растений определяли на 2-х рядках учетных площадок в 3-х местах делянки с длиной рядка 111 см во всех повторениях опыта; определение сухого' вещества по Н.В. Пильщиковой (1990), ассимиляционную новерхнекпъ листьев - до НЛ. Третьякову, A.C. Лосевой (1990); содержание нитратов в зерне — потенциочетрически (ГОСТ-Р 50465-93), белка — по В-Г.Рядчикону (ГОСТ-10846-74), клетчатки — методом Геннеберга и Штомана (ГОСТ-13496.2-91); микроэлементы и тяжелые металлы — атомно-адсорбционным методом; йод — пирометрически; содержание растворимых сахаров - по Бертрану; определение свободной и связанной воды в растениях - рефрактометрически но А.Ф. Маринчик в изложении Ф.А. Сказ-хина и др. (1958); зимостойкость определяли подсчетом перезимовавших жизнеспособных растений на шести площадках по два рядка длиной 28 см на делянке в 3-х повторениях; содержание аминокислот — на аминоанапизаторе АЛА, фотосинтстический потенциал рассчитывали по формуле ФП ~ Си-Т, где Сц - средняя площадь листьев за период; тыс.м2/га, Т - продолжительность периода.

Экономическую оценку применения мелафела рассчитывали по системе натуральных и стоимостных экономических показателей с использованием нормативов и расценок, принятых для производственных условий учхоза Ульяновской ГСХЛ. Оненка энергетической эффективности применения мелафе-

на ирогюдилась но совокупным затратам эиергоресурсон на воздели пан не культур и накоплению потепциалыюй энергии в урожае осношюЛ и побочной продукции (СЛ. Назаров и др., 1983; В.В. Корписцидр., 1985).

В течение вегетации проводили фенологические наблюдения за ростом и развитием озимой ржи по следующим фенофазам: всходи, кущение, веесн-нсс офзстанис, трубковакие, колошение, молочио-восковая спелость.

Данные результатов исследований подвергались математической обработке с вычислением средней и ее ошибки, а также методом одиофакторн01 о дисперсионного анализа (Б.А. Доспехои, 1985).

Обработка семян озимой ржи оказала положительное влияние на набухаем ость ссмян. Установлено, 1по наиболее интенсивное поступление води в зерновку происходит б течение первых б часов намачивания семян (рис.1).

Рис, 1. Набухаемостт. семян озимой ржи ори обработке мелафеном, %

1Ь рисунка 1 видно, что набухаем ость семян в период первых шести часов после замачивания превосходила контроль на 76,$-31,2% на варианте ме-лафен Ы0'7% и на 92,8-44,4% - на варианте мелафеи М0"®%, причем на последнем водопосту1Шснне первого часа было такого уровня, которого контрольный вариант достиг только после 4 часов замачивания. II дальнейшем происходило снижение темпов набухаемости.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Влияние мелафена на физиологические процессы при прорастании семян

□ Контроль ШМслафен 10-7 ■ Мелафен 10-8

4 6 12 24 4«

1

Время, час

Таким образом, полученные данные об изменении степени набухасмо-ш при обработке семян росторетултором - мслафеном согласуются с теорией «высвобождения ферментов», согласно которой химические процессы, возникающие в линидах мембран, приводят к изменению проницаемости и сорбционных свойств последних. Нарушение по лупроннцае.чости мембран при вод (гг к «высвобождению ферментов», переходу из латентного состояния в активное, что вызывает активизацию а- и р-амилаз и, соответственно, атакуе-мость крахмала (табл. 1).

Таблица I

Суммарная активность а- и (З-амилаз п семенах озимой ржи при нрорастаннн, мггндролнзованного крахмала за 1 час 1 гсухого вещества зерновки

Варишпы 12 часов 24 часа 36 часов 48 часов 72 часа 96 часов

Контроль 1996НХ19 34,21*0,17 67,42±0,52 79,43±0,19 18461*034 206.13Ю32

М21Н0УО 235СН021 41ДШХ7 79,95*033 122.0ИД34 306,11*026 21232Ж35

24ДЙНХ17 43.69Щ21 85,091032 1225КШ 30&63Щ36 217^5±032

Повышение амилол итической активности в первые 24 часа набухания происходило за счет (З-амилазы, а- амилаза была и латентном состоянии и стала проявлять свою активность только через 36 часов после намачивания.

Наши исследования согласуются с данными ИЛ\ Строна (1966), К.Е. Овчарова (1976), Т.Б. Дарканбаева, О.В. Фурсова (1982), которые аналогично указывают, что и ненроросших семенах злаков содержится только (1-амилаза. Этот фермент связан с ^ белками клейковины и не проявляет свои каталитические свойства. Возрастание активности (I-амилазы в процессе набухания связано с деятельностью лротеолитлчсских ферментов. Проявление же активности а- амилазы связано с новообразованием се в щитке. Следовательно, мела-фен активизирует данные'процессы.

Интенсивность катал азы многими авторами рассматривается в качестве меры интенсивности и продуктивности общего обмена. Катал аза играет ведущую роль в окисл1ггсльно-воссгаиовитслыгых процессах, регулируя окксли-телышй режим в организме. Этот фермент защищает живые организмы от повреждения перекисью водорода, образовавшейся в окислительно-восстановительных реакциях, и его активность отражает общий уровень метаболических процессов.

По мере набухания семян нами было обнаружено усиление активности фермента кагал азы (табл. 2).

В наших исследованиях установлено, что наибольшая активность данного фермента наблюдается через 48 часов после замачивания, а затем происходит инактивация данного фермент. Анализ таблицы показывает, что в

среднем за 72 часа замачивания у проростков озимой пшеницы и вариантах с применением мелафена в концентрации 1-10"7% активность данного фермента повысилась на 16,25 мкмоль/мнн/г, и концентрации 1*10"®% - на 21,75 мкмо ль/мин/г.

Таблица 2

Активность катал азы в семенах озимой ржи при прорастании, микромоль разложившейся Н^О^ за 1 мннЛ г сухого вещества зермовки

Вгреипы 12 часов 24 часа Зб'всоа 481па® 72 часа'

Контроль 5ЩЩ31 9(У)Ш36 Ю129ЫХ42 )67ДЩ20 181,271045 165,741034

\fciMOVo 61£Ш>Л) 103,4^75 114,19*028 180.0Ш37 207551036 19420*022

Мел.Ы0У® 62,411028 108£Ш22 11(ДО*031 184521035 215,82НХ27 204,05*0,41

Повышение интенсивности дыхания, которое объясняется усилением реакции окисления, образованием физиологически активных соединения, можно рассматривать как показатель активизации физиологических процессов в зародите и в растительном организме в целом, поэтому показатель интенсивности дыхания может характеризовать биологическую полноценность сс-мян.

Наши исследования подтверждают закономерность повышения интенсивности дыхания семян в результате предпосевной обработки мелафепом (табл. 3). ■ -

Таблииа 3

Ннгснсинвостъ дыхания прорастающих семян озимой ржи, _в % убыли запасного вещества зерновки _

Вороты 1 сутки 2 суток 3 суток 5 суток 7 суток -

КО!ГГрОЛЬ 164*013 ЗЗН0088 5,98*0,12 8.03*017 1011*0,42

Мел. Н0'% 3,65*014 957*042 1 11,56*019

Мед.М0*% 2,69*0.088 3.74НХ22 7,12*016 1004*0105 11,78*027

Активация дыхания под влиянием изучаемых нами факторов была ог-мечепа через двое суток с момента намачивания семян и дхчее сохранялась на протяжении всего периода прорастания. Наилучший эффект наблюдается в варианте мелафен 1*10'*%, здесь интенсивность расхода запасного вещества зерновки была на 15,6% выше контроля, на варианте 1*10*7%-на 15,6%.

Полученные данные по интенсивности дыхания показывают, что мелафен регулирует энергетический обмен при прорастании семян озимой ржи, создавая благоприятный энергетический баланс, что повышает биологическую полноценность семян данной культуры.

Исследования но водной культуре показали, что предпосевная обработка семян мелафеном в концентрашш 1'10'7°/о и 1-10'8% оказывает положительное влияние на расход запасных питательных веществ зерновки, что проявля-

ется в уменьшении ее массы на 9,1% н 2,5% и уменьшении объема питательного раствора на 2,7% по сравнению с контролем и, соответственно, увеличении массы надземной (листьев — на 1-1,0% и 12,5%) и подземной (корешков — на 18,8% и 26,7%) частей растений, а также длины листьев - на 4,3% и 5,5% и зародышевых корешков — на 8,2% и 12,2% соответственно.

Установлено, что мелафен оказывает положительное влияние на энергию нрорастания и лабораторную всхожесть семян озимой ржи. Энергия прорастания на опытных вариантах была выше контрольной на 4,83% на варианте мелафен М0'7% и на 4,23% - на варианте мелафен 1-10 *%. На варианте мелафен 1'10"*% энергия прорастания была практически на уровне контроля, тогда как мелафен в концентрации 1 ■ 10"*% оказывает ингибирукицее действие на этот показатель - на 2,1% ниже контроля. По лабораторной всхожести наблюдается аналогичная картина, как и по энергии прорастания: на вариантах мелафен 1-10"7% и мелафен 1*10'*% данный показатель выше контрольного на 4,81% и 4,51% соответственно, тогда как концентрация МО '% не оказывает существенного влияния на лабораторную всхожесть, а концентрация 1-10"<'% подавляет начальные ростовые процессы в растениях озимой ржи.

Мелафен оказывает влияние н на нолевую всхожесть семян. Анализ данных показывает, что изменение полевой всхожести происходит при различных климатических условиях. Из-за недостатка влаги осенью 1998 г. всходы появились позднее, однако на вариантах смелафеном 1-10*7% и 1-10"®% полевая всхожесть была выше ко:гтропя на 12,1% и 4,6% соответственно; при аналогичных агрометеорологических условиях 1999 года этот показатель был выше контрольного варианта на 19,0% и 6,7%. В 2000 году полевая всхожесть на варианте мелафен Ы0"7% была существенно выше контроля - на 27,6%, как и на варианте мелафен Ы0"*%- на 24,0%, По-видимому, в благоприятных для прорастания условиях наиболее полно реализуется потенциал растений, обработанных мелафеном.

Таким образом, мелафен является веществом, стимулирующим процесс прорастания, как в лабораторных, так и в полевых условиях. Эффективность мелафена, как стимулятора прорастания семян озимой ржи, дает высокие показатели при использовании его в концентрации Н0*7-М0'*%. Концентрация Н09%, по-видимому, не имеет достаточной силы, чтобы приводить в действие физиолого-биохимические процессы, а концентрация 1-10**% оказывает подавляющее действие. Нами установлено, что усиление прорастания под влиянием мелафена происходит вследствие активизации гидролитических и окислительпо-восстаноиитсльных ферментов. Причем эта активизация вызывается более быстрым поглощением воды обработанными семенами.

Влияние мслафена на закалку растении озимой ржи и их усюйчнвосгь

кусловиям зи мои кн

Как указывают А.И. Задонцев (1974), П.Г. Калиненко (1976) и И.И. Туманов (1979), наивысшей зимостойкостью отличаются растения, обладающие двумя главными биологическими свойствами — высокой морозостойкостью и замедленным темпом роста и развития осеиыо.

Установлено, что предпосевная обработка семян мелафепом оказала влияние на ослабление роста растений озимой ржи в осенний период, что вызвано, вероятно, не столько понижением температуры воздуха, сколько накоплением в тканях растений углеводов. Отмечено, что па варианте мслафен 1 • 1О"7® о масса сухого вещества в 1999 году была ниже контроля на 4,2%, тогда как на варианте мелпфен 1 • 1она была практически на уровне контроля. В 1999-2000 nr. на обоих вариантах этот показатель ниже контроля. Аналогичные данные получены и по площади ассимиляционной поверхности в нред-зимннй период. Таким образом, на исследуемых вариантах происходит снижение темпов роста растений озимой ржи, что подготавливает их к периоду зимнего покоя.

■ Результаты наших исследований показывают, что предпосевная обработка мелафеном повышает содержание редуцирующих Сахаров и связанной воды н узле кущения озимой ржи (табл. 4).

'■ ..........Таблица 4

Содержание редуцирующих Сахаров и связанной воды в узле кущения озимой ржи в воздушно-сухом состоянии, % (1999-2001 гг.)

Варианты I99S-1999ir. 1999-2000 гг. 2000-2001 гг.

но--ябрь февраль апрель ноябрь февраль апрель ноябрь февраль апрель

Среднемесячная температура

-7,6 -6,4 +7,7 | -7,7 -5.7 ! +9,5 -3,1 | -9,3 [ -»8,8

Редуцир; допше сахара

Контроль 24,0 15,1 10,8' 18,6 14,9 10,05 17,1 16,7 | 13.2

МепафагЫаУо 37,1 22,1 14,3 22,7 20,5 14,6 21,4 20,3 1 15,6

NfeSttJxaiHOV» 35,2 18,0 14 2 23,8 21,1 15,1 22,8 21,8 ! 16,9

Связанная вода

Контроль 39,4 36,8 33,7 .14,8 39,4 35,4 41.1 37,3 34,6

Мелафен 1-10' 42,4 38,8 36,1 46,1 41,3 37,2 43,2 39,5 37,7

МЬЫкн НОЧ 41,9 38,1 35,6 46.7 41.7 37,5 44.6 40,3 37,8

Хорошая зимостойкость растения зависит не только от способности накапливать криозащитные соединения в осенний период, но и от экономного расходования их п течение зимнего периода. Во второй половине зимы, вследствие процесса дыхания, происходит снижение углеводов.

Как показывают наши исследования, на вариантах мелафен 1 • 10"т% и мелафен 1*10"®% происходило снижение углеводов в течение зимы, но это расходование происходит более экономно на опытных вариантах и выше контроля: в 1999 гг.-на 7,0% и 2,9% в феврале и на 3,4% и 3,5% в апреле; в 2000 г. - на 5,6% и 6,2% в феврале и на 4,6% и 5,05% в апреле; в 2001 г. - на 3,6% и 5,1% в феврале и на 2,4% и 3,7% в апреле.

По количеству связанной воды наблюдается аналогичная картина, что и по содержанию углеводов: на опытных вариантах во все годы исследований этот показатель выше контрольного варианта:

Используемый препарат способствовал увеличению выживаемости, и па вариантах мелафен в концентрации Ы0'т% и ЫО'Чо этот показатель был выше контроля в 1999 г. на 8,1% и 6,0%, в 2000 г. - на 7,7% и 7,9%, в 2001 г. - на 7,3% к 8,1%. В 2000-2001 гг. выживаемость была выше при использовании . мелафепа в концентрации ЫО-*?^, тогда хак в 1999 г. этот показатель был ниже варианта с мелафеном в концентрации 1-10'7%. Вероятно, это связано с меньшим накоплением редуцирующих Сахаров в осенний период 1998 года:"

Динамика микроэлементов н тяжелых металлов в онтогенезе озимой ржа при использовании мелафепа

Редкие п рассеянные химические элементы (микроэлементы) играют ■ большую роль в ж из недеятельности растений, являясь кофакторами ферментов. В наших исследованиях.: по содержанию микроэлементов установлено, что по веем вариантам опыта динамика поступления имеет сходную картину. Содержание железа, марпшна, цинка и меди имеет тенденцию к снижению, в то время как содержание кобальта и йода повышается. Содержание молибдена повышалось в 1999 г., но в 2000 г. н в 2001 г. оно агижалось.

По степени накопления в биомассе с фазы весеннего отрастания до фазы трубкования изучаемые микроэлементы составили ряд Рё>Мп>2п> >Си>Мо>}>Со. Начиная с фазы колошения, элементный ряд по содержанию микроэлементов в биомассе и зерне принимает следующий вид Ре>Мп>2п> >Си>Мо>Со>,К По данному элемешному ряду можно судить об избирательном накоплении того или иного микроэлемента. Элементы распределились в роду с точкп зрения физиологической значимости того или много микроэлемента. Под влиянием мелафена общие закономерности данного процесса не

изменяются, но наблюдается тенденция более интенсивного накопления практически всех микроэлементов, как на варианте мелафен Ы0"7%, таки па взри-ашс МО'Чо. На исследуемых вариантах наблюдается повышение процентного содержания микроэлементов и колеблется оно в пределах егг 1,2 до 92,5 и зависимости от варианта, фазы н микроэлемента. Отмечается стабильно повышенное содержание железа в растениях в течение всего онтогенеза.

Исследования по микроэлементам в зерне озимой ржи показали, что содержание практически всех элементов под влиянием обработки мелафеном было выше контрольного варианта, что сказывается положительно на качестве получаемой продукции. Содержание микроэлементов было выше контроля на вариантах мелафен М0'7% н мелафен 1-10**%: Ре-на 6,0% и 7,9%; Ми-на 5,9% и 7,2%; Си - на 6,2% и 23%; Со - на 7,1% и 14,2%; 1 - на 6,1% и 10,394; Мо-на7,1%и 14,2%.

Таким образом, наши исследования показывают, что предпосевная обработка мелафеном повышает содержание микроэлементов в растениях озимой ржи в течение онтогенеза, что благоприятно сказывается на различных биохимических процессах, протекающих в этой культуре.

Иод влиянием мелафена происходит снижение тяжелых металлов на 10,1-16,7%, Установлено, что поступление тяжелых металлов по всем вариантам и металлам имеет сходный характер. Наибольшее содержание наблюдается в фазу молочной спелости по все годы исследований. По степени накопления в биомассе от фазы кущения до трубкования изучаемые тяжелые металлы составили ряд; №>Сг>РЬ>С<1>А$>Нв. Но в фазу колошения происходит перераспределение между хромом и свинцом, и ряд выглядит следующим образом: №>РЬ>Сг>С(3>Л5>Нй, а в фазу молочно-восковой спелости -М1>Сг>РЬ>С(1>Лз>И&. По данному элементарному звену можно судить о миграции тяжелых металлов в системе почва —* растение озимой ржи.

.Данные исследований по содержанию тяжелых металлов в зерне озимой ржи показывают, что на вариантах мелафен 1*10'7% и мелафен 1*10 8% содержание свинца по отношению к контролю снижается на 0,35-0,36 мг/кг, кадмия

— на 0,2 мг/кг, никеля —на 0,18-0,24 мг/кг, хрома —на 0,14-0,19 мг/кг, мышьяка

- на 0,0007-0,0008 мг/кг соответственно. На ртуть указанные варианты существенного влияния не оказали, содержание ее было практически на уровне контроля.

Итак, мелафен оказывает положительное влияние на снижение содержания тяжелых металлов в зерне озимой ржи. Меньшая концентрация мела-фена способствует большему ингибированию тяжелых металлов в зерне н, следовательно, получению экологически чистого зерна.

Влияние мслафеиа на фотосинтетпчсскуюлеитслмюаь, урожайность и качество озимой ржи

Фотосинтез является основным физиологическим процессом, определяющим уровень урожайности сельскохозяйственных культур, так как за счет него образуется 90-95% сухого вещества растений. Листовая поверхность является наиболее подвижным показателем роста.

Результаты исследований показывают, что растения на опытных вариантах отрастают быстрее, на это указывает увеличение площади ассимиляционной поверхности по сравнению с контролем. По мерс нарастания площади листовой поверхности (фаза трубкования) ее величина на опытных растениях превосходила контрольный на 6,0-11,5%, исключение составляет 2001 год, где этот показатель ниже контрольного на 10,1-14,0%. Вероятно, это связано с тем,;'что'в этом году наблюдалась изреженность растений после зимнего периода, в связи с чем на контроле создались лучшие условия для быстрого роста растений и увеличения ассимиляционного аппарата (лучшие световой, водный и питательный режимы), однако уже в фазу колошения ситуация изменяется п площадь листьев па опытных вариантах выше, чел« на контроле.

Накопление сухого вещества является функцией процесса ассимиляции и определяет продуктивность растений. Содержание сухого вещества* в годы исследований различалось между собой. Накопление биомассы озимой ржи происходило неравномерно. В различные фенофазы интенсивность роста органов была различна. Данные ■ исследований показывают, что максимальный прирост сухого вещества наблюдается с фазы трубкования, причем высокая интенсивность прироста сухого вещества приходится на стебли. С переходом' растений к репродуктивному периоду некоторая доля переходит и на колос, прирост сухого вещества за счет листьев сводится практически к нулю вследствие их отмирания,- ■ '*

В 1999-2001 гг. на протяжении всего периода формирования содержание сухого вещества было выше кошродьного варианта на листьях, колосьях и стеблях. В 2000 г. отмечено некоторое снижение этого показателя на опытных вариантах в фазу колошения во всех органах озимой ржи, однако уже в фазу мол очно-восковой спелости происходит перераспределение сухого вещества и на опытных вариантах этот показатель превосходил контроль на вариантах мелафен Ы0'т% и мелафен 1-10"®% на 4,2% и 4,9% в стеблях, и на 7,3% и 11,7% - в колосьях. Вероятно, период мая и июня, когда выпало большое количество осадков, отрицательно сказался на растениях, обработанных мела-феном, тогда как установившаяся в июле сухая и жаркая погода вызвала отмирание листьев и связанный с этим отток ассимилятон в колосья в пользу опытных вариантов.

Наши наблюдения показали существенные колебания значения фою-с i штеп ич ее кого потенциала по годам исследования, что связано с различными метеорологическими условиями. В благоприятном 1999 г. отмечается наивысшее значение этого показателя, которое приходшея на период трубкова-ння - колошения, и на вариантах мелафен 110'7% и 1-10"*% фогосшпстнче-СКИЙ потенциал превышает контроль на 67,2-17,3%.

В 2000 г. н связи с повышенной влажностью в течение мая и июня фою-синтетический потенциал растений смог наиболее полно реализоваться в пс-р!год от колошения до мо.точ но-вос ко во й спелости. Установлено, чю темпы формирования листового аппарата в течение вегетации замедляются, но на опытных вариантах этот показатель выше контроля на 32,2-66,0%.

При переходе растений от вегетации к репродукции, наблюдается гибель листьев. Наиболее активно этот процесс проходил летом 2001 г., когда установилась жаркая и сухая погода, листья на всех вариантах опыта высыхали и отмирали, происходил быстрый опок ассимилятов из генеративных о]>-ганов в репродуктивные, вследствие чего ускоряется созревание культуры и сокращается период вегетации.

Таким образом, предпосевная обработка семян мелафеном оказала влияние на рост и фотосинтетическую деятельность растений. Изучаемый прием увеличивает площадь ассимиляционной поверхности в фазы трубкова-ния н колошения, что создает предпосылки для накопления сухого вещества в «. большей степени на опытных вариантах. Кроме того, мелафен оказывает I влияние на фотосинтетическнй потенциал растений. Наибольшее влияние

i оказала обработка мелафеном в концентрации 1-10"®%.

„ Одной из важнейших задач сельскохозяйственного производства явля-

ется получение с минимальных площадей более высоких урожаев с наименьшими затратами. Результаты наших исследований дают положительный отпет об эффективности применения мелафена в технологии озимой ржи. Во все годы исследований применение мелафена способствовало существенному увеличению урожайности по сравнению с контрольным вариантом. Причем это увеличение наблюдалось как в благоприятные по климатическим условиям 1999-2000 гг., так и ^экстремальном 2001 году (табл. 5).

Таблица 5

Урожайность озимой ржи, т/га (1999-2001 it.)_'

Варианты Годы Средняя Прибавка

1999 2000 2001 т/га %

Контроль 4,95 4,20 3,57 4,24 - -

Мелафен М0"7% 5,73 4,45 3,85 4,67 0,43 10,14

Мелафен 1-10*®% 5,50 4,78 3,93 4,74 0,49 11,79

НСРо, R2.1 02.1 Ú.U

Наши исследования по предпосевной обработке мелафеном были подтверждены производственными испытаниями. Опыты по применению мела-фена были проведены в хозяйстве «Прогресс», в' СПК им. Калинина и СПК Топорнинский Николаевского района Ульяновской области (табл. 6).

Таблица б

' Результаты производственных испытаний по применению мелафена _на озимой ржи в хозяйствах Ульяновской области_

Варианты Площадь, га 'Урожайность, т/га Прибавка

контроль опыт контроль' опыт т/га %к шпр.

«Прогресс»

Мелафен МО'7'* 100 ' ( 197 0,95 1Д0 01.5 115,7

СПК им.Калшшна

Мелафен НО*7* 100 | 320 1,53 1,74 0,21 113,7

СПК «Топорнинский»

Мелафен НО""* 1 100 [ 200 ио | 1,52 02.2 | 116,9

Установлено, что применение мелафена оказывает положительное влияние на увеличение содержания витаминов группы В. Во все годы исследований сумма витаминов на вариантах мелафен 1:10"7% и 1-ЮЧь была выше контроля на 0,7% и 2,1% в 1999 г., на 4,4% и 2,2% в 2000 г., на 1,7% и 2,7%'в 2001г.

Опытами установлено, что под действием мелафена увеличивается содержание аминокислот в белке зерна озимой ржи, что связано с усилением азотного и углеводного метаболизма. Сумма незаменимых аминокислот на опытных вариантах выше контроля на 4,9% и 6,2% (табл. 7).

Таблица 7

Содержание незаменимых аминокислот в белке зерна озимой ржи, мг/г __(1999-2001 гг.) ____

.. ! . Варианты 3 с 4 И и Н- 5 3 I" я я 1= £ Триптофан с са X о г 8 а 53 ^ 1 ° - Ч а « щ и и 2 3 о а я 5 я ае 3

Контроль 2,91 2.93 3,88 4,71 иб. 3,54 1,33 1,84 22.5

Мелафен 1-10"7% 2,94 3,04 4,11 4,72 1,48 3.54 1,43 2,34 23,6

Мелафен 1-10^% 2.98 3,14 4,71 1,52 3,59 1,43 2,44 23.9

Экономическая и энергсг и ческам оценка применения мела фена н технологии возле.!ывамин озимой ржи

Экономическая оценка применения мелафена показывает эффективность использования данного агропрпема. При незначительном повышении производственных затрат (на 102-191 руБУга) и затрат труда (на 0,06 чел.-час/га), связанных с обработкой семян и транспортировкой большей массы зерна, на вариантах мелафен 1 • 10'7% и ЫО'Чо увеличивается сIон мость продукции с 1 га - на 657 руб. и 749 руб., что выше контроля на 10,3% и 11,8% соответственно.

На опытных вариантах себестоимость составила 841 и 790 руб., чю на 42-93 руб. или на 4,8-10,6% ниже контроля. Наименьшая себестоимость огме-ченз на варианте с мелафеном в меньшей концентрации, что объясняется меньшим расходом препарата с высокими показателями урожайности. На этом же варианте получен наибольший условный чистый доход - 3362 рубУга. Нз опытных вариантах рентабельность выше контроля на 8,4-19,9%.

Анализ энергетической эффективности применения данного а1роирие-ма, показывает, что мелафен способствует увеличению энергетической эффективности возделывания озимой ржи. Накопление энергии в зерне наибольшим было в варианте с мелафеном в концентрации 1-10'®% - 97500 МДж/га, что на 10284 МДж/га выше контроля. На варианте с мелафеном в концентрации 1-10*7% этот показатель несколько ниже — 96266 МДж/га, но тоже превышает контрольный вариант па 9050 МДж/га. Аналогичная тенденция наблюдается и по содержанию энергии в биомассе. Коэффициенты энер-гешческой эффективности производства зерна и биомассы в нар па и г ах с мелафеном составили соответственно 4,24 и 10,83 на варианте мелафен Ы0'7%, и 4,29 и 10,95 - на варианте мелафен М0 '%, чю и 1,08-1,1 раза ныиккотрега.

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что под действием мелафена происходит активизация фнзио-лого-биохи ми чески х процессов, при этом увеличивается степень иабухае-мости семян на 31,2-92,8%, повышается интенсивность дыхания в 1,1-1,15 раза, усиливается активность амилолитических ферментов на 65,8-67,17%

Наибольший эффект, наблюдается на вариантах с мелафеном в концентрации МО^'о.

2. Регулятор роста мелафен повышает энергию прорастания на 4,23-4,83%, лабораторную всхожесть на 4,51-4,81%, нолевую всхожесть на 4,6-27,6%.

3. Под действием мелафена в осенний период происходит увеличение содержания редуцирующих Сахаров в узлах кущения на 11,2-13,2% и связанной

воды на 11,8-12,3% по сравнению с контролем. Зимостойкость озимой ржи повышается на 6,0-8,1?-о,

4. Мелафен повышает содержание микроэлементов в растениях и зерне озимой ржи на 5,9-14,2%. ■

5. Обработка семян мслафеном ингибирует поступление в зерно тяжелых металлов-на 0,18-0,36 мг/кг, и радионуклидов на 0,04-0,67 Бк/кг,

6. Под воздействием мелафена снижается содержание нитратов в продукции озимой ржи па 7,5-13,1%. • .

7. При обработке семян озимой ржи мелафеном увеличивается ассимиляционная поверхность в 1,06-1,14 раза и масса сухого вещества в 1,04-1,12 роза.

8. Использование мелафена увеличивает урожайность озимой ржи на 0,430,49 т/га или на 10,14-11,79%.

9. Обработка семян мелафеном улучшает качество урожая: повышается содержание минеральных элементов на 0,09-0,15%, сумма незаменимых аминокислот-на 1,3-6,2% и сумма витаминов группы В - на 0,7-4,4%.

10. Опенка экономической и энергетической эффективности применения мелафена показала, что рентабельность увеличивается на 8,4-19,9%, коэффициент энергетической'эффективности технологии возделывания озимой ржи составил 10,83 и 10,95.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Для повышения урожайности и получения экологически чистого зерна

озимой ржи рекомендуется обработка семян регулятором роста мелафеном.

Концентрация растворов 1*10'7-1-Ю**% в расчете 2 л на I ц семян за 1618 часов до посева, или непосредственно перед посевом, используя протравливатели семя» IIC-10 или «МоСитокс».

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Мударисов Ф.А., Антонова Т.А: Предпосевная; обработка семян озимых культур пектином и микроэлементами как фактор получения экологически чистой продукции,- Материалы межрегиональной научно-практической конференции «Экологические проблемы Среднего Поволжья».- Ульяновск, 1999.-С. 194-195.

2.'Офицеров E.H., Костин. В.И., Исайчев В.А;, Антонова Т.А., Мударисов Ф.А. Применение пектина в качестве фиторегулятора ■ в технологии возде-лыватгя озимых культур.- Весшнк Ульяновской государственной сельско-

* хозяйственной академии.- Серия «Атрономия».- Ульяновск, 2000.- № 1.- С. 30-35.

3. Антонова Т.А., Лосева HJX„ Алябьев АЛО., Гордон Л.Х. Использование мелафеиа в качестве фиторегулятора озимой ржи,- Международный сборник научных трудов «Физиология, электрофизиология, ботаника и интродукция сельскохозяйственных растений,- Нижний Новгород, 2001.-С.15-18.

4. Костин В.И., Антонова Т.А., Фаттахов С.Г. Мелафен — как новый перспективный ре1улятор роста И развития растений.- Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии.- Серия «Агрономия»,- Ульяновск, 2001.- № 5.- С. 44-47.

5. Антонова Т.А. Перспективы использования мелафеиа для получения экологически чистого зерна озимой ржи,- Тез. докл.науч.конф. «Молодые ученые - агропромышленному комплексу»,- Ульяновск, 2001.- С. 24-25.

6. Антонова Т.А,, Фаттахов С.Г, Влияние мелафеиа на зимостойкость озимой ржи.- Международный сборник «Регуляторы роста и развития растеннй.-М.: МСХА, 2001,- С. 209-210.

7. Костин В.И., Антонова Т.А. Применение мелафеиа для получения экологически чистой озимой ржи.- The l-st International Scientific Conference "Modern problems oF organic chemistry, ecology and biotechnology".- Jlyra, 2001,-С. 13.

8. Антонова Т.А. Экологические перспективы использования мелафена как фпторегулятора озимой ржи.- Труды Ульяновского научного центра «Ноо-сфериые знания и технологии».- Ульяновск: изд, РАЕН, 2002.- Т.5, вып. 1 ,-С. 67-69.

9. Антонова Т.А. Использование мелафена для охраны популяции очимой ржи от загрязнения ядохимикатами,- Сб. «Агрозколоютсские проблемы сельскохозяйственного производства в условиях техногенного зафязнеиия экосистем».- Казань, 2002.- Ч. 2,- С. 151-153.

Ю.Косгнн В.И., Антонова Т.А, Влияние фпторегулятора нового поколения — мелафена на качество зерна озимой ржи,- Сб. «Пути повышения качества зерна и продуктов его переработки»,- Самара: Самарская ГСХА, 2002,- С. 81-82.

П.Антонова Т.А., Маслова И.А. Влияние мелафена па параметры прорастания растений озимой ржи // Межвузовский сб. «Фязи о лого-биохимические аспекты обработки семян сельскохозяйственных культур»,- Ульяновск, 2003.- С. 35-39.

12.Костин В.И., Антонова Т.А. Влияние мелафена-на урожайность н качество озимой ржи // Сб. «Актуальные направления развития экологически безопасных технологий производства, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции».- Воронеж, 2003,- Т. 1,ч.1.-С. 121-123.

»-6539

Подаксшовдомш ¿¿ 03. ot¡

Форм*г40х84</м

Бум&гаттюгр. /Л .

Г»рвятур» ТЙнТейис

Усл. пот. л. У. О

Змею fi* Тиртж ¿ОС

АоогрсфУГСХА

432601, г.Уттот, бульвар Новый Bmcq. 1