Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Адаптационная роль регуляторов роста в снижении неблагоприятных абиотических факторов на озимой пшенице в условиях Среднего Поволжья

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Адаптационная роль регуляторов роста в снижении неблагоприятных абиотических факторов на озимой пшенице в условиях Среднего Поволжья"

На правах рукописи

Тюкина Екатерина Владимировна

АДАПТАЦИОННАЯ РОЛЬ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА В СНИЖЕНИИ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ АБИОТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЕ В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Специальность 06.01.01 - Общее земледелие, растениеводство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

1 4 2013

005538439

Пенза 2013

005538439

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева» и ГНУ «Мордовский научно-исследовательский институт сельского хозяйства» Россельхозакадемии

Научный руководитель: зав. кафедрой почвоведения, агрохимии и

земледелия ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. 11. П. Огарева» доктор сельскохозяйственных наук профессор Смолин Николай Васильевич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

кафедры основы конструирования механизмов и машин ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» Кшникаткин Сергей Алексеевич

кандидат сельскохозяйственных наук, государственный инспектор отдела надзора в области карантина растений, качества и безопасности зерна и продуктов его переработки Управления Россельхознадзора по Республике Мордовия и Пензенской области Никольская Елена Олеговна

Ведущая организация: ГНУ Пензенский НИИСХ Россельхозакадемии

Защита состоится «30» ноября 2013 года в 9 часов на заседании диссертационного совета Д 220.053.01 при ФГБОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 440014, г. Пенза, пос. Ахуны, ул. Ботаническая, 30.

Тел./факс: 8 (8412) 62-81-51; E-mail: penzatehfak@mail.ru

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

Автореферат разослан «29» октября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

шЩ ' Вера Александровна Гущина

ОБ1ЦЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В современном сельскохозяйственном производстве значительная роль в совершенствовании технологий возделывания сельскохозяйственных культур отводится применению регуляторов роста различных по химической природе и механизму действия.

Применение регуляторов роста позволяет оказывать направленное влияние на отдельные этапы онтогенеза с целью мобилизации генетических возможностей культурных растений (Бутузов Л. С. 2009). Оно способствует протекции и серьезной корректировки процесса развития растительного организма в условиях стресса различной природы, что в конечном итоге повышает продуктивность и качество урожая сельскохозяйственных культур. К сожалению, эта проблема остается малоизученной и требует пристального внимания исследователей.

Целью исследований являлось изучение адаптогенного действия регуляторов роста при проявлении абиотических стрессов на озимой пшенице в условиях Среднего Поволжья и разработка приемов повышения урожайности этой ценной продовольственной культуры.

В задачи исследований входило:

- изучить влияние регуляторов роста и фунгицидов на посевные качества и морфомстрическис показатели роста и развития растений озимой пшеницы;

- установить действие регуляторов роста и фунгицидов на протекание физиологических процессов в растениях озимой пшеницы;

- определить влияние регуляторов роста и фунгицидов на содержание сахарозы в узлах кущения озимой пшеницы;

- установить действие регуляторов роста и фунгицидов на фотосинтетическую деятельность растений озимой;

- дать оценку совместного применения росторегулирующих препаратов и фунгицидов на урожайность и показатели структуры урожая озимой пшеницы;

- определить влияние регуляторов роста и фунгицидов па показатели качества зерна озимой пшеницы;

— оценить действие регуляторов роста на повышение устойчивости растений озимой пшеницы в условиях солевого стресса и гипоксии;

— установить уровень влияния росторегулирующих препаратов на физиологические процессы в растениях озимой пшеницы при воздействии гербицидов;

— рассчитать экономическую и биоэнергетическую эффективность применения регуляторов роста и фунгицидов на озимой пшенице.

Научная новизна. Установлен нивелирующий эффект росторегулирующих препаратов в процессе снижения стрессового воздействия абиотических факторов различной природы на растения озимой пшеницы.

На защиту выносятся следующие положения:

— действие регуляторов роста и фунгицидов на прохождение физиологических процессов в растениях озимой пшеницы;

— влияние регуляторов роста на продуктивность озимой пшеницы в условиях проявления стресса, вызванного фунгицидами;

— действие росторегулирующих препаратов и фунгицидов на показатели качества зерна озимой пшеницы;

— смягчающая роль регуляторов роста в условиях гипоксии и солевого стресса на озимой пшенице;

— адаптогенное действие регуляторов на физиологические процессы в растениях озимой пшенице при использовании гербицидов;

— экономическая и биоэнергетическая оценка совместного применения регуляторов роста и фунгицидов в посевах озимой пшеницы.

Практическая значимость. Разработана система применения регуляторов роста в качестве антистрессантов совместно с фунгицидами, позволяющая повысить урожайность озимой пшеницы на 0,29-0,94 т/га. Применение баковой смеси Колосаль Про с регулятором роста Иммуноцитофит в фазу выхода в трубку повышало урожайность озимой пшеницы на 12 % по отношению к варианту, где использовался фунгицид Колосаль Про.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований при-

4

меняются при проведении занятий со студентами и аспирантами Мордовского госуниверситета но направлению «Агрономия» по дисциплинам: «Химические средства защиты», «Защита растений», «Системы земледелия», «Интегрированная защита полевых культур» и при проведении занятий по курсу «Адаптивно-ландшафтные системы земледелия» со слушателями Мордовского института переподготовки кадров агробизнеса.

Апробация работы. Основные положения исследований доложены и получили положительную оценку на Всероссийской научно-практической конференции «Научное обеспечение АПК Евро-Северо-Востока России» (Саранск, 2010), V Международной научно-практической конференции молодых ученых (Новосибирск, 2012), научно-практической конференции «Актуальные вопросы агрономии, агрохимии и агроэкологии» (Ульяновск, 2012), IX Международной научно-практической конференции «Лапшинские чтения» (Саранск, 2013), на 46 и 47 Международных научных конференциях молодых ученых, докторантов, аспирантов и соискателей «Эффективность применения средств химизации в современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур» (Москва, 2012, 2013).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, из них 2 статьи в изданиях по перечню ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Работа изложена на 141 странице компьютерного текста, состоит из введения, 6 глав; содержит.33 таблицы, 7 рисунков, 41 приложение, 249 использованных источников литературы.

УСЛОВИЯ, СХЕМЫ ОПЫТОВ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования по изучению эффективности совместного применения регуляторов роста и фунгицидов в технологии возделывания озимой пшеницы проводились на опытном поле Мордовского научно-исследовательского института сельского хозяйства в 2009 - 2011 гг.

Почва опытного участка - чернозем выщелоченный тяжелосуглинистый,

5

среднегумусный, среднемощный. Содержание гумуса в пахотном горизонте составляло 6 %, содержание подвижных форм фосфора и обменного калия среднее. Реакция среды - слабокислая

Схема опыта: Фактор А - сроки внесения фунгицидов и регуляторов роста: 1. в фазу кущения (весной); 2. в фазу выхода в трубку (весной). Фактор В - применение фунгицидов: 1. без обработки фунгицидами (контроль); 2. Бенорад (бс-номил 500 г/кг) с нормой расхода 0,6 кг/га; 3. Колосаль Про (пропиконазол + те-буконазол 300 + 200 г/л) с нормой расхода 0,4 л/га. Фактор С - применение ре1-у-ляторов роста: 1. контроль; 2. Альбит (поли-бета-гидроксимасляной кислоты 6,2 г + 29,8 г магния сернокислого + 91,1 г калия фосфорнокислого + 91,2 калия азотнокислого + 181,5 г карбамида) в дозе 30 г/га; 3. Силк (100 г/л тритерпено-вых кислот) в дозе 30 мл/га; 4. Иммуноцитофит 1 табл./га (20 г/кг этилового эфира арахидоновой кислоты).

Размер делянки первого порядка равнялся 86,4 м2, второго - 28,8 м2, третьего - 7,2 м2.

Объект исследований - озимая пшеница сорт Московская 39. Содержание Сахаров в узлах кущения определяли на приборе СУ-3 (Починок X. Н., 1976); перекисное окисление липидов (по накоплению в тканях продукта распада -малонового диальдегида) - на спектрофотометре СФ-46 (Лукаткин А. С., 2002); чистую продуктивность фотосинтеза - по методике Н. Н. Третьякова; Структуру урожая - по методике Н. А. Майсуряна; урожайность определяли обмолотом пробных снопов. Экономическая и биоэнергетическая эффективность приемов возделывания озимой пшеницы рассчитывали по методике РАСХН (2007).

Метеорологические условия в годы проведения опыта были типичными для зоны с неустойчивым климатом. В 2009 г. (ГТК-0,8) за весенне-летнюю вегетацию осадков выпало на 58 мм меньше средней многолетней нормы. Самыми неблагоприятными для выращивания озимой пшеницы оказались погодные условия 2010 г. (ГТК-0,2). Объем осадков в виде снега был на 27 % ниже нормы. За весенне-летнюю вегетацию осадков выпало 39 мм, что в 4,4 раза меньше средней многолетней нормы. За вегетационный период 2011 г. ГТК составил 0,8,

6

Температурный режим оставался в пределах средней многолетней нормы.

Лабораторный опыт 1. Изучить совместное действие регуляторов роста и фунгицидов на показатели всхожести семян озимой пшеницы. Схема: Фактор Л - внесение фунгицидов; 1. без внесения фунгицидов (контроль); 2. Колосаль Про - 0,4 л/га; 3. Бенорад - 0,6 кг/га. Фактор В - применение регуляторов роста: 1. контроль (без регуляторов роста); 2. Альбит 30 г/га; 3. Силк 30 мл/га; 4. Иммуноцитофит 1 табл./га. Опыт проводили в и трехкратной повтор-ности.

Семена озимой пшеницы проращивали в рулонах по 100 шт. Перед закладкой в течение 6 часов их замачивали в водных растворах фунгицидов и регуляторов роста. На третий день определяли энергию прорастания, на седьмой всхожесть. Через две недели проводили оценку развития корней проростков озимой пшеницы. Суточный прирост корней, объем, общую и рабочую поверхность корней определяли по методике И. И. Колосова.

Лабораторный опыт 2. Изучить действие регуляторов роста на устойчивость растений озимой пшеницы в начальный период развития при солевом стрессе. Схема: фактор А: 1. без обработки регуляторами роста (контроль); 2. Альбит 30 г/т; 3. Силк 50 мл/т; 4. Иммуноцитофит 1табл./т; Фактор В: 1. вода (контроль); 2. 0,1 %; 3. 0,5 %; 4. 1 %-ный раствор химически чистого хлорида натрия. Перед проращиванием семена озимой пшеницы замачивали в водных растворах регуляторов роста в течение 6 часов (Третьяков Н. Н. и др., 1990). Затем их проращивали в растворах ЫаС1 0,1; 0,5 и 1 %-ной концентрации согласно схеме опыта. На третий день опыта определяли энергию прорастания, на седьмой всхожесть, через две недели оценивали развитие корней проростков озимой пшеницы.

Лабораторный опыт 3. Изучить влияние регуляторов роста на повышение устойчивости растений озимой пшеницы в условиях гипоксии. Схема: 1. без обработки регуляторами роста (контроль); 2. Альбит 30 г/т; 3. Силк 50 мл/т; 4. Иммуноцитофит 1 табл./т. Семена озимой пшеницы, обработанные регуляторами роста, погружали в кюветы, заполненные водой слоем 3 - 4 см при температуре 22 - 24 °С. Устойчивость озимой пшеницы к вымоканию оценивали по интенсив-

7

ности прорастания семян в условиях избыточного увлажнения. На пятые сутки семена помещали в растильни для проращивания. Через семь суток подсчитывали нормально развившиеся проростки. Через две недели оценивали скорость роста по удлинению корня и проростка.

Лабораторный опыт 4. Изучить антистрессового действия регуляторов роста на растения озимой пшеницы при совместном использовании с гербицидами. Фактор А: 1. без регуляторов роста (контроль); 2. Эпин-экстра 50 мл/га; 3. Альбит 30 г/га; 4. Силк 30 мл/га. Фактор В — применение гербицидов: Магнум 10 г; Банвел 0,2 л; Линтур 0,15 кг. Перед проращиванием семена замачивали в водных растворах гербицидов и регуляторов роста согласно схеме опыта в течение 6 часов. Затем семена переносили в растильни с водным экстрактом и проращивали в течение 15 дней. Далее отбирали растительные образцы для исследования следующих показателей: суточного прироста; объема общей и рабочей адсорбирующей поверхности корневой системы растений; повреждения клеточных мембран (кондуктометрическим методом по выходу электролитов) (Лукаткин А. С. и др., 1993), используя кондуктометр с термокомпенсатором; концентрацию хлорофилла в листьях озимой пшеницы (по интенсивности излучения вытяжки из листьев, фиксируемого на спектрофлуа-риметре «Сагу Eclips Bio pack» при длинах волн 690 и 730 нм).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ АДАПТАЦИОННАЯ РОЛЬ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ФУНГИЦИДОВ IIA ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЕ Влияние регуляторов роста и фунгицидов на посевные качества и морфометрические показатели проростков озимой пшеницы (лабораторный опыт 1). Применение фунгицида Колосаль Про оказывало наибольший токсический эффект на развитие проростков озимой пшеницы, что вызвало достоверное снижение энергии прорастания и всхожести на 66 и 62 % по сравнению с контролем, где энергия прорастания составляла 86 %, всхожесть - 91 %. Лучшим среди регуляторов роста в качестве антистрессанта в снижении отрицательного воздействия фунгицидов был Иммуноцитофит. Па вариантах, где этот

8

препарат использовался в сочетании с фунгицидом Колосаль Про, энергия прорастания семян озимой пшеницы составили 33 %, всхожесть -43 %, что на 13 и 14 % выше, чем с использованием одного фунгицида. Применение фунгицидов замедляло развитие растений озимой пшеницы на начальных этапах. Однако регулятор роста Иммуноцитофит при совместном его применении с Колосалем Про увеличивал длииу проростка на 43 %, корня на - 44 % по сравнению с вариантом, где использовали только фунгицид, тем самым оказывая антистрессовое и адаптогенное воздействие на растения.

Сочетание Иммуноцитофита с Колосалем Про увеличивало суточный прирост корней растений на 40 %, объем корней на - 90 %, общую и рабочую поверхность на - 41 и 40 % по сравнению с вариантом, где применяли лишь фунгицид, что говорит об иммунопротекторном и стимулирующем действии Иммуноцитофита.

Влияние регуляторов роста и фунгнцидов на содержание сахарозы в узлах кущения озимой пшеницы (полевой опыт). Установлено, что совместное использование росторегулирующих препаратов и фунгицидов способствовало существенному накоплению сахарозы в узлах кущения растений озимой пшеницы (табл. 1).

Таблица 1 - Влияние регуляторов роста и фунгицидов на содержание сахарозы в узлах кущения озимой пшеницы (среднее за 3 года)

Е ариант Содержание сахарозы в узлах кущения, % Изменение содержания сахарозы в узлах кущения %

Фунгицид регулятор роста к абсолютному контролю от фунгицидов от регуляторов роста

Контроль контроль 13,42 - _ _

Альбит 13,25 -0,2 -0,2

Силк 14,47 1,1 _ 1,1

Иммуноцитофит 11,86 -1,6 _ -1,6

Колосаль Про контроль 17,42 4,0 4,0

Альбит 19,23 5,8 6,0 1,8

Силк 18,61 5,2 4,1 1,2

Иммуноцитофит 15,47 2,1 3,6 -2,0

Бенорад контроль 15,93 2,5 2,5

Альбит 16,11 2,7 2,9 0,2

Силк 17,39 4,0 2,9 1,5

Иммуноцитофит 13,45 0 1,6 -2,5

НСР„ чр =1,19; НСР„5 Л=0,60; НСР„5 В=0,69; НСР„5 АВ=1,27

При применении фунгицида Бенорада лучшим оказался Силк (1,5 %), Ко-лосаля Про - Альбит (1,8 %) по сравнению с вариантами, где применяли только один фунгицид. Совместное применение регуляторов роста Альбит и Силк с фунгицидами как бензимедазолыюй, так и триазольной группы увеличивало содержание криопротекторных веществ в узлах кущения растений озимой пшеницы. Концентрация сахарозы была наибольшей при опрыскивании посевов баковой смесью Колосапя Про и Альбита. При этом с одной стороны, проявлялся ретардантный и защитный эффект триазолов, а с другой - стимулирующий и антистрессовый эффект Альбита.

Влияние регуляторов роста и фунгицидов на содержание малонового диальдегида (МДА) сырой массы листьев озимой пшеницы. Активация пе-рекисного окисления липидов является одной из важных ответных реакций растений на стресс. Оно определяется по накоплению в тканях продукта распада МДА. На делянках с внесением фунгицида Колосаль Про в фазу выхода в трубку отмечалось резкое увеличение содержания МДА на - 80 % к контролю, что указывает на существенное физиологическое воздействие этого препарата на растения пшеницы (табл. 2).

Таблица 2 - Влияние регуляторов роста и фунгицидов на содержание МДА, 10"2 мкМ/г сырой массы листьев, среднее за 3 года

Фаза Регулятор роста Без фунгицидов Колосаль Про Бенорад Среднее по фактору А Среднее по фактору С

Кущение без регулятора 2,65 2,89 2,68 2,59 3,14

Альбит 2,60 2,60 2,63 2,64

Силк 2,55 2,53 2,56 2,31

Иммуноцитофит 2,41 2,46 2,54 2,27

Выход в трубку без регулятора 2,53 4,56 3,52 2,58 -

Альбит 2,30 3,24 2,47 -

Силк 2,00 1,99 2,21 -

Иммуноцитофит 2,28 1,92 2,00 -

Среднее по фактору В 2,42 2,77 2,57 -

НСР05 чр =0,18-0,34; НСР05 А=0,05-0,10; НСР„5 В=0,06-0,12; НСР„5 С=0,07-0,14

Совместное внесение Колосаля Про с Иммуноцитофигом в фазу выхода в труб-

ку способствовало снижению количества МДЛ на 58 %. Это свидетельствует о антистрессовом воздействии регулятора, быстром переходе из стадии тревоги - начальной стрессовой стадии в стадию адаптации.

Влияние регуляторов роста и фунгицидов на фотосинтетнческую деятельность посевов озимой пшеницы. В среднем за 3 года исследований наибольший стимулирующий эффект на увеличение площади листовой поверхности оказал Иммуноцитофит при обработке посевов в 1-й срок (фазу кущения). Площадь листовой поверхности к фазе выхода в трубку возрастала на 0,27 м2, в фазу колошения - на 0,63 м2, в период молочного состояния зерна - на 0,5 м2 по сравнению с вариантами, где не применялись средства химизации, что говорит о длительном иммуностимулирующем действии данного препарата. Среди изучаемых в опыте фунгицидов наибольшее увеличение ассимиляционной поверхности листьев озимой пшеницы было отмечено на варианте с использованием Колосаля Про в оба срока обработки. Площадь листовой поверхности в первый и второй сроки внесения препарата к фазе выхода в трубку увеличивалась на 0,23 м2, колошения - на 0,48 и 0,45 м2, к моменту молочной спелости зерна - на 0,38 и 0,39 м2 по сравнению с контрольным вариантом. Лучшим было сочетание Колосаля Про и Иммуноцитофита при обработке посевов озимой пшеницы во второй период обработки. Ассимиляционная поверхность листьев культуры в фазу выхода в трубку была больше на 0,33 м2, в период колошения - на 0,59 м2, в фазу молочной спелости зерна — на 0,55 м2.

Влияние совместного применения регуляторов роста и фунгицидов на показатели структуры озимой пшеницы. Из регуляторов роста лучшим в увеличении массы 1000 семян оказался Иммуноцитофит при внесении его в фазу выхода в трубку (13 %), менее эффективным — Альбит (8 %).

Действие фунгицидов было также высокоэффективным, особенно в годы с достаточным увлажнением, но их применение оказывало некоторое отрицательное воздействие на показатели структуры урожая озимой пшеницы. Более существенное влияние наблюдалось при совместном применении фунгицида Колосаль Про с Иммуноцигофитом в фазу выхода в трубку. Увеличение массы

1000 семян составило15 %, озсрненности колоса - 13 %. Более высокая эффек-

11

тивность препаратов в фазу выхода в трубку обусловлена тем, что Колосаль Про защищал флаговый лист, задерживая развитие листовых инфекций в период вертикального роста, а Иммуноцитофит стабилизировал процесс закладки элементов продуктивности колоса.

Регуляторы роста как фактор повышения урожайности озимой пшеницы при использовании фунгицидов. Применение регуляторов роста достоверно увеличивало урожайность озимой пшеницы по вариантам опыта на 9-19 % (табл. 3).

Таблица 3 - Влияние фунгицидов и регуляторов роста на урожайность озимой пшеницы (среднее за 3 года)

Вариант Урожай- Изменение урожайности зерна

ность зерна, к абсолютному от фунгицидов от раулятороп

Фаза Фунгицид регулятор роста т/га т % т % т %

контроль 2,92 - - - - - -

Контроль Альбит 3,21 0,29 9 - - 0,29 9

Силк 3,30 0,39 11 - - 0,39 11

Иммуноцитофит 3,44 0,53 15 - - 0,53 15

I а контроль 3,05 0,14 4 0,14 5 - -

Бенорад Альбит 3,45 0,53 15 0,24 7 0,40 13

а Силк 3,57 0,65 19 0,27 8 0,52 17

У. Иммуноцитофит 3,66 0,75 22 0,22 6 0,61 20

контроль 3,24 0,33 9 0,33 11 - -

Колосаль Альбит 3,53 0,62 18 0,32 10 0,29 9

Про Силк 3,63 0,72 21 0,33 10 0,39 12

Иммуноцитофит 3,70 0,78 23 0,25 7 0,45 14

контроль 2,92 - - - - _ -

Контроль Альбит 3,19 0,27 8 - - 0,27 9

Силк 3,37 0,46 13 - - 0,46 16

Иммуноцитофит 3,48 0,56 16 - - 0,56 19

•8. контроль 3,35 0,43 13 0,43 15 - _

е- Бенорад Альбит 3,45 0,53 15 0,26 8 0,10 3

Силк 3,54 0,63 18 0,17 5 0,19 6

Иммуноцитофит 3,67 0,75 22 0,19 5 0,32 10

т контроль 3,44 0,53 15 0,53 18 - -

Колосаль Альбит 3,67 0,75 22 0,48 15 0,22 6

Про Силк 3,76 0,85 25 039 12 032 9

Иммуноцитофит 3,86 0,94 27 0,38 11 0,42 12

НСР05 чр =0,19; НСР05 А=0,60; НСР05 В=0,34; НСР05 С=0,08

Максимальная эффективность при использовании регуляторов роста отмечалась в фазу выхода в трубку. Так, на вариантах с применением Силка и Иммуноцитофита прибавка урожая озимой пшеницы была выше на 5 % по

12

сравнению с применением их в фазу кущения.

В среднем за 3 года при использовании фунгицидов урожайность зерна озимой пшеницы увеличивалась на 4-15 %. Наиболее эффективным было сочетание Иммуноцитофита с Колосалсм Про в фазу выхода в трубку. Прибавка урожая по сравнению с вариантами, где применяли только фунгицид, составила 0,42 т.

Динамика показателей качества урожая озимой пшеницы в зависимости от применения регуляторов роста и фунгицидов. Комплексное применение регуляторов роста и фунгицидов способствовало улучшению показателей качества зерна озимой пшеницы (табл. 4).

Таблица 4 - Влияние регуляторов роста и фунгицидов на показатели качества зерна озимой пшеницы (среднее за 3 года)

Вариант Содер- Прибавка Содержа- Прибавка

в абсо- в%к котролк ние клей- в абсо- в % к контролю

Фаза Фуигицш регушгшр роста &мка. лютных % ковш ш, % лютных %

. кошроль 14,4 - - 26,6 —

р. Альбот 14,7 03 2 26,9 03 !

8 Силк 15,0 0,6 4 27,1 0,5 2

Иммуноципфгт 14,6 ОД 1 26,7 0,1 0,3

и Н 3 контроль 14,6 од 1 27Д 0,6 2

Си Альбит 15,1 0,7 5 27,4 0,8 3

я и ш Силк 15,4 1 7 27,6 1 4

Иммунощггофит 14,9 0,5 3 27,4 0,8 3

ё кошроль 14,8 0,4 3 27Д 0,6 2

о 8 Л- Альбит 15,3 0,9 6 27,8 1Д 5

Силк 15,6 1Д 8 28,1 1,5 6

Иммуноцитофит 15,1 0,7 5 27,5 0,9 3

1 кошроль 14,4 - - 26,6 — _

Альбит 14,9 0,5 3 27,1 0,5 2

8 Силк 15,2 0,8 6 273 0,7 3

* Иммунощгтофит 14,7 03 2 27Д 0,6 2

1 8- кошроль 14,9 0,5 3 27,7 1,1 4

э- Альбит 15,4 1,0 7 28,5 1,9 7

К и Силк 15,8 1,4 10 28,6 2 8

в л Ш Имму! юцитофиг 15,2 0,8 6 283 1,7 6

Й кошроль 15,1 0,7 5 28,1 1,5 6

Й о 8 8. Альбит 15,8 1,4 10 28,7 2,1 8

Силк 16,2 1,8 13 29,9 33 12

Иммунонтофиг 15,5 1,1 8 283 1,7 6

НСР05 чр(1-по белоку,2-по клейковине) =1,23; 2,34;НСР„5 Л=0,3б; 0,62;ИСРИ В=0,36; 0,86;НСР05 С= 1'ф<рг

Лучшим в опыте было сочетание Колосаля Про и Силка в фазу выхода в

13

трубку, содержание белка по отношению к контролю увеличилось на 2 %, сырой клейковины — на 3 %.

ВЛИЯНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА НА СНИЖЕНИЕ АБИОТИЧЕСКИХ СТРЕССОВ РАЗЛИЧНОЙ ПРИРОДЫ

Повышение устойчивости растений озимой пшеницы к солевому стрессу при использовании регуляторов роста (лабораторный опыт 2). Использование регуляторов роста Иммуноцитофит в условиях солевого стресса улучшало показатели качества семян озимой пшеницы. Применение его при максимальной концентрации хлорида натрия способствовало повышению энергии прорастания на 19 %, всхожести на - 24 % по сравнению с контролем.

При максимальной стрессовой нагрузке Иммуноцитофит увеличивал длину проростка на 5,2 см, корня - на 2 см по сравнению с вариантами без росторегулирующих препаратов. Этиловый эфир арахидоновой кислоты входящий в Иммуноцитофит способствует мобилизации иммунитета растений, в частности происходит расщепление и перевод в легкодоступную форму запасных веществ в растительных клетках, поскольку все иммунные реакции связаны с активными энергозатратами. Наличие доступных источников энергии усиливает ростовые процессы. Таким образом Иммуноцитофит выступает в роли стимулятора.

Использование Иммуноцитофита при максимальной концентрации солевого раствора в опыте увеличивало суточный прирост корней на 38 %, их объем - на 77 %, общую поверхность - на 91 %, рабочую - в 2,5 раза по сравнению с вариантом, где семена пшеницы проращивали только в солевом растворе.

Влияние регуляторов роста на стрессоустойчивость растений озимой пшеницы в условиях гипоксии (лабораторный опыт 3). Результаты по изучению регуляторов роста на жизнестойкость проростков озимой пшеницы в условиях гипоксии свидетельствуют о достаточно выраженной защитной активности препарата

14

Альбит (рис. 1). Всхожесть семян озимой пшеницы на данном варианте была выше, чем на контроле на 10 %. длина проростка - на 14 %, а длина корня - на 9 %. Поли-бета-гидроксимасляная кислота, входящая в состав Альбита, выступает энергетическим субстратом, включающимся у бактерий в процессы окисления. Возможным механизмом является поддержание окислительных процессов в клетках растений при дефиците кислорода. Использовании регулятора роста Силк несколько уступало по эффективности, длина проростка была выше контрольного на 5 %, корня — на 10 %.

всхожесть. %

30,0 25.0 20,0 15,0 10,0 5.0 0,0

Рисунок - 1 Влияние регуляторов роста на стрессоустойчивость растений озимой пшеницы в условиях гипоксии.

Изменение физиологических процессов озимой пшеницы при использовании гербицидов в комплексе с росторегулирующими препаратами (лабораторный опыт 4). Использование гербицидов оказывало значительное стрессовое воздействие на растения озимой пшеницы. Это говорит об угнетающем влиянии действующего вещества дикамбы кислоты, приводящим к повреждению проводящих сосудов, что препятствует транспорту эндогенных фитогор-монов и метаболитов. Возможно уменьшение ростовых показателей корней объясняется нарушением притока ауксина и органических веществ.

Установлено, что обработка семян регулятором роста Эпин-экстра достоверно снижала токсический эффект от гербицидов. Сочетание его с Магнумом увеличивало суточный прирост корней озимой пшеницы по сравнению с вариантами, где растения обрабатывали только раствором гербицида, на 61 %. Наи-

15

большее снижение выхода электролитов из листьев озимой пшеницы наблюдалось при использовании Эпин-экстра в сочетании с Линтуром. Данный показатель снижался на 33 % по сравнению с вариантами, где растения обрабатывали лишь гербицидом.

Высокий стимулирующий эффект в отношении интенсивности излучения хлорофилловой вытяжки отмечался при сочетании Эпина-экстра с гербицидом Линтур (табл. 5). Этот регулятор роста снижал токсическое действие последнего на пигментный аппарат озимой пшеницы. При длине волны 690 нм интенсивность излучения увеличивалась на 50 %, при длине волны 730 нм — на 29 %. Такое положительное действие Эпина-экстра можно объяснить тем, что эпибрассинолид регулирует поступление ионов в растительную клетку, что сказывается на снижении в них токсических веществ и повышении фотосинтетической активности листового аппарата растений.

Таблица 5 - Влияние регуляторов роста и гербицидов на интенсивность излучения хлорофилловой вытяжки листьев озимой пшеницы

Вариант Длина волны,нм

Регулятор роста гербицид 690 730

Контроль контроль 24,72 23,61

Магнум 21,72 21,90

Банвсл 20,71 20,89

Линтур 19,41 20,75

Эпин-экстра контроль 24,73 23,91

Магнум 21,48 21,86

Банвел 21,72 21,54

Линтур 29,13 26,67

Альбит контроль 26,89 24,84

Магнум 21,16 21,15

Банвел 21,18 21,85

Лшпур 22,81 23,61

Силк контроль 28,29 25,44

Магнум 18,81 20,48

Банвел 22,54 23,06

Линтур 20,51 22,13

НСРщ частных различий 1,26 1,19

//СР05 А 0,51 0,49

НСРю В 0,51 0,49

НСРВ5 АВ 1,03 0,98

Экономическая и биоэнергетическая эффективность применения регуляторов роста и фунгицидов в технологам возделывания озимой пшеницы.

Анализ экономической эффективности исследований показал высокую экономическую эффективность как раздельного, так и комплексного использования регуляторов роста и фунгицидов. Наиболее экономически выгодным приемом при возделывании озимой пшеницы было совместное применение фунгицида Колосаль Про с регулятором роста Иммуноцитофит в фазу выхода в трубку. Чистый доход составил 4283 руб. с 1 га, рентабельность - 38 %, что выше контрольного варианта на 19%.

Применение регуляторов роста как раздельно, так и в комплексе с фунгицидами значительно увеличивало выход энергии с единицы площади и энергетическую рентабельность. Максимальным выход энергии был в варианте с комплексным применением Колосаля Про и Иммуноцитофита в фазу выхода в трубку. По сравнению с контролем он увеличивался на 42 %, по сравнению с вариантом, где применяли только один фунгицид - на 15 %. Несколько уступал вариант с применением Бенорада и Иммуноцитофитом во второй срок применения (фаза выхода в трубку). По сравнению с контролем выход энергии увеличивался на 25 %, при использовании только фунгицида - на 6 %.

ВЫВОДЫ

1. Применение регуляторов роста способствовало снижению отрицательного воздействия фунгицидов на посевные качества семян и морфометрические показатели проростков озимой пшеницы. Наиболее негативное влияние на изучаемые показатели оказал фунгицид Колосаль Про. Более эффективным в нивелировании стрессового воздействия фунгицидов был препарат Иммуноцитофит, энергия прорастания увеличивалась на 13 %, всхожесть - на 14 %.

2. При совместном использовании фунгицидов с регуляторами роста лучшим антистрессовым действием на формирование корневой системы растений

оказал Иммуноцитофит. Суточный прирост корней на фоне Колосаля Про увеличился на 40 % по сравнению с вариантом, где использовали только один фунгицид.

3. Внесение фунгицида Колосаль Про в фазу выхода в трубку способствовало активации перекисного окисления липидов, что приводило к резкому увеличению содержания малонового диальдегида в листьях озимой пшеницы (на 80 %) по сравнению с контролем. Иммуноцитофит способствовал сглаживанию стрессового эффекта от фунгицида. Совместное их применение в фазу выхода в трубку приводило к снижению содержания МДА на 58 %.

4. Сочетание регуляторов роста с фунгицидами способствовало существенному накоплению сахарозы в узлах кущения озимой пшеницы. Лучшими были варианты, где применялся Альбит совместно с Колосалем Про, уровень

сахарозы возрастал на 1,8 %.

5. Наибольшее увеличение площади листовой поверхности озимой пшеницы и чистой продуктивности фотосинтеза отмечалось при совместном применении в фазу выхода в трубку Иммуноцитофита и Колосаля Про. Чистая продуктивность фотосинтеза на этом варианте повышалась на 4 % по сравнению с делянками, где использовали только фунгицид.

6. Комплексное использование регуляторов роста и фунгицидов способствовало увеличению показателей структуры урожая озимой пшеницы. Лучшие результаты получены при применении в фазу выхода в трубку Иммуноцитофита совместно с Колосалем Про: масса 1000 семян увеличилась на 15 %, число зерен в колосе - на 13 % по сравнению с контролем.

7. Совместное внесение росторегулирующих препаратов и фунгицидов способствовало повышению урожайности и качества зерна озимой пшеницы. Максимальная урожайность зерна (3,86 т/га) получена при совместной обработке посевов в фазу выхода в трубку фунгицидом Колосаль Про и регулятором роста Иммуноцитофит. Прибавка к контролю составила 0,94 т/га. При сочетании Колосаля Про и Силка в фазу выхода в трубку, содержание белка увеличивалось по сравнению с контролем на 2 %, сырой клейковины - на 3 %.

8. Применение росторегулирующих препаратов при проращивании семян

18

озимой пшеницы вызвало существенное снижение стрессового воздействия, вызванного засолением. Более эффективным оказался Иммуноцитофит, энергия прорастания и всхожесть семян были выше на 19 и 24 %.

9. В условиях гипоксии регулятор роста Альбит обладал наибольшей защитной активностью на развитие проростков озимой пшеницы. При этомвсхо-жесть семян озимой пшеницы по отношению к контролю увеличилась на 10 %. Данный препарат был также эффективным в снижении стрессового воздействия, вызванного затоплением, на морфометрическис показатели проростков культуры.

10. Наиболее эффективным в снижении стрессового воздействия гербицидов был регулятор роста Эпин-экстра. Суточный прирост корней изучаемой культуры на фоне Магнума увеличивался на 61 %. Применение Эпина-экстра в баковой смеси с Линтуром снижало проницаемость клеточных мембран листьев пшеницы на 33 %. Данное сочетание препаратов ослабляло токсическое действие гербицида на пигментный аппарат изучаемой культуры. Интенсивность излучения хлорофилловой вытяжки при длине волны 690 нм увеличивалась на 50 %, при длине волны 730 нм - на 29 %.

11. Наиболее экономически эффективно для обработки посевов озимой пшеницы в фазу выхода в трубку применять регулятор роста Иммуноцитофит совместно с фунгицидом Колосаль Про. Условный чистый доход составил 4283 руб./га, рентабельность - 38 %, коэффициент энергетической эффективности -3,3 сд.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

В условиях Среднего Поволжья на черноземе выщелоченном рекомендовать для повышения урожайности озимой пшеницы использовать фунгицид Колосаль Про в норме 0,4 л/га совместно с регулятором роста Иммуноцитофит в фазу выхода в трубку в норме 1 табл./га (20 г/кг этилового эфира арахидоновой кислоты).

Список работ, опубликованных но материалам диссертации в журналах, рекомендованных ВАК

1. Тюкина, Е.В. Антистрессовое действие регуляторов роста при использовании гербицидов на растениях озимой пшеницы / Е.В. Тюкина, Т.Ф. Девяткина, Т.С. Колмыкова, Д.В. Бочкарев // Вестник Саратовского ГАУ им. Н. И. Вавилова. - 2013. - № 5. - С. 41-45 (0,35 п.л., авт. - 0,20).

2. Тюкина, Е.В. Влияние регуляторов роста и фунгицидов на содержание сахарозы в узлах кущения и урожайность озимой пшеницы / Е. В. Тюкина, А. С. Савельев, Д. В. Бочкарев, Н. В. Смолин // Нива Поволжья. - 2013. - № 2(27). -С. 66-71 (0,40 п.л., авт. - 0,25).

Список работ, опубликованных по материалам диссертации

3. Тюкина, Е.В. Повышение эффективности применения фунгицидов в посевах озимой пшеницы / Е. В. Тюкина, А. С. Савельев, И. А. Федоров // Материалы 46-й Междунар. науч. конф. молодых ученых, докторантов, аспирантов и соискателей ученых степеней доктора и кандидата наук. - М.: ВНИИА, 2012. - С. 196-199 (0,20 п.л., авт. - 0,10).

4. Тюкина, Е.В. Эффективность совместного применения фунгицидов и регуляторов роста в посевах озимой пшеницы / Е. В. Тюкина, Д. В. Бочкарев, А. С. Савельев, Д. А. Кузнецов // Новейшие направления развития аграрной науки в работах молодых ученых: Тр. V Междунар. науч.-практ. конф. - Новосибирск: Из-во ГНУ СибНСХБ СО Россельхозакадемии, 2012. - С. 210-213 (0,20 п.л., авт. -0,10).

5. Тюкина, Е.В. Снижение абиотического стресса в посевах озимой пшеницы при использовании регуляторов роста / Е. В. Тюкина, Д. В. Бочкарев, А. С. Савельев, И. А. Федоров // Актуальные вопросы агрономии, агрохимии и агроэкологии: Материалы Междунар. науч.-практ. конф. - Ульяновск : Изд-во Ульяновской ГСХА им. П. А. Столыпина, 2012. - С. 225-229 (0,25 пл., авт. -0,15).

6. Тюкина, Е. В. Влияние регуляторов роста на посевные качества семян

и морфометрические показатели озимой пшеницы в условиях солевого стресса /

20

Е. В. Тюкина, А. С. Савельев, Д. В. Бочкарев, М. О. Наумов // IX Междунар. науч.-практ. конф. «Лапшинские чтения». - Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2013. - С. 255-259 (0,25 пл., авт. - 0,10).

7. Тюкина, Е.В. Влияние регуляторов роста и фунгицидов на морфоме-трические показатели растений озимой пшеницы / Е.В. Тюкина, A.C. Савельев, М.О. Наумов // Материалы 47-й Междунар. науч. конф. молодых ученых, докторантов, аспирантов и соискателей ученых степеней доктора и кандидата наук. -М.: ВНИИА, 2013. - С. 205-208 (0,20 пл., авт. - 0,10).

Подписано в печать 28.10.13. Объем 1,0 п. л. Тираж 100 экз. Заказ № 1493.

Типография Издательства Мордовского университета 430005, г. Саранск, ул. Советская, 24

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Тюкина, Екатерина Владимировна, Саранск

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Н. П. ОГАРЕВА»

На правах рукописи

04201451164

Тюкина Екатерина Владимировна

АДАПТАЦИОННАЯ РОЛЬ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА В СНИЖЕНИИ НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ АБИОТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЕ В УСЛОВИЯХ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Специальность 06.01.01 - Общее земледелие, растениеводство

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук профессор Н. В. Смолин

Саранск 2013

Содержание

Введение 4

1. Обзор литературы 7

1.1. Общие сведения о стрессе 7

1.2. Абиотические стрессы различной природы 8

1.3. Роль фунгицидов в защите культурных растений от болезней и их влияние на продуктивность сельскохозяйственных культур 13

1.4. Влияние регуляторов роста на снижение абиотических и биотических стрессов растений и повышение урожая сельскохозяйственных культур 20

2. Условия и методы проведения исследований 32

2.1. Схема опыта 34

2.2. Характеристика почвы опытного участка 37

2.3. Метеорологические условия 3 9

3. Адаптационная роль регуляторов роста при использовании фунгицидов на озимой пшенице 43

3.1 Влияние регуляторов роста и фунгицидов на посевные качества и морфометрические показатели растений озимой пшеницы 44

3.2 Влияние регуляторов роста и фунгицидов на содержание сахарозы в узлах кущения озимой пшеницы 50

3.3. Влияние регуляторов роста и фунгицидов на содержание малонового диальдегида сырой массы листьев озимой пшеницы 56

3.4. Влияние регуляторов роста и фунгицидов на фотосинтетическую деятельность посевов озимой пшеницы 60

3.5. Влияние совместного применения регуляторов роста и фунгицидов на показатели структуры озимой пшеницы 66

3.6. Регуляторы роста как фактор повышения урожайности озимой пшеницы при использовании фунгицидов 75

4. Динамика показателей качества урожая озимой пшеницы в зависимости от применения регуляторов роста и фунгицидов 84

5. Влияние регуляторов роста на снижение абиотических стрессов

?

различной природы 89

5.1. Повышение стрессоустойчивости растений озимой пшеницы в условиях засоления при использовании регуляторов роста 90

5.2. Влияние регуляторов роста на стрессоустойчивость растений озимой пшеницы в условиях гипоксии 95

5.3. Изменение физиологических процессов озимой пшеницы при использовании гербицидов в комплексе с росторегулирующими препаратами 97

6. Экономическая и биоэнергетическая эффективность применения регуляторов роста и фунгицидов в технологии возделывания озимой пшеницы 105

6.1. Экономическая эффективность совместного применения регуляторов роста и фунгицидов при производстве озимой пшеницы 105

6.2. Биоэнергетическая эффективность применения регуляторов роста и фунгицидов при производстве озимой пшеницы 108

Выводы 1 11

Прпедложения производству 1 14

Список литературы 1 15

Приложения 142

Введение

Актуальность темы. В современном сельскохозяйственном производстве значительная роль в совершенствовании технологий возделывания сельскохозяйственных культур отводится применению регуляторов роста различных по химической природе и механизму действия.

Применение регуляторов роста позволяет оказывать направленное влияние на отдельные этапы онтогенеза с целью мобилизации генетических возможностей культурных растений (Бутузов А. С. 2009). Оно способствует протекции и серьезной корректировки процесса развития растительного организма в условиях стресса различной природы, что в конечном итоге повышает продуктивность и качество урожая сельскохозяйственных культур. К сожалению, эта проблема остается малоизученной и требует пристального внимания исследователей.

Целью исследований являлось изучение адаптогенного действия регуляторов роста при проявлении абиотических стрессов на озимой пшенице в условиях Среднего Поволжья и разработка приемов повышения урожайности этой ценной продовольственной культуры.

В задачи исследований входило:

- изучить влияние регуляторов роста и фунгицидов на посевные качества и морфометрические показатели роста и развития растений озимой пшеницы;

- установить действие регуляторов роста и фунгицидов на протекание физиологических процессов в растениях озимой пшеницы;

- определить влияние регуляторов роста и фунгицидов на содержание сахарозы в узлах кущения озимой пшеницы;

- установить действие регуляторов роста и фунгицидов на фотосинтетическую деятельность растений озимой;

- дать оценку совместного применения росторегулирующих препаратов и фунгицидов на урожайность и показатели структуры урожая озимой пшеницы;

- определить влияние регуляторов роста и фунгицидов на показатели ка-

чества зерна озимой пшеницы;

- оценить действие регуляторов роста на повышение устойчивости растений озимой пшеницы в условиях солевого стресса и гипоксии;

- установить уровень влияния росторегулирующих препаратов на физиологические процессы в растениях озимой пшеницы при воздействии гербицидов;

- рассчитать экономическую и биоэнергетическую эффективность применения регуляторов роста и фунгицидов на озимой пшенице

Научная новизна. Установлен нивелирующий эффект росторегулирующих препаратов в процессе снижения стрессового воздействия абиотических факторов различной природы на растения озимой пшеницы.

На защиту выносятся следующие положения:

- действие регуляторов роста и фунгицидов на прохождение физиологических процессов в растениях озимой пшеницы;

- влияние регуляторов роста на продуктивность озимой пшеницы в условиях проявления стресса, вызванного фунгицидами;

- действие росторегулирующих препаратов и фунгицидов на показатели качества зерна озимой пшеницы;

- смягчающая роль регуляторов роста в условиях гипоксии и солевого стресса на озимой пшенице;

- адаптогенное действие регуляторов на физиологические процессы в растениях озимой пшенице при использовании гербицидов;

- экономическая и биоэнергетическая оценка совместного применения регуляторов роста и фунгицидов в посевах озимой пшеницы.

Практическая значимость. Разработана система применения регуляторов роста в качестве антистрессантов совместно с фунгицидами, позволяющая повысить урожайность озимой пшеницы на 0,29-0,94 т/га. Применение баковой смеси Колосаль Про с регулятором роста Иммуноцитофит в фазу выхода в трубку повышало урожайность озимой пшеницы на 12 % по отношению к варианту, где использовался фунгицид Колосаль Про.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований применяются при проведении занятий со студентами и аспирантами Мордовского госуниверситета по направлению агрономия по дисциплинам: «Химические средства защиты», «Защита растений», «Системы земледелия», «Интегрированная защита полевых культур» и при проведении занятий по курсу «Адаптивно-ландшафтные системы земледелия» со слушателями Мордовского института переподготовки кадров агробизнеса.

Апробация работы. Основные положения исследований докладывались и получили положительную оценку на Всероссийской научно-практической конференции «Научное обеспечение АПК Евро-Северо-Востока России» (Саранск, 2010), V Международной научно-практической конференции молодых ученых (Новосибирск, 2012), научно-практической конференции «Актуальные вопросы агрономии, агрохимии и агроэкологии» (Ульяновск, 2012), IX международной научно-практической конференции «Лапшинские чтения» (Саранск, 2013), на 46-ой и 47-ой Международных научных конференциях молодых ученых, докторантов, аспирантов и соискателей «Эффективность применения средств химизации в современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур» (Москва, 2012, 2013).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, из них 2 статьи в изданиях по перечню ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Работа выполнена на 141 странице компьютерного текста, состоит из введения, 6 глав; содержит 33 таблицы, 7 рисунков, 41 приложение, 249 использованных источников литературы.

Автор выражает искреннюю благодарность кандидатам с.-х. наук доцентам кафедры почвоведения, агрохимии и земледелия Бочкареву Д. В. и Савельеву А. С., за консультационную и практическую помощь в постановке и проведении исследований.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Общие сведения о стрессе

Растительный организм в ходе своего индивидуального развития в ответной реакцией на повреждающее действие любого фактора переходит в состояние стресса (Шакирова Ф. М., 2001; Shakirova F. М. 2003).

При воздействии экстремальных факторов различного характера (стрессоров) в организме протекают однотипные биохимические изменения, направленные на их преодоление путем адаптации организма. Выраженность этих изменяющихся условий зависит от интенсивности воздействий и от функционального состояния физиологической системы растительного организма. Без некоторого уровня стресса никакая активная деятельность организма невозможна, и полная свобода от стресса, по утверждению Г. Селье (1979), равнозначна гибели. Во многих случаях стресс не только нарушает нормальное развитие, но и индуцирует появление существенно новых, генотипических и фено-типических изменений и сильного селекционного давления в организме (Шмальгаузен И. И., 1968; Bradshaw, Hardwick, 1989; Lamb, 1995; Jablonka et al., 1995; Маркель А. Л., 2008).

Стресс может быть не только вреден, но и полезен для организма (эуст-ресс), он мобилизирует его возможности, повышает устойчивость к отрицательным воздействиям внешней среды. Дистресс (отрицательный стресс), напротив, снижает сопротивляемость организма, вызывает возникновение и ухудшение течения различных заболеваний. Болезни, возникающие вследствие стресса могут быть обусловлены чрезмерной интенсивностью, либо неадекватной реакцией гормональной системы организма на действие стрессора (Хиса-мутдинов А. Ф., 2009).

Г. Селье (1979) выявил две разновидности стресса, которые принципиально различаются по своим механизмам и последействием для организма. Это так называемые синтоксические и кататоксические реакции. Первые, из которых, это реакции согласия, направленные на поиск путей сосуществования со

стрессором. Вторые реакции активного сопротивления, требующие мобилизации всех сил и способностей для борьбы со стрессором, его устранения или избегания его губительного действия.

Большое значение для характеристики действия и последействия стресса имеют ответные реакции растительного организма на стрессовую ситуацию. Обычно выделяют три фазы реакции растения на воздействие неблагоприятных факторов. В первую фазу происходят нарушения в физиолого-биохимических процессах, проявляются как защитные реакции, так и симптомы повреждения. Сущность защитных реакций заключается в том, что они направлены на нейтрализацию тех повреждений, которые возникают в растительном организме. Но организм может погибнуть еще в стадии тревоги, если этого не произошло, реакция переходит во вторую фазу. В этот период организм либо приспосабливается к новым для него условиям жизни, либо повреждения усиливаются. Чем медленнее происходит развитие неблагоприятных условий, тем легче организму приспособиться к ним.

Когда фаза адаптации растения заканчивается, оно начинает вегетировать в плохих условиях уже в адаптированном состоянии при общем пониженном уровне физиологических процессов (Коваль С. Ф., 1999).

В последнюю фазу (истощения), нарушается поддержание оптимального состояния внутренней среды организма (гомеостаз), подавляются энергообразующие и синтетические реакции, усиливаются гидролитические процессы (Якушкина Н. И., 2005). При возделывании сельскохозяйственных культур на растения оказывает значительное влияние целая группа стрессовых факторов, которые можно разделить на абиотические и биотические.

1.2 Абиотические стрессы различной природы

Под абиотическими факторами понимают ту часть неживой природы, которая в той или иной степени является неотъемлемой частью процессов жизни организма. Это свет, тепло, воздух, влага, почва с совокупностью её свойств. В агрофитоценозах мощным абиотическим фактором является вся совокупность

элементов технологии, выполняемых при возделывании сельскохозяйственных культур. Исходя из закона минимума, максимума и оптимума действие факторов должно находиться в точке оптимума. Минимум фактора, как и его максимальное значение является стрессом для растения и может оказывать угнетающее действие, а нередко ведет к его гибели (Кондо Н. И., 1970, Бахтенко Е. Ю., 2001; Бахтенко Е. Ю., Монахова О. Ф. и др., 2003; Третьяков Н. Н. и др., 2003а; Якушкина Н. И., 2005).

Среди наиболее значимых абиотических факторов, вызывающих стресс при возделывании сельскохозяйственных культур, можно выделить засуху (Кузнецова В. В. и др., 2005; Злотников А. К. и др., 2007а, 20076; Шаповал О. А. и др.; 2011).

По данным В. И. Кирюшина (1996) продолжительность засухи в лесостепной зоне, в среднем за год может составлять 32 дня. Повторяемость засух в лесостепи достигает 30 - 40 % лет. Вероятность сильных засух в Республике Мордовия составляет 4 %. Но засушливые явления и суховеи наблюдаются ежегодно, особенно во второй половине мая, июне, июле. Более активно они проявляются в восточных и центральных районах республики на сильно распаханных территориях (Галахова Э. Н., Шварева Ю.Н., 1980). Засушливая и умеренно засушливая погода может приводить к торможению процесса фотосинтеза, ухудшению кущения и ослабленному развитию корневой системы растений. Все это снижает урожай сельскохозяйственных культур и его качества (Удо-венко Г. В., 1982; ШевелухаВ. С., 1992).

Воздействие стрессовых факторов изменяет морфогенез. Стрессы способны вызывать в растениях сдвиги в балансе фитогормонов, связанные не только с накоплением гормона стресса АБК, но и снижением уровня ауксинов и цитокининов (Шакирова Ф. М., 2001). Повышенная температура в период вегетации яровой пшеницы сопровождающийся, как правило, недостаточной влаго-обеспеченностью посевов, приводит к уменьшению абсолютных размеров и сокращению периода роста частей метамеров, а также корректирует имеющую место межметамерную сопряженность роста, снижая число одновременно рас-

тущих метамеров и их частей (Захарченко Н. А., 1999). Корневая засуха приводит к значительному снижению суточного баланса СОг, с возрастанием дыхательных затрат (Третьяков Н. Н. и др., 2001), депрессии ферментов фотосинтеза (Чернядьев И. И., Монахова О. Ф., 2001), уменьшению содержания ионов К+ и хлорофилла, изменению интенсивности транспирации.

На растительный организм отрицательно действует экстремальная температура. Для многих культурных растений период между максимальной и минимальной температурами, при которых растения способны к интенсивному росту, составляет примерно 30 °С. Повреждающее действие определяется не только абсолютным значением, но и продолжительностью действия высоких температур (+43-45 °С). Кратковременное влияние высоких температур может оказывать губительное воздействие, как и продолжительное действие более низких (Козюкина Ж. Т., 1980). При ее повышении происходит общее ослабление организм, что делает его более восприимчивым к грибным заболеваниям. У пшеницы высокая температура почвы в период кущения приводит к повреждению конуса нарастания, в котором в это время происходит дифференциация колосков. В результате получается уменьшение числа колосков в колосе и числа цветков в колоске, в результате чего урожай значительно снижается (Максимов Н. А., 1958).

Следует отметить, что негативное влияние на уровень урожайности сельскохозяйственных культур оказывает солевой стресс (Орлова Ю. В. и др., 2009). Около 50 % земель сельскохозяйственного назначения в мире подвержены засолению (Назарова Н. Н. и др., 2011). Избыточное количество солей в почве (в основном сульфата и хлорида натрия) приводит к ее засолению. Осмотическое давление почвенного раствора от оптимального уровня (1-2 атм.) доходит до угнетающего (5-10 атм.), до губительного (12-17 атм.) уровней и выше.

Соли ингибируют продукционный процесс из-за нарушения водного го-меостаза, токсичности ионов и ионного дисбаланса, а также рост растений (Орлова Ю. В. и др., 2009). Г. А. Романовым (2009) отмечено, что у растений в

разной степени и интенсивности снижается поглощение необходимых для питания веществ из засоленного почвенного субстрата, в результате чего, ингиби-руется активность эндогенных ростовых гормонов. Избыточное накопление солей в почве может привести к снижению осмотического потенциала почвы, главным образом из-за водного дефицита, что в свою очередь приводит к водному стрессу (Орлова Ю. В., 2009).

В опытах Н. Н. Назаровой и соавт. (2011) показано, что солевой стресс способен ингибировать высоту побегов растений картофеля. Снижение ростовых про