Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние биорегуляторов на урожайность, химические и физико-механические характеристики волокна и семян льна-долгунца, выращиваемого в ЦРНЗ РФ

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Влияние биорегуляторов на урожайность, химические и физико-механические характеристики волокна и семян льна-долгунца, выращиваемого в ЦРНЗ РФ"

На правах рукописи

Калабашкина Елена Владимировна

ВЛИЯНИЕ БИОРЕГУЛЯТОРОВ НА УРОЖАЙНОСТЬ, ХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВОЛОКНА И СЕМЯН ЛЬНА-ДОЛГУНЦА, ИЫРАЩИВАКМО! О В

ЦРНЗ РФ

Специальность Ой.б 1.0! - Общее 'земледелие, растеииеподстао

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

12 МАЯ 2074

.Москва -2014

005548474

Работа выполнена на кафедре физической и органическом химия ФГБОУ НГЮ «Российский гооударствен.иглй .аграрный университет - МСХЛ имени К.А. Тимирязева»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Кслонухов Сергеи Леонидович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Осштова Людмила Вдадимирокна

доктор биологических наук. Государственное научное учреждение Всероссийский научно-иссл^доватеякский институт агрохимии имени Д.Н, Пряни юн и кона Роесельхозакадем им, главный научный сотрудник .лаборатории физиологии минерального) питания Утановскии Игорь Валентинович кандидат биологических йаук» Государственное научное учреждение Всероссийский научно-иселеловательский институт механизации льноводе"» Россеяьхозакадемий, заведующий

отделом международных связей, .иэ)-ч«о-аналишнескон ивфоршидо 1«

математического анализа

Ведущая организации:.

Государственйоё научное учреждение Всероссийский каучно-йеследовательекий институт льна Росеелъхозакадемии

Зашита диссертации состоится. 17 июня 2014 г. в Н^ ч» «а заседании диссертационного совета $£0.043.05 при Российском государственном аграрном университете - МСХА имена К.А. Тимирязев» по адресу: 127550, г. Москва, ул. Прянишников;'., д..15, тел./факс: 8(499)977-13-38, dissovet@timacad.ru

С диссертацией можно. -' ознакомиться в Центральной научной библиотеке имени рШ. Железнова ФГБОУ ВПО «РГАУ-МСХА имей« К.А. Тимирязева» и на сайте университета bitp.v74v4vw.timacati.ru.

Автореферат разослан ^.Цг'Л-Г . 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

* 1Л ' « /

А.В. Шитикоза

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Лен-долгунец - важная сельскохозяйственная культура, исторически возделываемая на территории России для получения натурального волокна. Льняное волокно отличается высокими технологическими свойствами и служит одним из главных сырьевых ресурсов текстильной промышленности Российской Федерации. В .настоящее Время из-за отсутствия собственных сырьевых- ресурсов хлопка для производства текстильных изделий и щзейно-текстияьных принадлежностей специального назначения лен приобретает стратегическое значение для сельского хозяйства страны и различных отраслей промышленности. Однако в последнее время в нашей стране производство бытовых и технических льняных тканей существенно отстает от постоянно растущего спроса. Из-за сокращения посевных площадей: льна и уменьшения объемов выработки волокна; льняная: промышленность в настоящее время ошущаст острый ;дефицит натурального сырья. Нарушение агротехнических процессов при переработке льна привело к. снижению его качества, С середины 90-х годов XX века в сельском хозяйстве и текстильной промышленности снова стал проявляться интерес к выращиванию и переработке льна. Связано это с тем, что во веем мире> спрос на продукцию изо льна достаточно высок, особенно на высококачественные тонкие, чисто льняные, и потому дорогие, ткани, В условиях рыночных .отношений одна из

важнейших задач ..... обеспечить высокорентабельное производство

льионродукции за счет ресурсосбережения,, повышения урожайности льняных полей и улучшения качества сырья, применения прогрессивных технологий. Одним из приемов увеличения продуктивности культуры может быть применение обработок растений физиологически активными веществами (Рожмииа Т.А,, Жученко A.A. 2002, Кудрявцев H.A., 2008, Захаренко A.B., 2009, Лонажсв В.П., 2007, Ковалев М.М., 2010 и. др.). Этой проблеме и посвящена данная работа.

Цель н задачи исследования. Изучить влияние, биорегуляторов нового поколения - Биопаг-Д и ЗСК на рост и развитие, -продуктивность, и качество льна-долгунца сорт ов ТОСТ 5 и Антей.

Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:

• Изучить влияние регуляторов роста нового поколения на. рост и развитие растений льна-долгунца.

• Установить влияние препаратов Бионаг-Д и ЗСК на фотосйнтетичесхувд деятельность посевов и продуктивность льна-долгунца.

• Определить зависимость химического состава льноволокна и льносемян от обработки растений льна-долгунца препаратами. Биопаг-Д и ЗСК.

• Оценить действие биорегуляторов на показатели качества льноволокна и льносемян по физико-механическим.и физико-химическим параметрам.

.* Определить экономическую- эффективность применения изучаемых биорегуляторов при выращивании льна-долгунца.

Научная новизна. Впервые в условиях Центрального района Нечерноземной зоны Российской Федерации на дерново-подзолистых почвах проведены комплексные исследования по изучению: влияния биорегуляторов нового поколения ЗСК и Биопаг-Д на продуктивность и качество яьнопродукции двух различных сортов льна-долгунца ТОСТ 5 и Антей, Для оценки качества, льносемян й льноволокна применен метод ближней инфракрасной спектроскопии и термохимический анализ по усовершенствованным нами методикам.

Проведенная работа вносит определенный вклад в развитие льноводства при изучении воздействия биорегуляторов на растения в определенные фазы развития, продукционный процесс льна-долгунца и качество получаемой льаопро дукцш!,

Практическая значимость. На основании экспериментальных данных рекомендованы биорегуляторы Биопаг-Д (норма расхода 0,2 я/га) и ЗСК (норма расхода 0.5 л/га) для использования их в технологии выращивания при двукратной обработке растений льна-долгунца. Применение в технологии возделывания льна-долгунца обработки растений биорегуляторами способствует повышению урожайности льноволокна на 12-16%. льносемян - на 14-19%, получению высококачественного волокна с повышенными (на 11-26%) физико-механическими характеристиками. Для количественного химического анализа льнопродукции предложены высокопроизводительные методики оценки: качества семян и волокна льна методами ближней инфракрасной спектроскопии и термического анализа.

Основные положения, выносимые на защиту:

• реакция сортов льна-долгунца. Антей; и ТОСТ 5 на обработку растений 'биорегуляторами ЗСК и Бнопаг-Д;

• морфологические показатели, показатели фотосинтетической деятельности растений льна-долгунца. урожайность разных сортов при обработке биорегуляторами ЗСК и Биопаг Д;

• влияние биорегуляторов на показатели качества волокна по физико-мехапическим характеристикам и льносемян по химическим и физико-химическим параметрам;

• показатели экономической эффективности выращивания льна с применением биорегуляторов.

Степень достоверности и апробация работы. Достоверность результатов исследования подтверждается использованием общепринятых методик, ГОСТов, современных физико-химических методов анализа, различных методов статистического анализа и интерпретации результатов, апробацией результатов на конференциях, публикациями в разных изданиях. Научные положения, выводы и рекомендации производству, сформулированные в диссертации, обоснованы экспериментальными данными, полученными лично автором или при его непосредственном участии. Материалы диссертации обсуждались на Международной научно-практической конференции «Наука и инновации в сельском хозяйстве» г.Курск, Курская ГСХА , 2011г.; Всероссийской научно-практической конференции «Научное обеспечение развития ЛПК в современных условиях», г. Ижевск, Ижевская ГСХА, 2011 г.; Международной интернет-конференции «Растения и микроорганизмы» г. Казань, Казанский КФУ, 2011г.; Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов г. Москва, РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, 2011г.; Международной научно-практической конференции «Достижения науки и инновации в производстве, хранении и переработке сельскохозяйственной продукции» г. Мичуринск, МичГАУ 2011г.; VIII Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы современных наук» Польша, г. Пшемысль, 2012г.; Всероссийской молодежной научной школе «Биоматериалы и нанобиоматериалы: Актуальные проблемы и вопросы безопасности» г. Казань, Казанский КНИТУ, 2012г.; VIII Международной научно-практической конференции молодых ученых «Актуальные и новые направления сельскохозяйственной науки» г. Владикавказ, Горский ГАУ, 2012г.; Международной научно-практической конференции «Научное обеспечение агропромышленного производства» г. Курск, Курская ГС.ХА, 2012г.; 1-ой Международной конференции "Искусство, наука и технологии: Взаимодействие трех культур" Израиль, Браудж колледж, г. Кармиель, 2011 г. Результаты научных исследований прошли производственные испытания в 2011-2012 годах на базе агроэкологического стационара ГНУ ВНИИМЗ Россельхозакадемии (пос. Эммаус, Калининский район, Тверская обл.), представлены на 15-й Российской агропромышленной

з

выставке «Золотая осень», работа отмечена дипломом 1 степени и золотой медалью, г. Москва, 2013г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 158 страницах, включает 24 таблицы, 22 рисунка, состоит из введения, 5 глав, выводов, предложений производству, содержит 9 приложений. Список литературы включает 213 источников, в том числе 32 на иностранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Условия и методика проведения исследований

Исследования проводились в 2010-2012 гг. в полевых опытах на Полевой опытной станции РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева. Почва опытного участка дерново-подзолистая, среднесуглинистая, хорошо окультуренная. Содержание гумуса в пахотном слое гумуса 2,2-2,5 %, подвижных форм Р205 182-235 мг/кг, К20 160-180 мг/кг почвы.

Объекты исследований: среднеспелый сорт льна-долгунца Антей (Псковский НИИСХ), раннеспелый сорт ТОСТ 5 (СибНИИСХиТ, г.Томск).

Опыт заложен методом рендомизированных повторений в 4-х кратной повторности. Учетная площадь делянки 20 м2. Схема опыта: фактор А -биорегуляторы, А] - обработка водой (контроль), А2 - обработка Биопаг-Д (0.2 л/га), Аз - обработка ЗСК (0,5 л/га); фактор Б - сорта льна-долгунца, Б, - сорт Антей, Б2 - сорт ТОСТ 5. Первую обработку проводили в начале фазы «елочка» при высоте растений 4-6 см, вторую обработку - при высоте растений 10-12 см. Расход рабочей жидкости составил 300 л/га.

Агротехника льна-долгунца общепринятая для данной зоны. Предшественник - горчица белая на семена. Посев льиа-долгунца сортов Антей и ТОСТ 5 осуществляли оригинальными семенами с нормой высева 22 млн. штУга сеялкой CJII1-16, глубина заделки - 2-3 см, ширина междурядий 7,5 см. В начале фазы «елочка» посевы льна обрабатывали гербицидом Кортес, норма расхода 5 г/га. Уборку урожая осуществляли при наступлении фазы ранней жёлтой спелости льна. Урожай учитывали сплошным методом, поделяночно. Соломку подвергали росяной мочке, вылежка тресты составляла 13-14 дней.

Метеорологические условия вегетационных периодов в годы проведения исследований 2010-2012 гг. по данным метеорологической станции имени В.А. Михельсона были различными: гидротермический коэффициент (по Г.Т. Селянинову) составил в 2010 г. - 0,7, что характеризует год как засушливый; 2011 г. - 0,9 (слабоувлажненный); 2012 г. - 1,4 (достаточно увлажненный).

4

Методы исследований. Учёт густоты стояния растений в фазе всходов-и перед уборкой, фенологические наблюдения за ростом растений проведены в соответствии с рекомендациями ВНИИ льна Россельхозакадемни. Показатели фотосинтетической деятельности растений; площадь ассимилирующей, поверхности листьев определяли - контурно-весовьга методом, индекс листовой поверхности (НЛП), чистая продуктивность фотосинтеза (Ч11Ф) (Третьяков H.H., 2003), фотос'интетнческйй потенциал (ФП) посева (Ничипорович А.А.,1961). Содержание основных пигментов фотосинтеза определяли на спектрофотометре Specord М-80. Концентрацию пигментов рассчитывали по уравнениям Винтермаиса и де Мотса (Wintermans, de Mots, 1965).

Анализ посевного материала - ГОСТ 1 2037-81, ГОСТ 12038-84. Урожайность яьноеояомы и семян учитывали сплошным методом, поделяночно - (ГОСТ 14897), с последующим пересчётом для семян на стандартную влажность 12% - ГОС Г 12041-82 и на 100% писки у - ГОСТ 12037-81. Качество льнотресты определяли по - ГОСТ 24385-89, ГОСТ Р 53143-2008, качество волокна - ГОСГ 10330-76, качество полученных'семян - ГОСТ: 1154976, ГОСТ 12388-76, ГОСТ 52325-2005, масса 1000 семян- ГОСТ 12042-80.

Исследование волокна проводили дифференциальным термическим и терморааиметрическим методами анализа. Содержание альфа-целлнзлозы в волокне определяли по ГОСТ 6840-78. Методом ближней инфракрасной спектроскопии (БИК) определен химический состав льнопродукши: содержание дипйдов и белков в семенах, целлюлозы, лигнина, золы в волокне и костре льна - ГОСТ Р 50817-95. Микроэлемептиый состав семян и волокна льна исследовали методом масс-спектромегрии на масс-снек-фометре «ELAN DRC» (США) по рекомендациям (Жнветин В.В., 2002).

Обработку экспериментальных данных осуществляли с использованием программы Excel и MathLab, существенную разность в показаниях .между вариантами устанавливали методом дисперсионного анализа но Б,А, Доспехову (1985).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 2 Особенности роста и развития растений льна-долгунца при применении биорегуляторов

2.1 Фотосинтетическав деятельность посевов -льна-долгунца Погодные условия вегетационных периодов -оказали, существенное влияние -на рост и развитие растений льна-долгунца. В 2010 году при

недостаточном увлажнении и высокой температуре в период вегетации происходило ускоренное развитие растений льна-долгунца и растения вступали в фазу ранней желтой спелости на 3-4 дня раньше, чем в наиболее благоприятный по осадкам и температуре 2012 год. Во все годы исследований наблюдалось повышение интенсивности линейного роста после двукратной обработки: растений биопрепаратами. Так высота обработанных растений была больше в периоды елочка-бутонизация, бутонизация-зеленая спелость в среднем на 6-12% по сравнению с контролем» Более отзывчивым на биорегуляторы следует считать сорт ТОСТ 5, высота которого в фазе ранней желтой спелости была больше в среднем: за 3 года на 4-8 см по сравнению с контролем, при: высоте рас тений на контроле 83,5 см.

Обработка льна-долгунца биорегуляторами в фазу елочки укорачивала межфазные периоды роста я развитая растений, особенно в 2010 и 2011 году.

Важными показателями фотосинтетической деятельности посевов, оказывающими. влияние на формирование урожая культуры, являются; площадь листьев, чистая продуктивность фотосинтеза, фотосинтетический потенциал посевов и другие (Третьяков H.H., 2005, Кузнецов Вл.В.. 2006). Биорегулятор«, оказали существенное влияние на формирование листовой поверхности. Обработка растений препаратом Бшшаг-Д в среднем за три года повышала площадь листьев у сорта Антей на 2,5 тыс.м"/га, ТОСТ 5 - на 4,0 тыс. м2/га, и на 5,3-5,5 тыс.м2/га при применении ЗСК для обоих сортов. Биорегуляторы оказали положительное влияние и на урожай сухой биомассы, повышая его в фазу зеленой спелости при обработке препаратом Биопаг-Д на 1,9-3,2 ц/га и при. обработке ЗСК на 2,2-3,6 н/га по сравнению с контролем (таблица 1).

Таблица 1 - Фотосинтетическая деятельность посевов льна-долгунца при

применении регуляторов роста (среднее за 2010-2012 гг.)

jY« п/п Вариант Площадь листьев тыелг/га Фотосинтетический ■потенциал, тыс, м~»ди. /га Чистая продуктивность фотосинтеза, 17 В сут Урожай сухой биомассы ц/га

1 Аитей контроль 30,5 1204 5,0 60,5

2 Антей Еиопаг-Д 33.0 1411 4.4 62,4

3 Актей ЗСК 36,0 1542 4,1 62,7

4 ТОСТ 5 контроль 32.0 1339 5,3 71,2

5 ТОСТ 5 Биопаг-Д 36,0 ISS8 4,8 74.4

в ТОСТ 5 ЗСК 37.3 1681 .... 4,4 74,8

1 HOP« 0,6 65 0.2 0,7

Величина фотосинтетического потенциала существенно изменялась как от погодных условий вегетационного периода, так и от применения биорегуляторов. Наибольший фотосинтетический потенциал' отмечен в благоприятном 2012 году, при этом обработка растений- биорегуляторами повышала суммарный фотосииготический потенциал в среднем за три года при обработке льна сортов Антей и 'ГОСТ 5 препаратом ЗСК на 338-342 тыслг/га.дн. и на 207-219 тыс.м"/га»дн. при применении Биопаг-Д по сравнению с контролем.

Содержание хлорофилла и каротиноидов в листьях свидетельствует о потенциальных возможностях, растения ассимилировать С'СЬ, и тем самым влияет на продукционный процесс и формирование биологического урожая (Кошкин Е.И. и др., 2005). Отмечено, что у обоих сортов льна-долгунца увеличение суммы хлорофилла а--б в конце фазы елочки на 1.6-2,9 мг/г происходит в результате воздействия ЗСК и Биопаг-Д на растения по сравнению с контролем, В фазе цветения содержание суммы хлорофилла а+б возрастает на 1,6-2,6 мг/г при обработке Биопаг-Д и па 4,2-5,2 мг/г при обработке ЗСК по сравнению с контролем. В фазе зелёной спелости отмечена такая же закономерность, где содержание хлорофилла повышалось на-1,2-3,1 мг/г при применении Биопаг-Д и: на 1,6-3,9 мг/г при обработке растений ЗСК по сравнению с контролем. Содержание каротиноидов в растениях повышалось незначительно, превышая значения каротиноидов на контрольном варианте на 0,1-0,3 мг/г. Более отзывчивым, на действие биорегуляторов по изменению содержания хлорофилла и каротиноидов был сорт ТОСТ 5, при этом более эффективным препаратом оказался ЗСК, чем Биопаг-Д.

2.2 Урожайность лыюеоломы, семян, льнотресты и волокна

Урожай является интегральным показателем эффективности применения того или иного агротехнического приёма. В наших исследованиях погодные, условия оказали влияние .на продуктивность .льна-долгунца. Наибольшая урожайность тресты, волокна и семян была получена в 2011 году и составила в контроле для сорта Антей 46.6 ц/га льнотресты, 8,2 ц/га семян и 9,6 ц/га волокна, а для сорта ТОСТ 5 соответственно 50,2 ц/га льнотресты, 9,1 ц/га семян и 9,3 ц/га волокна. Обработка растений биорегуляторами оказала существенное влияние на урожайность семян, превышая урожайность контрольного варианта на 1,6-2,1 ц/га.

Наиболее существенное влияние на урожайность семян обоих сортов льна-долгунца оказала обработка растений ЗСК, где прибавка урожая в 201.1

году у сорта Антей составила 0,6 ц/га по сравнению с обработкой Биопаг-Д и на 2,1 ц/га по сравнению с контролем. У сорта ТОСТ 5 прибавка урожая семян от применения ЗСК, по сравнению с Биопаг-Д составила 0,9 и 1,6 ц/га по сравнению с контролем (таблица 2). В среднем за 3 года отмечено увеличение урожайности по семенам для сорта Антей на 0,8-1,2 ц/га при применении биорегуляторов, а для сорта ТОСТ 5 - на 0,5-1,2 ц/га.

Таблица 2 - Урожайность семян льна-долгунца при обработке

биорегуляторами, ц/га

Вариант Год В среднем за 3 года Прибавка -, ц/га

2010 2011 2012

Антей контроль 3,2 8,2 7,2 6,2 -

Антей Биопаг-Д 3,4 9,7 8,0 7,0 0,8

Антей ЗСК 3,5 10,3 8,3 7,4 1,2

НСР05 0,2 0,3 0,4 0,3

ТОСТ 5 контроль 5,2 9.1 8,4 7,6 -

ТОСТ 5 Биопаг-Д 5-5 9,8 8,9 8,1 0,5

ТОСТ 5 ЗСК 6,0 10,7 9,8 Г 8,8 1,2

ИСР05 0,3 0,4 0,4 0,4

Двукратная обработка льна-долгунца сорта Антей в фазу елочки препаратами Биопаг-Д и ЗСК в среднем за 3 года приводила к повышению урожайности льнотресты на 3-6%, волокна на 6-9% по сравнению с контролем, а сорта ТОСТ 5 - на 2-8% льнотресты и на 11-16% волокна (таблица 3,4).

Таблица 3 - Урожайность тресты льна-долгунца при обработке

биорегуляторами, ц/га

Вариант Год В среднем за З года Прибавка +-ц/га

2010 2011 2012 1

Антей контроль 27,5 46,6 32,2 35,4 -

Антей Биопаг-Д 27,7 47,6 34,0 36,4 1,0

Антей ЗСК 29,6 47,9 34,6 37,4 2,0

НСР0< 0,5 1,1 0,7 0,7

ТОСТ 5 контроль 30,5 50,2 36.5 39,1 -

ТОСТ 5 Биопаг-Д 31,8 | 53,2 34 39,7 0,6

ТОСТ 5 ЗСК 35,5 ! 52,5 38,4 42,1 3,0

НСР05 0,8 | 1,4 0,9 1,0

Наиболее эффективным оказался препарат ЗСК, применение которого на сорте ТОСТ 5 способствовало увеличению урожайности в среднем за три года:

8

льнотресты на 3 ц/га, семян - на 1,2 ц/га и волокна - на 1,4 ц/га по сравнению с контролем.

Таблица 4 - Урожайность волокна льна-долгунца при обработке биорегуляторами, ц-'га

Вариант Год В среднем за 3 года Прибавка +-ц/га

2010 2011 2012

Антей контроль 6,5 9,6 8,2 8,1 -

Антей Биопаг-Д 6,8 10,6 8,5 8,6 0,5

Антей ЗСК 7,1 11Д 8,3 8,8 0,7

НСР05 0,3 0,5 0,4 0,4

ТОСТ 5 контроль 6,7 9,3 9,4 8,5 -

ТОСТ 5 Биопаг-Д 7,2 11,1 10,5 9,6 1,1

ТОСТ 5 ЗСК 7,5 11,3 10,9 9,9 1,4

НСР05 0,4 0,5 0,5 0,5

В среднем за три года исследований прибавка урожая льносемян на сорте Антей при обработке Биопаг-Д и ЗСК составила 0,8 и 1,2 ц/га, на сорте ТОСТ 5 0,5 и 1,2 ц/га соответственно. Прибавка урожая льнотресты сорта АнТей при обработке Биопаг Д и ЗСК составила 1,0 и 2,0 ц/га, на сорте ТОСТ 5 - 0,6 и 3,0 ц/га соответственно. При этом прибавка урожая волокна на сорте Антей при обработке Биопаг-Д и ЗСК составила 0,5 и 0,7 ц/га, на сорте ТОСТ 5 - 1,1 й 1,4 ц/га соответственно.

2.3. Структура урожая при использовании биорегуляторов

Анализ структуры урожая показал, что продуктивность льна-долгунца при применении биорегуляторов повышалась, в основном, за счёт увеличения числа семян на растении и числа коробочек, технической длины стебля.

Установлено, что обработка биорегуляторами незначительно влияла на диаметр стебля обоих сортов льна-долгунца, не изменяла массу 1000 семян у сорта ТОСТ 5, техническую длину стебля и массу 1000 семян у сорта Антей (таблица 5). При этом обработка биорегуляторами способствовала увеличению числа коробочек на 1 растении для обоих сортов на 0.5-1,0 шт., а также числа семян на 1 растении. При этом отмечено, что препарат ЗСК в большей степени, чем препарат Биопаг-Д влияет на семенную продуктивность. Особенно это проявилось на сорте ТОСТ 5, где показатель числа семян на одном растении был выше на 10,4 шт. при обработке ЗСК по сравнению с препаратом Биопаг-Д и составил 44,3 шт./раст.

Таблица 5 - Структура урожая льна-долгунца (среднее за 2010-2012 гг.)

Числи ,,

Число

„ , „ í растении к

Сорт, оораоотка i .., ! корооочек.

. , осрье, lirr/pacT.

уоорке шт/м2

Аятей контроль

¡841

4.97

Антей Биопаг-Д }

Антей ЗСК

НСР05

ТОСТ 5 контроль

ТОСТ 5 Биопаг-Д

ТОСТ 5 ЗСК

НСР 05

1831

IJCI 1862

5,44

6/? 5 5,29

l-Hí.7 1863

82

7,27

0.34

Число семян, шт/рает

29,9

38,6

39,4

1.6

33,9

44,3

1,7

Масса семян

»а растенн к. г

Масса 1000 семян, г

Диаме

тр стебля , мм

Техничес кая

0, 12

i,88

1,57

0,16

4.25

0,17

4,18

1,62 1.55

0JH 0,10

0,11

0,18

0.22 4.0 ¡ 4.09 4.07

0.08 l,6i

1,62 1.70

0,0!

0,23

0.09

70,0

72,1

72,1

2,9 76,3

80,7

81,4

3. Изучение качества льиопродукцни 3.1 Физико-механические характеристики льна-долгунпа

Установлено, что двукратная обработка льна-долгунца биорегуляторами ЗСК и Биопаг-Д влияет на изменение физико-механических характеристик волокна. В среднем за три года исследований как у сорта Антей, так и copra ТОСТ 5 отмечено повышение среднего номера льнотресты на 0,75-1,25 и, как следствие, увеличение среднего номера волокна. При этом выход длинного волокна у сорта ТОСТ 5 н Антей был выше на 4-6% по сравнению с контролем. Средний номер длинного трепаного волокна у сорта Антей был выше на 2-2,6 единицы при обработке биорегуляторами, по сравнению с контролем, а для сорта ТОСТ 5 на 2,8-3,6 ед. Обработка биорегуляторами способствовала повышению крепости волокна: разрывная нагрузка чесаного льна была выше для обоих сортов ira 7,5-8,8 даН. При этом гибкость чесаного льна №16 изменялась незначительно (до 10% относительно контроля); но уменьшалась массовая доля костры и сорных растений на. 0,6- 1,5 %, а массовая доля инкрустов - на 1-1,5%, число шишек на горсть в 20 г - на 0,3-0,8 шт. относительно, контроля, что свидетельствует о получении высококачественного волокна, которое в последующем может быть использовано для изготовления высокономернои пряжи.

3.2. Термохимический анализ льняного волокна

Двукратная обработка зашитно-стимулируюшнм комплексом и Биопаг-Д в фазу елочки способствует образованию в льноволокне большего количества органического вещества, которое в наших опыта*, достигает 90,4-91,5%. в том

Ю

числе и целлюлозы, от массы воздушно-сухого вещества, что на 2-4%. больше по сравнению с контролем, Методом термогравиметрии и дифференциально-термического анализа установлено, что содержание целлюлозы увеличивается на 4-5% и составляет для сорта ТОСТ 5 79-80%, а для сорта Антей 79-81%, что выше на 4-6% относительно контроля. Также отмечены различия для энергии активации органических компонентов, прежде всего, целлюлозы, которая: имеет максимальное значение (.103 кДж/моль) в варианте обработки ЗСК льна сорта Антей, что выше на 14,3 кДж/моль по сравнению с контролем и подтверждает повышенное, качество волокна по физико-механическим характеристикам,

3.3 Микроэлементный состав волокна и семян

Микроэлементный состав льпопродукции определяет ее. качественные характеристики, а также медико-гищеническйе свойства льноволокна (Живетин В.В., 2002). Изучение микроэдементного состава волокна и семян, льна подтвердило результаты предыдущих .исследований о влиянии биорегуляторов на микроэлементный состав льнопродукний. В наших опытах показано, что в волокне льна-долгунца при обработке растений ЗСК и Бионаг снижается по.сравнению с контролем содержание*-железа на 70-390 мг/кг, Сг, Мп, $п, 2п, Бп, РЬ на 0,1-6,1 мг/кг. Но при этом увеличивается содержание Си 0,2-0,8 мг/кг по двум сортам относительно контроля, что подтверждает мнение о том, что обработка биорегуляторами снижает сорбцию тяжелых металлов растениями льна из почвы, а медь определяет высокие медико-гигиенические свойства льна (Захаренко А.В. и др., 2009, Живетин В.0., 2002). В волокне накапливаются Са, К. Ьа, Ва, 1л при действии Бкопаг-Д и уменьшение этих же элементов при действии ЗСК относительно контроля. Отмечено, что происходит накопление А1 в волокне льна сорта ТОСТ 5 на 3,3« 12,4 мг/кг и уменьшение А1 на 1,6-7,7 мг/кг в волокне сорта Антей относительно контроля. При действии Бнопаг-Д также наблюдается снижение содержания на 2,0-9,7 мг/кг, а ЗСК' способствует увеличению содержания: Вт на 4,2-8,4 мг/кг в волокне относительно контроля по двум Сортам льна. При этом не происходит интенсивного накопления таких тяжелых металлов как: Щ: и Сс1 в волокне льна относительно контроля, а, следовательно, полученное волокно, изготовленная из него пряжа может- быть использована при производстве товаров детского ассортимента, и соответствует международному стандарту «ЭКО-ТЕКС ! 00».

Анализ микроэлементного состава семян льна показал снижение относительно контроля: Ре на 79-492 мг/кг; А1, Сг и Мп на 1,0-5,1 мг/кг; Zn па

3,6-14,0 мг/кг; 8п, N1, Вп и Си на 0,1-0.8 мг/кг; РЬ на 0,1-0,2 мг/кг, что также является показателем повышения .экологической безопасности льнонродукции, а полученные льносемена могут быть использованы не только для производства технического, но и пищевого льняного масла,

3,4 Исследование химического состава льнонродукции методом БИК-

а на л и за

Определение белково-жирового состава льнонродукции проводили методом БИК-анализа по разработанной ранее методике (Белопухов С.Л. и др., 2032). Также методом БИК-анализа определено содержание целлюлозы, лигнина, пектиновых веществ и золы в волокне льна-долгунца.

В семенах яьна-доягунца сортов Антей и ТОСТ-5, полученных от растений, обработанных препаратом ЗСК, наблюдалось увеличение содержания линидов т 2-2,9%, белков на 1,7-2% относительно контроля в среднем за 3 года исследований. Обработка препаратом Бяопаг-Д не повлияла на изменение контролируемых показателей, (рисунок 1).

i3

/VV +

Рисунок I. Содержание белков и линидов в семенах льна в %, в среднем

за 20 ¡0-2012гг.

Одним из вариантов возможного положительного действия биорегуляторов на рост и развитие растений льна-долгунца является влияние на биосинтез целлюлозы, что проявляется в увеличении концентрации целлюлозы в волокне льна и соответственно получении волокна с повышенными физико-механическими характеристиками (Ллеева C.B. я др., 2010. Кокшарон С.А. и

12

др., 2011, Нонажев В.П., 2013, Захаренко A.B. и др., 2009, Фатыхов ИЛИ. и др., 2010,2012),

В наших исследованиях при использовании БИК-аналнза отмечено, что в льноволокне на фоне применения ЗСК и Биопаг-Д увеличивается содержание целлюлозы на 3,9-6% и золы на 0,8-1,0%, уменьшается содержание лигнина на 2,2-3,0%, пектиновых веществ 0,5-0,7%, что .коррелирует с данными термохимического анализа и свидетельствует о получении льняного волокна повышенного качества. Отмечено, что обработка льна сортов Антей и ТОСТ 5 препаратом ЗСК приводит к снижению содержания лигнина в льняной костре в среднем за 3 года на 9,5% по сравнению с контролем и увеличению содержания, золы на 1,1%. При этом обработка препаратом Биопаг-Д за годы исследований в меньшей степени повлияла на изменение этих показателей,

4. Экономическая эффективность применения биорегуляторов при выращивании льна-долгунца

Оценка экономической эффективности показала, что применение биорегуляторов Биопаг-Д и ЗСК в технологии возделывания льна-долгунца является экономически' выгодным агротехиологическим приемом. При обработке препаратом Биопаг-Д льна-долгуица сорта Антей доход от реализации льнопродукции (льнотреста, семена и волокно) из расчета на 1 га на 2,6 тыс. руб. выше, чем в контроле, где его величина составляет 37,3 тыс. руб. При обработке препаратом Биопаг-Д льна сорта ТОСТ 5 доход от реализации льнопродукции выше на 3,0 тыс. руб. Обработка биорегулятором ЗСК льна сорта Антей способствует увеличению дохода от реализации льнопродукции на 4 тыс. руб. с 1 га, а при обработке льна сорта 'ГОСТ 5 - на 5,5 тыс. руб.. с 1 га-Применение обработок биорегулятором ЗСК как на сорте Антей, так и на сорте ТОСТ 5 имеет более высокую рентабельность но сравнению с Биопаг-Д. Так рентабельность по семенам при применении Биопаг-Д на льне сорта Антей на 13,4% выше относительно контроля (14,2%) и на 20 % выше при применении ЗСК в расчёте на 1 га, а рентабельность по волокну при применении Биокаг-Д на 5,2% выше но сравнению с контролем (¡27,8%) и на. 7,8% выше при применении ЗСК. Рентабельность по семенам при. применении Биопаг-Д на льне сорта ТОСТ 5 на 7,7% выше относительно контроля (40,0%) и на 20,7 % выше при применении ЗСК в расчете на 1 га, а рентабельность по волокну при применении Биопаг-Д на 9,4% выше по сравнению с контролем (.139,1%) и на 21,6% выше при применении ЗСК.

выводы

1. В условиях Центрального: района Нечерноземной зоны Российской Федерации двукратная обработка растений льна-долгунца сорта Антей и "ГОСТ 5 препаратами Биоиаг-Д и ЗСК является экономически выгодным агротехническим приемом, позволяющим повысить урожайность и качество льнопродукции.

2. Двукратная обработка растений льна-долгунца copra Антей и 'ГОСТ 5 препаратами Бнопаг-Д и ЗСК усиливает линейный рост растений в среднем на 6-12% и ускоряет наступление фазы жёлтой спелости на 3-9 дней раньше по сравнению с контролем,

3. Обработка растений препаратом Биопаг-Д в среднем за три года повышала площадь листьев у сорта Антей на 2,5. тыс.м7га, ТОСТ 5 - на 4,0 тыс.м7га и на 5,3-5,5 тыс.м2/га при применении ЗСК для обоих сортов относительно контроля. При этом наблюдается увеличение -суммы хлорофилла а+б- по разным фазам развития растений на 1,6-2,9 мг/г на фоне Биопаг-Д, и на 1,2-5,2 мг/г на фоне ЗСК. Применение биорегуляторов повышает содержание каротшюидов у обоих сортов льна в фазы цветения и зеленой спелости на 0,10,3 мг/г. .

4. Применение биорегуляторов на сорте ТОСТ 5 и Антей способствует увеличению технической длины - на 2-5 см, числа коробочек на одном растении - на 0,5-2,0 шт., числа семян на одном растении - на 5-16 шт., повышая при этом массу 1000 семян у сорта Антеи на 6,3-0,5 г относительно контроля.

5. Двукратная обработка льна-долгунца в фазу елочки препаратами Биопаг-Д и ЗСК в среднем за 3 года повышает урожайность льносоломы на 912%, тресты. - на 1,5-8% и волокна на фоне ЗСК - на 6-7% по сравнению с контролем.

6. Методами термоанапиза и ближней инфракрасной спектроскопии установлено, что обработка ЗСК и Биоиаг-Д способствует образованию в льноволокне большей (на 2-4%) биомассы органического вещества (более 90% от массы воздушно-сухого вещества), по сравнению с контролем. В льноволокне на фоне ЗСК и Биопаг-Д увеличивается содержание целлюлозы на 3,9-6% и золы на 0,8-1%, уменьшается содержание лигнина на 2,2-3%, пектиновых веществ на 0,5-0,7%. Определены энергии активации для целлюлозы, имеющие максимальные значения в варианте обработки ЗСК сорта Антей, что подтверждает высокое качество волокна по физико-химическим и физико-механическим характеристикам.

7. Установлено, что применение биорегуляторов не приводит к накоплению тяжелых металлов в волокне и семенах льна для сорта Антей и ТОСТ 5. В семенах и волокне льна отмечено снижение относительно контроля содержания Fe, Al, Cr, Mn, Zn, Sn, Ni, Sn, Cu, Pb, Со, Cd, Hg. В семенах льна-долгунца, полеченных от растений при обработке .ЗСК* повышается содержание липидов на 2-2,9%, белков на 1,7- 2% относительно контроля а среднем за 3 года. Обработка препаратом Биоггаг-Д в меньшей степени повлияла на изменение контролируемых показателей.

8.- Анализ экономической эффективности применения биорегуляторов показал целесообразность их применения на посевах' льна-долгунца. Обработка биорегулятором Биопаг-Д льна сорта Антей повышает уровень рентабельности по семенам на 13,4% относительно контроля и на 20% - при применении ЗСК в расчёте на ( га, а рентабельность по волокну при применении Биопаг-Д. - на 5,2% выше по сравнению с контролем и на 7,8% - при применении ЗСК. Рентабельность ло семенам при применении Бионаг-Д на льне сорта ТОСТ 5 на 7,7% выше относительно контроля и на 20,7%. - при применении ЗСК, а рентабельность по волокну при использовании Биопаг-Д на 9,4% выше по сравнению с контролем и на 21,6% выше при применении ЗСК.

I I р едл о-,кем и я и рот в од ству

При выращивании льна-долгунца на хорошо окультуренных дерново-подзолистых почвах в Центральном: районе Нечернозёмной зоны Российской Федерации с целью получения стабильных урожаев льносемян 7,0-8,8 ц/га и льноволокна 8,6-9,9 ц/га и улучшения качества яьнопродукции с высокой экономической эффективностью необходимо проводить двукратную обработку льна-долгунца сортов Антеи и ТОСТ 5 в фазу ёлочки; первую обработку - при высоте растений 4-6 см, вторую обработку - при высоте растений 10-12 см, биорегуляторами ЗСК в дозе 0,5 л/га и Биопаг-Д - в дозе - 0,2 л/га при расходе рабочей жидкости 300 л/га. Это обеспечивает повышение урожайности льносемян на 13% для сорта Антей и на 6,6% для сорта: ТОСТ.5 при обработке препаратом Биопаг-Д, и на 19,4 % для сорта Антей и на 15,8 % для сорта ТОСТ 5 при обработке ЗСК. Применение биорегуляторов обеспечивает повышение урожайности льноволокна на 6,2 % для copra Антей и на 13 % для сорта 'ГОСТ 5 при обработке Биопаг-Д и на 8,6 % для сорта Антей и на 16,5 % для сорта ТОСТ 5 при обработке препаратом ЗСК.

Список опубликованных работ Публикации « изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Калабашкина, Е.В. Термохимический анализ льняного волокна / Е.В. Калабашкина, С.Л. Белопухов // Бутлеровские сообщения,- 201i.-T.28, № 20.-С.11-14.

2. Калабашкина, Е.В. Влияние физиологически активных веществ на рост и развитие льна-долгунца / Е.В. Калабашкина, СЛ.. Белопухов, И.Й. Дмитревская //Достижение науки и техники АПК-- 2012.-Лг» 3,- С.21-23.

3; Калабашкина, Е.В. Влияние препаратов физиологически активных веществ на основные показатели фотосинтетической деятельности льна-долгунца / Е.В. Калабашкина, СЛ. Белопухов, И.И. Дмитревская //

Агрохимия.- 2013.-'№4,- С.55-59.

4. Белопухов, СЛ. Определение микроэлементного состава продукции льноводства / СЛ. Белопухов, A.B. Жевнеров, Е.В. Калабашкина, И.И, Дмитревская // Бутлеровские сообщения, 2012.- Т.32. №. 10,- С.72-75.

Публикации в научных сборниках и материалах конференций:

5. Калабашкина, Е.В. Исследование накопления тяжелых металлов в продукции льноводства / Е.В. Калабашкина, СЛ. Белопухов И Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология.- 2012.-Jv» 1(2),-С.162-165.

6. Дмитревская, И.И. Исследование химического состава льняного масла / ци. Дшпревская, Е.В. Калабашкина, СЛ. Белопухов // Матер. Междунар. научно-практич. конф., посвященной 60-летию Курской ГСХА «Наука и инновации в сельском хозяйстве», 26-28 января, 2011 г., Курск, Изд-во Курской

ГСХА, Ч, 1С Л19-121.

7. Дмитревская, И.И. Применение физиологически активных веществ на льне-долгунце / И.И. Дмитревская, Е.В. Калабашкина, С.Л. Белопухов П Матер. Междунар. Интернет-конференции «Растения и микроорганизмы», 19-21

апреля, 20П,- Казань.- С, 27-30.

8. Калабашкина, Е.В. Влияние биорегуляторов на морфологию и урожайность льна-долгунца / Е.В. Калабашкина // Матер. Междунар. научно-

практич. конф. молодых ученых и специалистов, 1-2 июня, 2011г., Москва, Мл Изд-во РГАУ-МСХА имени К-А. Тимирязева, 2011.- С.36-38.

9. Калабашкина, Е.В. Влияние физиологически активных веществ на химический состав льнопродукщш с целью её рационального использования / Е.В. Калабашкина, СЛ. Белопухов, И.И. Дмитревская // Матер. Междунар. научно-практич. конф. «Достижения науки и инновации в производстве,

хранении и переработке сельскохозяйственной продукции», 20-22 сентября, 2011, г. Мичуринск.-Мичуринск.: Изд-воМичГау.-2011.-С.46-49.

10. Дмитревская, И.И. Комплексное использование льна и продукции льноводства / И.И. Дмитревская, Е.А. Гришина, Е.В. Калабашкина // Матер. VIII Междунар. научно-практич. конф. «Актуальные проблемы современных наук», 7-15 июня, 2012 г., Польша, г. Пшемысль.- 2012.- Изд-во Наука и образование.-Т.40.-С.73-75.

11. Дмитревская, И.И. Действие защитно-стимулирующего комплекса на рост льна и качество льнопродукции / И.И. Дмитревская, Е.В. Калабашкина, СЛ. Белопухов /У Матер. Всероссийской молодежной научной школы «Биоматериалы и нанобиоматериалы: Актуальные проблемы и вопросы безопасности», 18-22 июня, 2012г., Казань.: Изд-во Отечество.- C.2I-22.

12. Белопухов, С.Л. Влияние защитно-стимулирующих комплексов на химический состав льнопродукции / СЛ. Белопухов, Е.В. Калабашкина, И.И. Дмитревская // Материалы VIII Междунар. научно-практич. конф. молодых ученых, посвященной 75-летию профессора А.Т. Фарниева «Актуальные и новые направления сельскохозяйственной науки»,- 4.1. - Владикавказ, Изд. «Горский госагроуниверситет», 2012,- С. 183-185.

13. Калабашкина, Е.В. Исследование качества льняной продукции физико-химическими методами анализа / Е.В. Калабашкина, C.JI. Белопухов, И.И. Дмитревская II Матер. Междунар. науч.-практ. конф. «Научное обеспечение агропромышленного производства» 25-27 янв. 2012, г. Курск, Ч.1.-Курская ГСХА.- С.35-37.

14. Belopukhova, J. Flax and linen products in the history, art, science and technologies of nations of the world / J. Belopukhova, S. Belopukhov, N. Korsun, A. Fokin, E. Kalabashkina // Art, Science and Technology: Interaction between Three Cultures/Book of Papers and Extended Abstracts/Proceedings of The First International Conference 1-2.6.2011, ORT Braude College, Karmiel, Israel, P.183. Ю.Б. Белопухова, C.JI. Белопухов, H.H. Корсун, A.B. Фокин, E.B. Калабашкина. Лен и льняные изделия в истории, искусстве, науки и технологий народов мира - 1-я Международная конференция "Искусство, наука и технологии: Взаимодействие трех культур", 3-2 июня, 2011г, Израиль, изд-во Argenia Domus, Милан, Италия.- 2012,- С. 183.

15. Калабашкина, Е.А. Термохимический анализ льна/ Е.В. Калабашкина, СЛ. Белопухов / Сб.: «Внедрение инновационных разработок в целях повышения экономической эффективности в льняном комплексе России»: Материалы деятелей науки ВУЗов отечественных и зарубежных стран, научных

работников организаций по производству и переработки льна, а также текстильных и машиностроительных предприятий. - Вологда, 2012,- С.131-135.

Список сокращений

ЗСК — защитно-стимулирующий комплекс ДТГ - дифференциально-термический анализ ТГ — термогравиметрический анализ ФП — фотосинтетический потенциал посевов ЧПФ — чистая продуктивность фотосинтеза ИЛП — индекс листовой поверхности БИК — ближняя инфракрасная спектроскопия

Дописано в печать 15.04.2014 г. Формат 60>84 '/, Усл.печ.л. 1,5. Тираж 100 экз. Заказ №175.

Издательство РГАУ-МСХА 127550, Москва, Тимирязевская ул., 44 Тел.: 977-0012, 977-40-64

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Калабашкина, Елена Владимировна, Москва

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования «Российский государственный аграрный университет - МСХА имени

К.А. Тимирязева»

На правах рукописи 04201453673 ^

^ПОсЛаЪ )

КАЛАБАШКИНА ЕЛЕНА ВЛАДИМИРОВНА

ВЛИЯНИЕ БИОРЕГУЛЯТОРОВ НА УРОЖАЙНОСТЬ, ХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВОЛОКНА И СЕМЯН ЛЬНА-ДОЛГУНЦА, ВЫРАЩИВАЕМОГО В ЦРНЗ РФ

Специальность 06.01.01 - Общее земледелие, растениеводство

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Белопухов Сергей Леонидович

Москва - 2014

СОДЕРЖАНИЕ

Введение..............................................................................................................................................................4

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР..................................................................11

1.1 Почвенные, агрохимические и климатические условия для выращивания льна-долгунца......................................................................................................11

1.2 Особенности технологий выращивания льна-долгунца..............................14

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ..............................31

2.1 Ботанико-систематическая и биологическая характеристика льна-долгунца и его сортов..................................................................................................................................31

2.2 Методы и условия проведения исследований................................................33

2.3 Характеристика биорегуляторов на льне............................................................38

2.4 Метеорологические условия..................................................................................................45

ГЛАВА 3. ДЕЙСТВИЕ БИОРЕГУЛЯТОРОВ НА РОСТ И

РАЗВИТИЕ ЛЬНА-ДОЛГУНЦА....................................................................................50

3.1. Изучение физиологических показателей растений льна-долгунца

на фоне применения биорегуляторов....................................................................................50

3.2 Урожайность льносоломы при выращивании льна-долгунца на Полевой опытной станции РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева... 64

3.3 Урожайность льносемян при использовании биорегуляторов..................68

3.4 Структура урожая при использовании биорегуляторов........................70

3.5 Влияние биорегуляторов на урожайность льнотресты, волокна и

семян в производственных условиях....................................................................................78

ГЛАВА 4. ИЗУЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ЛЬНОПРОДУКЦИИ............83

4.1 Физико-механические характеристики льна-долгунца....................................83

4.2 Термохимический анализ льняного волокна......................................................92

4.3 Микроэлементный состав волокна и семян......................................................98

4.4 Определение химического состава льнопродукции методом ближней инфракрасной спектроскопии (БИК-анализ)......................

ГЛАВА 5. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ БИОРЕГУЛЯТОРОВ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ

ЛЬНА-ДОЛГУНЦА..................................................................................................................113

Выводы................................................................................................................................................121

Рекомендации производству..........................................................................................123

Список литературы........................................................................................................................124

Приложение................................................................................................................................................152

Введение

Лен-долгунец исторически был и остается важнейшей прядильной сельскохозяйственной культурой в России. Его выращивали практически во всех регионах страны, а льноперерабатывающие комбинаты были расположены даже в северных регионах (Красавинский льнокомбинат, Великоустюгский район Вологодской области). Льняное волокно, ткани и текстильные изделия обладают уникальными медико-гигиеническими, физико-химическими свойствами и применяются для изготовления текстильных изделий для различных отраслей промышленности. (Б.Ф. Афанасьев, 2004, В.В. Коновалов, 2007, Е.В. Корепанова, 2011).

В Тимирязевской академии имеются давние традиции в разработке агротехнологий выращивания льна-долгунца. Первая в России Льняная опытная станция была создана по инициативе Д.Н. Прянишникова в 1913 году, а в 1930 году реорганизована во ВНИИ льна и конопли, переехав в 1931 г. в Торжок Тверской области. В условиях длительного полевого опыта лен-долгунец выращивают в академии (РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева) с 1912 года, получая ежегодно уникальные практические результаты. (А.Ф. Сафонов, 2012).

Лен выполнял и выполняет важную роль в экономике России. Например, в начале XX века в царской России производили 400 тыс. тонн льняного волокна, что составляло 72% мирового сбора. Основной объем льноволокна отправляли на перерабатывающие фабрики Западной Европы (8% экспорта) на сумму более 90 млн. царских руб. (С.Л. Белопухов, 2010).

В последние два десятилетия в связи с реализацией ряда Федеральных целевых программ Министерства сельского хозяйства Российской Федерации, а также Государственной программы развития сельского хозяйства на 2008-2012 годы и период до 2020 года лен-долгунец вновь стал приоритетной сельскохозяйственной культурой, дающей исходное сырье для предприятий текстильной и легкой промышленности, оборонного комплекса.

Несмотря на снижение посевных площадей в Российской Федерации в последние годы с 418 тыс. га в 1990 году до 57,2 тыс. га в 2012 году и 55,3 тыс. га в 2013г. (таблица 1 приложения) вследствие внедрения современных агротехнологий возделывания льна его урожайность возросла в среднем по стране до 9,1 ц/га, а по отдельным регионам достигает 12,5 ц/га в Алтайском крае и 13,1 ц/га в Томской области (таблица 2 приложения). ( T.JI. Гунина, 2004, В.П. Казанцев, 2012, В.В. Коновалов, 2007, П.А. Чекмарев, 2013).

Однако интенсификация производства льнопродукции требует применения комплекса мер защиты льна от вредителей и сорняков, особенно на начальных этапах развития в фазу всходов и елочки. По оценкам специалистов РАСХН потери урожая льна-долгунца от льняной блошки, ржавчины, фузариоза, полиспороза и сорняков в среднем за период с 2000 по 2005 гг. составили более 42,8% (Дмитриев A.A., 2003, Захаренко A.B. и др., 2009).

Применение высокоэффективных средств защиты растений льна-долгунца против болезней, вредителей и сорняков сопряжено с использованием повышенных доз препаратов, что, как правило, приводит к снижению качества волокна по физико-механическим характеристикам и льносемян по химическим и физико-химическим показателям. (A.A. Дмитриев, 2003, A.B. Захаренко и др., 2009).

Развитие исследований в льноводстве в последние годы направлено на разработку новых отечественных сортов льна-долгунца, устойчивых к болезням, неблагоприятным условиям окружающей среды и другим факторам, усовершенствование агротехнологий выращивания льна в конкретных регионах страны применительно к их почвенно-климатическим условиям (C.JI. Белопухов, 2008, H.A. Белякова, 2004, Л.А. Зайцева, 2004).

В этом направлении с 1995 года в РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева на кафедрах земледелия и методики общего дела, кафедре растениеводства и луговых экосистем, кафедрах химии, Полевой опытной станции проводятся научно-исследовательские работы по разработке и испытанию новых защитно-

стимулирующих комплексов на основе экологически безопасных комплексов химических соединений и биогенных металлов, способствующих снижению пестицидной нагрузки на посевы льна и получение высококачественного волокна и семян. (А.Ф. Сафонов, 2012).

Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ разработок РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева на 2011-2015 гг., утверждённым Учёным советом РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева 30 мая 2011 года, протокол №6 тема 2.38.0. «Разработка технологий синтеза гетероциклических соединений с потенциальной биологической активностью и технологий глубокой переработки целлюлозосодержащих отходов растительного сырья».

Таким образом, актуальность темы диссертационной работы связана проведением испытаний двух новых биорегуляторов Биопаг-Д и ЗСК, ранее не применявшихся на льне-долгунце, на двух современных сортах льна ТОСТ 5 и Антей в условиях Полевой опытной станции РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, а также на базе опытного поля ВНИИ мелиорированных земель Россельхозакадемии в п. Эммаус Тверской области при применении инновационных агротехнологий, разработанных во ВНИИ механизации льноводства (г.Тверь) под руководством д.т.н. М.М. Ковалева и академика РАСХН Ю.Ф. Лачуги (Ковалев М.М., Колчина Л.М., 2013).

Применение биорегуляторов на льне-долгунце способствует повышению урожайности льняного волокна и семян, а сами растения в ходе роста и развития формируются с хорошими физиологическими и биохимическими параметрами, что при переработке на' льнозаводах и льнокомбинатах дает высокий экономический эффект (Т.Л. Гунина., 2004, Л.Д. Прусакова и др., 2005, A.B. Захаренко и др., 2009, П.А. Чекмарев и др., 2011).

Цель и задачи исследования. Цель работы состояла в изучении влияния двух биорегуляторов нового поколения - Биопаг-Д и ЗСК на рост и развитие, продуктивность и качество льна-долгунца сортов ТОСТ 5 и Антей.

Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:

• Изучить влияние биорегуляторов нового поколения на рост и развитие растений льна-долгунца.

• Установить влияние препаратов Биопаг-Д и ЗСК на фотосинтетическую деятельность посевов и продуктивность льна-долгунца.

• Определить зависимость химического состава льноволокна и льносемян от обработки растений льна-долгунца препаратами Биопаг-Д и ЗСК.

• Оценить действие биорегуляторов на показатели качества льноволокна и льносемян по физико-механическим и физико-химическим параметрам.

• Определить экономическую эффективность применения изучаемых биорегуляторов в технологиях выращивания льна-долгунца.

Этой проблеме и посвящена данная работа.

Научная новизна. Впервые в условиях Центрального района Нечерноземной зоны Российской Федерации на дерново-подзолистых почвах проведены комплексные исследования по изучению влияния биорегуляторов нового поколения ЗСК и Биопаг-Д на продуктивность и качество льнопродукции двух различных сортов льна-долгунца ТОСТ 5 и Антей.

Для оценки качества льносемян и льноволокна применен метод ближней инфракрасной спектроскопии и термохимический анализ по усовершенствованным нами методикам.

Проведенная работа вносит определенный вклад в развитие льноводства при изучении воздействия биорегуляторов на растения в определенные фазы развития, продукционный процесс льна-долгунца и качество получаемой льнопродукции.

Практическая значимость. На основании экспериментальных данных рекомендованы биорегуляторы Биопаг-Д (норма расхода 0,2 л/га) и ЗСК (норма расхода 0,5 л/га) для использования их в технологии выращивания при двукратной обработке растений льна-долгунца. Применение в технологии возделывания льна-долгунца обработки растений биорегуляторами способствует

повышению урожайности льноволокна на 12-16%, льносемян - на 14-19%, получению высококачественного волокна с повышенными (на 11-26%) физико-механическими характеристиками. Для количественного химического анализа льнопродукции предложены высокопроизводительные методики оценки качества семян и волокна льна методами ближней инфракрасной спектроскопии и термического анализа.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, рекомендаций производству, списка использованной литературы и приложений. Диссертация содержит 165 страниц текста, 15 рисунков, 25 таблиц, приложения, содержащего 10 таблиц. В списке литературы 220 наименований, в том числе 33 на иностранных языках.

Основные положения, выносимые на защиту:

• реакция сортов льна-долгунца Антей и ТОСТ 5 на обработку растений биорегуляторами ЗСК и Биопаг-Д;

• морфологические показатели, показатели фотосинтетической деятельности растений льна-долгунца, урожайность разных сортов при обработке биорегуляторами ЗСК и Биопаг Д;

• влияние биорегуляторов на показатели качества волокна по физико-механическим характеристикам и льносемян по химическим и физико-химическим параметрам;

• показатели экономической эффективности выращивания льна с применением биорегуляторов.

Степень достоверности и апробация работы. Достоверность результатов исследования подтверждается использованием общепринятых методик, ГОСТов, современных физико-химических методов анализа, различных методов статистического анализа и интерпретации результатов, апробацией результатов на конференциях, публикациями в разных изданиях. Научные положения, выводы и рекомендации производству, сформулированные

в диссертации, обоснованы экспериментальными данными, полученными лично автором или при его непосредственном участии.

Материалы диссертации обсуждались на Международной научно-практической конференции «Наука и инновации в сельском хозяйстве» г. Курск, Курская ГСХА, 2011г.; Всероссийской научно-практической конференции «Научное обеспечение развития АПК в современных условиях», г. Ижевск, Ижевская ГСХА, 2011г.; Международной интернет-конференции «Растения и микроорганизмы» г. Казань, Казанский КФУ, 2011г.; Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов г. Москва, РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, 2011г.; Международной научно-практической конференции «Достижения науки и инновации в производстве, хранении и переработке сельскохозяйственной продукции» г. Мичуринск, МичГАУ 2011г.; VIII Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы современных наук» Польша, г. Пшемысль, 2012г.; Всероссийской молодежной научной школе «Биоматериалы и нанобиоматериалы: Актуальные проблемы и вопросы безопасности» г. Казань, Казанский КНИГУ, 2012г.; VIII Международной научно-практической конференции молодых ученых «Актуальные и новые направления сельскохозяйственной науки» г. Владикавказ, Горский ГАУ, 2012г.; Международной научно-практической конференции «Научное обеспечение агропромышленного производства» г. Курск, Курская ГСХА, 2012г.; 1-ой Международной конференции "Искусство, наука и технологии: Взаимодействие трех культур" Израиль, Браудж колледж, г. Кармиель, 2011г.

Результаты научных исследований прошли производственные испытания в 2011-2012 годах на базе агроэкологического стационара ГНУ ВНИИМЗ Россельхозакадемии (пос. Эммаус, Калининский район, Тверская обл.), представлены на 15-й Российской агропромышленной выставке «Золотая осень», работа отмечена дипломом 1 степени и золотой медалью, г. Москва, 2013г.

Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК Российской Федерации.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Почвенные, агрохимические и климатические условия для

выращивания льна-долгунца

В условиях Центрального района Нечерноземной зоны при выращивании льна-долгунца оптимальными параметрами для дерново-подзолистых почв (Семенов В.А., 1985) являются: глина (%) 25-35; гумус 2,5-3,5%; pH 6,0-6,5; Р205 и К20 (мг/кг) 200-300, Нг (мг-экв на 100 г) 1-2. В то же время для каждого региона эти параметры могут принимать свои значения. Например, в Кировской области модель плодородия для интенсивных технологий возделывания льна должна удовлетворять определенным требованиям (Суров Н.Г., Юлушев И., 1987). Для этого региона на дерново-подзолистых супесчаных, дерново-подзолистых суглинистых и серых лесных суглинистых показатели должны быть соответственно: гумус (%) 1,5-1,7; 2,0-2,2; 2,8-3,0; pH 5,0-5,5; 5,0-5,5; 5,25,8; К20 (мг/100 г) 8,0-10,0; 10,0-12,0; 10,0-12,0; Р205 (мг/100 г) 6,0-8,0; 8,0-10,0; 10,0-12,0; V (%) 50-60; 75-80; 80-85. В то же время для условий Сибири на серых почвах в Томской обл. благоприятными являются следующие параметры: гумус 4,3-4,5%; Р205 - 33,9 мг/100 г; К20 -14,5 мг/100 г; pH солевой вытяжки - 5,7; степень насыщенности основаниями - 86,7% (Крепков А.П., 2000, Захаренко A.B., 2009).

Гранулометрический состав определяет плодородие почвы, и лен с его характерными требованиями к водному, тепловому, питательному режиму, хорошо развивается, по мнению одних авторов," на структурных тяжелосуглинистых и глинистых почвах (Вальков В.Д., 1986), плохо - на связном песке, удовлетворительно - на супесях, тяжелых суглинках и глинах легких, хорошо - на легком суглинке (Карманов H.H., Карманова Л.А., 1998). На песчаных и супесчаных почвах, малоструктурных тяжелосуглинистых и глинах во влажной зоне, на торфянистых и известковых почвах можно получить только

до 40% от нормальной урожайности (за 100% принята урожайность на легко- и среднесуглинистых почвах), на структурных тяжелосуглинистых и глинистых -до 85% (Муха В.Д. и др., 1994). Почву под лен известкуют только в случае сильнокислых почв (рН < 4,5-5).

34" 2+

Лен требователен к содержанию в почве подвижных форм А1 , Мп , Бе .

Эх

Так при содержании А1 в 100 г почвы в количестве 10-12 мг снижение урожая может быть на 50-100%, а в количестве 8-10 мг - на 25-50% (Авдонин Н.С., 1965). Важны для льна двухвалентные катионы Мп и Бе, определяющие окислительно-восстановительные свойства почв и растений. Лен относится к высокочувствительным �