Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ДЕЙСТВИЕ ОДНО- И МНОГОЛЕТНИХ ОБРАБОТОК ГЕРБИЦИДАМИ РЯДА РЕПРОДУКЦИЙ НА ПШЕНИЦУ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ДЕЙСТВИЕ ОДНО- И МНОГОЛЕТНИХ ОБРАБОТОК ГЕРБИЦИДАМИ РЯДА РЕПРОДУКЦИЙ НА ПШЕНИЦУ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

ДЕЙСТВИЕ ОДНО- И МНОГОЛЕТНИХ ОБРАБОТОК ГЕРБИЦИДАМИ РЯДА РЕПРОДУКЦИИ НА ПШЕНИЦУ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ

Автореферат диссертации на сонсканне ученой степени кандидата биологических наук

На правах рукописи

ГУНАР Людмила Эдуардовна

УДК 632.954 : 633.11 :581.13

(Специальность 06.01.04— агрохимия)

МОСКВА —1984

Диссертация выполнена на кафедре химических срёдстй защиты растений Московской сельскохозяйственной академии имени К- А. Тимирязева.

Научный руководитель — кандидат сельскохозяйственных наук, доцент В. А. Зннченко.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук В. Ф. Ладоннн, кандидат биологических наук В. А. Земская.

Ведущее предприятие — Всесоюзный научно-исследовательский институт фитопатологии.

198 а заседании Специализированного со-

вета Д 120.35.02 при Московской сельскохозяйственной академии им. К- А. Тимирязева. Адрес: 127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49. Ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан » . . . 1984 г.

Ученый секретарь Специализированного (

состоится

доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981 —1985 годы и на период до 1990 года предусматривается довести среднегодовое производство зерна до 238—243 млн. тонн. В выполнении этой задачи большое место отводится получению высокоурожайных сортов и гибридов зерновых культур. Перевод семеноводства на промышленную основу предусматривает, в свою очередь, применение удобрений и химических средств защиты растений, в частности для уничтожения сорняков — гербицидов. Однако несмотря на то, что ассортимент гербицидов, применяемых на зерновых культурах, достаточно велик, более 80% посевов в настоящее время обрабатываются производными 2,4-Д, а также их смесями с различными препаратами. Поэтому систематическим обработкам указанными гербицидами подвергаются несколько репродукций культуры, В связи с этим необходимо всестороннее изучение вопросов, связанных с непосредственным действем многолетнего применения гербицидов иа защищаемую культуру. Исследования по влиянию многолетних систематических обработок гербицидами непосредственно на культуру, иа ее рост, развитие и' формирование урожая малочисленны и большинство из них базировались на опытах, схемы которых не позволяли выявить непосредственный эффект действия на культуру многолетних обработок гербицидами.

Основной целью работы было изучение влияния многолетних систематических обработок гербицидами на продуктивность пшеницы. Такие исследования проводятся кафедрой химических средств защиты растений ТСХА с 1972 г. с нсиоль* зованнем принципиально новых схем (Зннченко В. А„ Таболи-на Ю. П., 1977), позволяющих сравнить результат воздействия на культуру однолетней и многолетних обработок в условиях одного года на одной и той же репродукции культуры.

В работе были поставлены-следующие задачи:

Цель и задач» исследований

1. Продолжить (пяты» год) изучение действия многолетних (в поколениях) обработок ампнной солью 2,4-Д на урожайность н элементы структуры пшеницы Московская 21 з полевом опыте.

2. Исследовать действие многолетних обработок гербицидами на продуктивность пшеннцы при различных уровнях минерального питания в условиях вегетационных опытов.

3. Определить действие многолетних обработок 2,4-Д н тордоном 22К на содержание и вынос азота, фосфора и калия пшеницей при различных уровнях питания.

4. Сравнить процессы поступления элементов питания в растения пшеницы в зависимости от кратности обработок гербицидами (по поступлению в проростки пшеннцы из раствора Рзг, а также по поглощению калия и выделению водорода).

5. Изучить действие и последействие гербицидов на свето-завнсимые стадии фотосинтеза зерновых, используя методы электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и термолюмн-несценции (ТЛ).

Научная новизна исследований и практическая ценность работы

Впервые была изучена реакция пшеннцы сорта Саратовская 29 на минеральные удобрения при систематических (многолетних) обработках гербицидами 2,4-Д и тордоном 22К ряда ее последовательных репродукций и выявлены различия в действии на пшеницу однолетних и многолетних обработок гербицидами в зависимости от уровня питания. Получены сравнительные данные о действии и последействии одно- и многолетних обработок гербицидами на процессы 'поступле-иня'в растения пшеннцы элементов минерального питания.

Методами электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) н термолюмннесценцнн (ТЛ) изучено действие и последействие многолетних обработок гербицидами на светозавнсн-мые реакции фотосинтеза пшеннцы. Показано, что регулируя уровень питания, можно уменьшить негативное действие на пшеницу многолетних обработок гербицидами.

Апробация работы. Основные результаты исследований были доложены на научной конференции молодых ученых в 1982 году в ТСХА.

Объем. Диссертация изложена на 165 страницах машинописного текста, состоит нз введения, 1 главы обзора литературы, 6 глав экспериментальной части, выводов, приложения (16 таблиц), включает 16 таблиц, 22 рисунка. Список использованной литературы представлен 144 наименованиями,

в числе которых 38 иностранных. «>

Объекты и условия исследований

Экспериментальная работа проводилась на селекционно-генетической станции ТСХА, в лабораториях кафедр химических средств защиты растениЛ, физиологии с/х растений и прикладной атомной физики и радиохимии ТСХА и в институте химической физики АН СССР.

Полевые опыты проводили на селекционно-генетической станции ТСХА с пшенице» сорта Московская 21. В 1980 году в опыте были варианты: 00000 — контроль, 00001 —однолетняя обработка 2,4-Д, IUI] — многолетние (5 лет) обработки 2,4-Д, 10101 — чередование обработок по годам, 10100 — последействие чередования обработок. III 10 — последействие многолетних обработок.

Повторность опыта 5-кратная, расположение делянок рен-домнзированное (Доспехов, 1979),

Обработку посевов 40%-ной амнннои солью 2,4-Д в дозе 2 кг/га проводили в фазу кущения — ранцевым опрыскива* телем.

Почва участка дерново-подзолистая, среднесуглннистая на покровном суглинке. Она характеризуется следующими агрохимическими показателями: гумус—2,10%, P2Os— 25, KjO — 15 мг/100 г почвы, Нг — 4,4 мг-экв.

Вегетационные опыты проводили в 1982 и 1983 гг. Пшеницу сорта Саратовская 29 выращивали в сосудах Митчерлиха емкостью 5 кг. Для опытов использовалась дерново-подзолистая среднесуглннистая почва с Лесной дачи ТСХА с низким (PjOs — 8; КаО —4,3; NH< — 5,6; N03 — 6,7 мг/100 г почвы) содержанием элементов питания и имеющую Нг 6,5, Перед набивкой сосудов почву известковали по полной гидролитической кислотности. В опыте использовали 5 (1982 г.) и 4 (1983 г.) уровней литания. .

Одинарный уровень питания брали исходя из рекомендаций по внесению удобрений в вегетационных опытах (Соколов А. В., 1955). Он составил 0,75 г N; 0,50 г Рй03 и 0,50 г К20 на сосуд. Расчет нормы вносимых удобрений на планируемый урожай с учетом содержания в почве и выноса пшеницей основных элементов питания показал, что рекомендованный уровень 1,0 NPK соответствует урожаю пшеницы lore сосуда при условии выращивания в сосуде 15 шт. растений пшеницы. Для создания условий недостатка питания в опытах использовали почву, в которую удобрения не вносились (0 NPK), а для создания условий избыточного минерального питания в почву вносили 4-кратные, по сравнению с оптимальными (1,0 NPK) дозы удобрений {4,0 NPK). На указанных выше уровнях питания выращивали пшеницу, пересеваемую в полевых условиях. 8—10 лет без применения гербицида,

обрабатываемую в вегетационном опыте впервые и' пшеницу, пересеваемую 8—10 лет с ежегодными обработками гербицидами н обрабатываемую в вегетационном опыте. Семена пшеницы Саратовская 29 для вегетационных опытов брали с полевых опытов, проводимых Ю. П. Таболиной на Карабалык-ской с,-.т .опытной станции в Кустаиайской области в 1981 — 1982 годах. Обработку гербицидами 33 к. э. 2,4-Д (С7—Сэ) и 25% водорастворимым концентратом тордона 22К в дозах 0,6 и 0,1 кг/га по д. п. проводили в фазу кущения. Урожайные данные подвергали статистической обработке (Доспехов, 1979).

Исследования светозависимых стадий фотосинтеза методом ЭПР проводили совместно со старшим научным сотрудником института химической физики АН СССР Грибовой 3. П. В 1980 году использовали растения пшеницы Московская 21 с полевого опыта, а в 1981—1983 гг. использовались растения из специально проводимых модельных опытов с пшеницей Саратовская 29.

Реакцию Хилла определяли по методике, описанной в работе (Гаврилина и др., 1975). Спектры ЭПР записывали на радиоспектрометре ЭПР фирмы Брукер, снабженном мини- ЭВМ. А5Р ЕСТ-2000.

В опытах по изучению работы протонной помпы, поглощения нонов калия и Рзг использовали 7-дневные проростки, выращенные на растворе Са304 (10-4М), которые затем переносили на раствор КС1 и КНгР*04. Содержание К+ н концентрацию ионов водорода (рН) определяли по методике ЦИНАО (1976). Определение радиоактивности проводили на установке РПС-2-ОЗТ.

Результаты исследований

Действие гербицидов на урожайность и ее структуру при многолетних обработках гербицидами ряда репродукций пшеницы (полевые опыты).

Полевые опыты с пшеницей Московская 21 проводятся с

1976 г. в условиях естественной зрелости.

На опытных участках преобладали сорняки: ромашка непахучая, марь белая, редька дикая, фиалка полевая, осот полевой. Обработка посевов аминной солью 2,4-Д приводила к уменьшению засоренности на 40—80% в зависимости от климатических условий года и соотношения устойчивых и чувствительных к 2,4-Д сорняков, поэтому и прибавки урожайности от гербицида были различными (табл. 1). В опытах 1976,

1977 г. различия в урожайности по вариантам были недостоверными. В 1978 году обработка гербицидом привела к уве-

личепшо массЬг зерна в случаях однолетней обработки 1( чередования по годам возделывания пшеницы с гербицидом и без него. В 1979 г. прибавка от гербицида была большой по всем вариантам (7—10 ц/га), причем в варианте чередования обработок по годам существенно выше, чем при однолетен и многолетних обработках, В проводимом нами полевом опыте 1980 г. были выявлены те же основные закономерности.

Таблица 1

Урожайность пшеницы Московская 21 за 1976—1930 гг. (тулсвие огшш)

Кратность обработок 1976 2,4-Д 1977 2,4-Д J978 2,4-Д 1979 2,4-Д 1980 2,4-Д i с g<¿ - Sí Ко 5-й 1

0.S кг/га 1,6 кг/га 0,8 кг/га 1,6 кг/га 0,8 кг/га 1,6 кг/га 2,0 кг/га 2,0 кг/га

Кшп роль 35,7 35,7- 39.7 37,7 33,5 33,6 17,3 13,9 2t,6

Однолетняя 36,4 41,1 38,11 35,6 36.3 2i,4 18,7 28,8

Многолет-

няя — — 39,6 35,8 32,5 33,5 21,8 16,5 26,8

Чередование

обработок — — — —' 34,6 35.3 27,8 21,1 29,7

НСРо; н/д н/д н/д ч/Я 0,4 0,5 3,0 4,0 —

Обработка пшеницы Московская 21 аминной солыо 2,4-Д позволила получить достоверную прибавку урожая по сравнению с контролем при однолетнем применении гербицида (4,8 ц/га) и при чередовании обработок по годам (7,2 ц/га).

Увеличение урожайности происходило за счет увеличения озерненностн колоса и массы 1000 зерен.

Сравнение урожайных данных пшеницы, выращенной из одних и тех же семян, показало также, что прибавки от гербицидов достоверны только в случае первичной (однолетней) обработки (13,9 и 18,7 ц/га) н чередования обработок по годам (16,0 и 21,1 ц/га).

Средняя урожайность пшеницы за 1978—1980 гг, составила в контроле 24,6 п/га в варианте первичного воздействия 28,8 н/га, тогда как в варианте многолетних обработок она равнялась 26,8 ц/га (табл. 1) и была наименьшей среди вариантов с применением 2,4-Д.

Наиболее высокая урожайность пшеницы Московская 21 наблюдалась в вариантах чередования (по годам) возделывания пшеницы без гербицида и с применением гербицида и достигла 29,7 ц/га.

В чистых от сорняков посевах в условиях Северного Казахстана с 1971 г. проводятся многолетние опыты с пшеницей

Саратовская 29 и гербицидами 2,4-Д и тордоном 22К. Обобщение урожайных данных за 1973—1977 гг. показало, что многолетние оработкн гербицидами вызывали достоверные изменения в продуктивности пшеницы по сравнению с однолетними (Зпнчепко, Таболипа, 1978). В 1980—1983 годы в этих опытах влияние гербицидов на пшеницу или не сказывалось на в&ншшге-се урожайности или урожай снижался одинаково, как при первичном воздействии, так и при многолетних обработках. Возможно, это связано с особыми погодными условиями, при которых не проявились потенциальные возможности культуры как в создании урожайности, так и в специфике ответной реакции на примененные гербициды.

Величина урожайности является интегральным показателем непосредственно воздействия гербицидов на культуру и зависит от конкретных условии ее выращивания.

Чтобы выяснить, действительно ли одинакова реакция пшеницы Саратовская 29, выращиваемой в полевых опытах 1981—1982 гг., на однолетние и .многолетние обработки, мы провели с нею вегетационные опыты при разных уровнях минерального питания.

Действие многолетних обработок гербицидами на продуктивность пшеницы при различных уровнях минерального питания

Уровни питания подбирались с таким расчетом, чтобы наряду с оптимальным обеспечением растений основными элементами питаня (1,0 МРК) создать условия явного недостатка (0 1^РК) » избытка (4,0 МРК) их, поскольку потеицаль-ные различил между растениям» наиболее четко проявляются в экстремальных условиях (Удовенко, 1979),

Степень воздействия 2,4-Д на пшеницу зависела от кратности обработок и от условий минерального питания (табл. 2). Максимальные прибавки урожайности пшеницы от удобрений при выращивании ее без обработок 2,4-Д и при однолетних обработках были получены на уровне питания 2.0 МРК. При многолетних обработках пшеницы максимальные прибавки урожайности от удобрений были получены на 4,0 ¡ЧРК.

При многолетнем применении 2,4-Д на ряде репродукций пшеницы снижение урожайности было более значительным но сравнению с однолетним применением при недостаточной обеспеченности элементами минерального питания (0 МРК) и при внесении двойной дозы удобрений (2,0 МРК) (1983 г.). Снижение урожайности происходило, главным образом, из-за уменьшения озерненностн колоса и массы 1000 зерен. При этом увеличилось отношение массы соломы к массе зерна.

Структура урожая пшеницы Саратовская 29 (вегетационные опыты с 2,4-Д)

Дозы >)РК

Варианты обработок

Масса зерна 20 растений

Масса соломы 20 растений, г

Число зерен в

колосе, ШТ.

Масса 1000 зерен, г

и

2 6 к

3 * §

о Й 3 2;

я о Я "

п 2 2 о

У ^ и

1982 г.

0 Контроль 16,0 22 2 18,5 (3,2 1.4

Однолетняя '15,6 7т,7 20,9 37.3 1.1

10-летние 15,7 26.5 20,9 37,5 1.7

0,5 Контроль 18,5 20,4; 24,3 38,01 1.1

Однолетняя 16,6 20,3 21,9 37.8 1,3

10-летние 17,5 21,6 23.1 37.8 1,2

1,0 Контроль 18.5 21,7 22,8 40,5 1,2

Однолетняя ] 7,7 22 + 22.6 39,1 1,3

10-летнне 17,5 24Л 22 7 38,5 1,4

2.0 Контроль 22 2 26,7 27,1; 40,9 1,2

Однолетняя 20,4 30,5 25,9 39,3 1,5

10-летние 19,6 34,8 25,4 38,5 1,8

■1,0 Контроль 17,8 33,9 25,0 35,6 1,9

Однолетняя 18,8 33.9 24 2 38,8 1,8

10-летнне 20,9 36.1 25^7 40.6 1,7

НСР« 1,5 2,0

1983 г.

0 Контроль 12,8 13,3 14,7 43,5 1,2

Однолетняя 10,6 15,4 12,9 41,1 1,5«

11-летние 10,2 17,9 11,7 43,6 1,8

1,0 Контроль 15.1 28,5 17,4 43.4 1.9

Однолетняя 15,5 27,1 17,8 43,51 1,8

11-летние 14,8 28,1 16,7 44,3 1.9

2,0 Контроль 21,6 35,3 27.» 44,0 1.6

Однолетняя - 21,8 35,2 24Д 44,3 1,6

11-летние 20,2 37,1 229 44,1 1,8

1,0 Контроль 19,5 38,1 22,6 43,1 2.0

Однолетняя 19,4 37,6 22.6 42,9 " 1,9

11-летние 21,0 41,1 27,6 43,5 1,7

НСРМ 0,6 1>7

В условиях избыточно» обеспеченности элементами минерального питания (4,0 МРК) урожайность пшеннцы в варианте многолетнего применения 2,4-Д увеличивалась по сравнению с контролем н с вариантом однолетнего применения. Увеличение урожайности пшеницы происходило из-за увеличения озерненностн колоса и массы 1000 зерен. Отношение массы соломы к массе зерна при этом уменьшалось.

Действие тордона 22К на пшеницу было аналогичным действию 2,4-Д (табл. 3). Максимальные прибавки урожайности пшеннцы при выращивании ее без обработок гербицидом и при однолетних обработках были получены на уровне 2,0 МРК. Четырехкратный уровень питания оказался избыточным для данной пшеницы, и ее урожайность снижалась по сравнению с урожайностью на предыдущем уровне 2,0 МРК.

При однолетних обработках пшеннцы тордоном максимальные прибавки урожайности были получены на уровне питания 2,0, а при многолетних обработках гербицидом ряда репродукций пшеницы — на уровне 4,0 МРК.

На уровне питания 2,0 МРК многолетние обработки пшеницы тордоном 22К снижали урожайность пшеннцы более значительно, чем однолетние (1938 г.). На уровне питания 4,0 МРК урожайность пшеницы в варианте многолетнего применения тордона увеличивалась по сравнению с контролем и с вариантом однолетнего применения.

Таким образом, как в опытах с 2,4-Д, так и в опытах с тордоном степень воздействия гербицидов на урожайность пшеннцы зависела от кратности обработок гербицидами репродукций и от условий минерального питания.

Максимальные прибавки урожайности пшеницы, выращиваемой без применения гербицидов и при их однолетнем воздействии, были получены на уровне 2,0 МРК, а при многолетнем применении — на 4,0 МРК.

Уровень питания 4,0 МРК оказался избыточным для пшеницы в контрольном варианте и в варианте однолетнего применения гербицидов, вызывая снижение ее урожайности, а з варианте многолетних обработок при этом происходило дальнейшее увеличение урожайности пшеннцы. В результате этого получены прибавки массы зерна по сравнению с контролем и с вариантом однолетней обработки. Под действием гербицидов снижался вынос МРК зерном пшеннцы, причем более значительно при многолетних обработках (0; 0,5; 1,0 и 2.0 МРК).

Под действием многолетнего применения гербицидов также более значительно, чем при их однолетнем применении, возрастал расход питательных веществ на создание 1 г зерна.

На 4,0 МРК, при многолетних обработках уменьшился суммарный вынос МРК и расход питательных веществ на созда-а

Структура урожая пшеницы Саратовская 29 в вегетационных-опытах

с гордоном 22К

О См

ЧИ

Варианты обработок

За!

<ч _ о

Ч N -Л С О

3 н « о £ ** о сп

с? О С|

^ с ^

° т йхЬ

и О ¿г с. г:

И*

¡853

а 2 .. &

о г ¡Й о ? ^ -3 и Я5

1982 г.

0 Контроль 17,4 22 2 22,0 40,0 1.3

Однолетняя 15,3 17 |б 19.7 38,9 1 *>

15-летние 15.8 26,5 20,1 39,4 1.7

0,5 Контроль 19,8 21.1 21,4 40.8 1.1

Однолетняя 18,3 20,8 24,8 37,0 1,1

10- летние 18,0 21,6 23.2 38,5 1,2

1,0 Контроль 19,9 21,7 27,7 36,1 1.1

Однолетняя 17,5 21,0 23.5 37,2 1,4

10-летпие 18.3 23,6 28,1 33,7 1.3

2.0 Контроль 20,8 26,6 26,1 40,0 1,3

Однолетняя 20,0 29,3 27,6 38,7 1,5

10-летние 19,3 34,8 25.4 37,9 1,8

4,0 Контроль 18.4 32,9 22,9 40,2 1.8

Однолетняя 19,5 31,5 24,0 40,6 1,6

10-летине 22 4 36,1 26,9 41,6 1.6

НСР« ~ъ 2,0

1983 г.

0 Контроль 12,8 15.3 14,7 43,5 1,2

Однолетняя 10.8 15.8 11.9 45,4 1.5

И-летние 9,0 17,3 10,2 44,1 1.9

1,0 Контроль 15.1 28,5 17,4 43,4 1.9

Однолетняя 13,1 27,5 16,0 43.7 2,1

11 -летние 13,1 28,1 16.0 40,9 2.2

2,0 Контроль 21,6 35.3 ' 27,8 44,0 1,6

Однолетняя 19.6 31,7 22.3 43,9 1,8

11-летние 16,9 35,7 19.« '43,1 2 \

4,0 Контроль 19,5 38.1 22,6 43.1 2.0

Однолетняя 18.3 37,9 22 2 41,2 2.1'

11-летние 21,9 41,1 25^6 42,8 1,0

НСР<,5 0,8 1.4

ние 1 г дерна, в то время, как при однолетней обработке он был выше, чем в контроле.

Гербициды снижали отзывчивость пшеницы на минеральные удобрения, причем более значительно при их многолетнем применении. Это проявлялось в том, что для получения одинаковых прибавок урожайности, под пшеницу, возделываемую при многолетних обработках гербицидами, требовалось вносить в 2 раза больше удобрений, чем при однолетних обработках. Таким образом, при выращивании пшеницы Саратовская 29 па разных уровнях питания, проявились различия в ее потенциальных возможностях, направленных на создание урожая в записи мости от кратности обработок гербицидами, которые не проявлялись в полевых опытах 1981—1983 гг.

Действие многолетних обработок 2,4-Д на поступление элементов питания в растения пшеницы

Различия п действии гербицидов на пшеницу, проявление которых зависело от уровня минерального питания, вызвали необходимость более детального изучения вопросов, связанных с поглощением растениями основных элементов питания Тот факт, что отзывчивость растений пшеницы на удобрения уменьшалась после многолетних обработок и что культура становилась более устойчивой к избытку в среде основных элементов питания, наводит на мысль о снижении поступления элементов питания в растения при систематических обработках их. гербицидами.

Уровни питания и кратность обработки гербицидами оказали существенное влияние не только на урожайность пшеницы, а отразились на соотношении товарной и нетоварной части продукции. В связи с этим изменялся и вынос МРК. Полученные данные позволяют предположить, что причиной варьирования в выносе из почвы основных элементов питания является воздействие яуксиноподобного гербицида непосредственно на механизмы поглощения ионов корневыми системами растений. Мы попытались изучить работу протонной помпы в клетках корней 7-дневных проростков, выращенных из семян растений, впервые обработанных 2,4-Д в полевом опыте, и при систематических обработках 10-н репродукций пшеницы.

Работа протонной помпы и поглощение ионов калия

В условиях этиоляции корневые системы проростков пшеницы, выращенных из семян растений, не подвергавшихся обработке 2,4-Д (контроль), наращивали скорость выделения

Ю

%

:.. с ' к

i'-;, xi'

мае* яка:

О Л H

/ . v.- .-■■л-:....;

и»......i — I" 4а m M

la i» W u»

дшидо

«

V ; '¿

I»

"Л ft

-Д..-Г. i.: :

, -. V;. л.. "9«. < > .i-'Vf'. y"^- ^ ■

"JÉlMHjíí «(ошченав; :, . .' • ', «'^¿v';-^'-' ' ■->") » контроль; •'•''•.; '«'••,

■ 3. I-'-*-*-) ' яослвдейсим J-jeiHía обра 6o m j : {- - -^-i r^n^WÍ?»« «мголвтх обрабоюк.

Pm,& • Район прохоавоЯ ttouBu и Яомсееме upaos калия 7-двв»-ыши проросювми ■ . Ввеицн (опкгына c«eiy) , v

to 1U> ff« i»

«O ÍU «О - ■ ■'■ ib-

..'-',■'.' Экспоаиция -. Icaoïaua обозкачеаш» ta te, что и на рас,"i* -.

протонов водорода в течение 150 минут эксперимента, после чего она резко падала.

Период наращивания скорости выделения Н+ во внешний раствор у проростков, выращенных из семян растений, систематически обрабатываемых 2,4-Д, сокращался до 120 минут с последующим резким падением. Более того, концентр а цни Н+ во внешнем растворе через 150 минут значительно уменьшалась, что, видимо, связано с поступлением Н* в клетки корня.

При однолетней обработке 2,4-Д работа протонной помпы фиксировалась лишь в течение первых 90 минут, после чего концентрация Н+ в растворе практически не изменялась.

Анализ кинетики поглощения К+ корнями проростков пшеницы в условиях зтиоляции показал отсутствие видимой связи между выделением Н+ в раствор и поглощением К+ корнями проростков всех вариантов. Данное обстоятельство, очевидно, объясняется тем, что в условиях этноляцин 7-дневные проростки пшеницы для осуществления ростовых процессов использовали преимущественно запасные вещества эндосперма зерновки, а механизмы поглощения клеток корня находились на этапе формирования.

Тем не менее, в этот период эффект стимуляции поглощения К+ от обработки 2,4-Д предшествующих репродукций проявлялся достаточно четко. Наибольшая стимуляция процесса отмечалась у проростков при многолетних обработках 2,4-Д (рис. 1).

Полученные данные согласуются с установленным положением (Воробьев, 1984), что аукенноподобный гербицид 2,4-Д стимулирует обмен катионов в примембранных слоях клеток, тем самым оказывая регуляторное влияние на транспортные процессы.

На свету у корневых систем проростков пшенпны контрольного варианта интенсивность работы протонной помпы а ходе эксперимента постепенно падала н через 210 минут она составляла 50% от интенсивности в первые 30 минут. Аналогичная тенденция отмечалась у проростков при многолетних обработках, хотя в целом концентрация Н* но внешнем растворе в этом варианте была на 20—25% выше. При однолетней обработке 2,4-Д в течение первых 120 минут скорость выделения Н+ во внешнюю среду была на 25—30% ниже, чем при многолетних обработках, и в 2 раза ниже по сравнению с контрольным вариантом. Однако по истечении 150 минут эксперимента скорость выделения Н+ в раствор корнями проростков при однолетней обработке резко {—в 3 раза) возросла, по сравнению с контрольным вариантом и вариантом многолетней обработки и затем вновь снизилась (рис. 2).

Л

Таким образом, работа протонной помпы в корнях проростков пшеницы при многолетних обработках 2,4-Д, характеризовалась более четко выраженной ритмичностью, чем при однолетних обработках к в контроле. В отлнчпе от опытов с этноляцней, отмечалось совпадение профилей кинетических кривых, характеризующих работу протонной помпы и систему поглощения К+. По-видимому, при этиоляции, в проростках отмечался дефицит углеводов, которые, в процессе окисления их в корнях призваны генерировать АТФ, необходимую для функционирования систем поглощения ионов клетками корня. *

Сопоставление профилей кинетических кривых поглощения К+ и выделения Н+ во внешний раствор у этиолированных и выращенных на свету проростков показало, что в условиях этиоляшш работа протонной помпы ухудшается в большей степени, хотя и в режиме работы систем поглощения К+ отмечались определенные изменения.

Анализ динамики поглощения ионов К+ корнями проростков пшеницы, выращенной на свету, показал, что 2,4-Д активировала транспорт ионов К+ в-'клетки корня при многолетних обработках и ингибировала этот процесс при однолетней обработке.

Таким образом, реакция системы поглощения ионов калия корней проростков пшеницы, выращенных из семян, полученных из растений, обработанных 2,4-Д, существенно различалась на свету и в темноте. Эффект стимуляции поглощения калия н работы протонной помпы проявился при многолетних обработках как на свету, так и'в темноте, в то время как при однолетней обработке — только в темноте.

'Поступление Р32 в растения пшеницы в связи с однолетним и многолетним применением 2,4-Д

Нами изучалось действие и последействие одно- и многолетних обработок пшеницы 2,4-Д на поглощение Р32 проростками и растениями пшеницы. Обработки пшеницы 2,4-Д влияли на поступление Р32 в 7-дневные проростки, а также на его передвижение из корней в листья (табл. 4). \ Через сутки после обработки 2,4-Д стимулировала процесс поглощения Р32 проростками пшеницы, причем более значительно при многолетних обработках.

Через четверо суток после обработки однолетняя обработка 2,4-Д уже не влияла на процесс поглощения Р32 проростками, а многолетние обработки продолжали оказывать на него стимулирующее действие. Однако по .истечении 6-н суток при -многолетних обработках поглощение Р32 проростками замедлилось. . . .. .

Активность 10 растении пшеницы (расп. сек.)

Варианты обработок Обработки 2,4-Д Последействие обработок 2,4-Д

листья корни листья корни V

- ■ - Сутки после обработки

Контроль I год II лег НСРМ 17,0 22,9 27,6 6,4 7,7 10,8 11,6 2,7 21,8 33.9 39,3 2.5 17,0 16.4 29.5 и/д 7,7 9,9 15,1 н/д 21,8 26,2 44.6 6,1

4 суток после обработки

Контроль I год II лет НСРо* 109,5 91.1 151.9 17.0 17.6 Ш.З 18.7 н/д 127,0 109,4 170.6 2,7 109,5 103,2 109.0 н/д 17,6 22,5 21.2 127.0 125,7 130.1 н/д

6 суток после обработки

Контроль I год II лет НСР«* 203,8 211,7 131.7 19,2 33,1 34,5 27,9 4,0 236,8 216,2 159,7 51.2 203,8 194,6 200,6 ч/Л, 33,1 32.5 27.1 4,2 236,9 227,1 227,7 ч/Л

Последействие обработок 2,4-Д изучалось на проростках, выращенных из семян растений, обработанных в предыдущем году в полевом опыте, и в данных опытах не обработанных. Через сутки после перенесения проростков на питательный раствор, содержащий Р32, наблюдалась некоторая стимуляция поглощения Р32 в варианте последействия многолетних обработок. Однако, в дальнейшем (через 4 и 6 суток) поглощение Р32 было одинаковым по всем вариантам. Таким образом, многолетние обработки и в последействии влияли на поглощение Рзг проростками пшеницы (табл. 4).

Влияние условий литания на поступление Р32 в растения пшеницы при одно- м многолетних обработках ее 2,4-Д

В опытах использовали 12-дневные растения той же пшеницы, выращенные на уровнях питания О МРК (почва без удобрений) и 2,0 >1РК (внесена двойная доза удобрений).

13

Дозы удобрений рассчитывали так же, как и в вегетационных опытах.

На неудобренном фоне^ (О МРК) 2,4-Д замедляла поглощение Р32 растениями пшеницы как при однолетней, так и при * • многолетних обработках (табл, 5).

Таблица 5

Активность I сухого растения пшеницы

- - -' --- (расгт.сек.).....

0 ИРК . 1, 2,0 МРК

Варианты суткн после обработки

2 •■■ е ; 2 6

> Контроль! . 507 . 1112 532 593

Обработка 1 год ; 270 883 ■ 392 550

Обработка 11 лет < 395 532 264 569

нср05 ; 18 • 23 65 н/д

Через двое суток действия многолетних обработок было выражено слабее, чем однолетней. :Через 6 суток многолетние обработки ингнбировали поглощение Р32 растениями пшеницы значительно (~1,5 раза) сильнее, чем однолетние.

При внесении минеральных удобрений (2,0 ЫРК) ннгиби-" рующее действие многолетннх обработок 2,4-Д на поглощение Р32 пшеницей уже через 2 суток было сильнее, чем однолетних, Однако через .6 суток * количество Р32, поступившего в растения, было одинаковым по всем вариантам.

■ Таким образом, многолетние обработки пшеницы 2,4-Д, а также их последействие влияли на поступление Р32 в растения пшеницы. В опытах с 7-дневными проростками через 2 н 4 суток наблюдалась некоторая стимуляция этого процесса, однако через 6 суток после обработки 2,4-Д тормозила поступление Р32 в проростки; Внесение минеральных удобрений способствовало ослаблению-действия многолетних обработок пшеницы 2,4-Д на этот процесс.

Полученные данные о замедлении поглощения элементов питания проростками и растениями пШелицы привели к мысли о целесообразности изучения действия одно- и многолетнего применения гербицидов на процесс фотосинтеза, который, как известно (Курсанов, 1960, Лихолат, 1967), тесно связан с-минеральным питанием .растений. . . _

Н:

Действие гербицидов на светозавнснмые стадии фотосинтеза

Нами были проведены исследования светозавнснмых стадий фотосинтеза методами ЭПР и ТЛ, которые н настоящее время являются наиболее перспективными дли изучения различных воздействий на растения (Четвериков, 1983). Методом ЭПР установлено, что обработки пшеницы гербицидами 2,4-Д и тордоном 22К вызывали нарушение электронного транспорта и появление нового сннглегного сигнала ЭПР п ^-фактором 2,0040 и ДН=8э. Обнаруженные изменения более выражены при многолетних обработках пшеницы гербицидами, чем при однолетних.

Методом ТЛ также установлено, что тордон вызывал частичное нарушение транспорта электронов в ЭТЦ хлоронла-стов в случае первичного воздействия, а при многолетнем применении, возможно и деградацию мембраны хлоропласт он, о чем свидетельствует появление низкотемпературного пика Л с Тд около— 14°, сдвиг пика В в низкотемпературную область, а в случае многолетних обработок, наряду с этим — усиление амплитуды пика С.

Выводы

Результаты проведенных исследований показали, что:

1. Реакция пшеницы на гербициды (2,4-Д и тордон) при их многолетнем применении, отличалась от реакции той же репродукции пшеницы на однолетнюю (первичную) обработку.

В полевом опыте с пшеницей Московская 21 в 1980 году обнаружились те же закономерности действия кратности (в поколениях) обработок 2,4-Д на пшеницу, что и в опытах 1978—1979 гг.

Первичная обработка пшеницы Московская 21 аминной солью 2,4-Д способствовала увеличению урожайности ил 4,8 ц/га, тогда как в варианте многолетних обработок не было получено достоверной прибавки урожайности. Чередование по годам возделывания пшеницы без гербицида и с применением 2,4-Д привело к повышению урожайности на 7,2 ц/га.

2. В вегетационных опытах с различными уровнями питания удалось выявить потенциальные различия пшеницы Саратовская 29, выращиваемой 9—10 лет без гербицида и при многолетних обработках 2,4-Д и тордоном 22К, которые в полевых опытах не проявлялись. Создание в исследованиях различных, вплоть до экстремальных условий питания показало, что пшеница Саратовская 29 по-разному реагирует па гербициды и удобрения при первичном применении и после много-

летнего (в поколениях) воздействия гербицидов на ряд репродукций культуры.

3. Гербициды снижали отзывчивость культуры на минеральные удобрения. При:однолетних обработках, также, как и при возделывании пшеницы без обработок гербицидами, максимальные прибавки урожайности от удобрений были получены при внесении их двойной: дозы, а при многолетних обработках — четырехкратной,

4, Вынос ЫРК. зерном на уровнях питания 0; 0,5;. 1,0 и 2,0 МРК при многолетних;обработках снижался, а соломой — увеличивался, более значительно, чем при однолетних обработках той же репродукции, В этих условиях расход питательных веществ на создание 1 г зерна при многолетнем применении гербицидов был на 10—30% выше, чем при однолетнем.

5., В условиях избыточного питания многолетние обработки способствовали получению прибавки урожайности по сравнению с: контролем: и вариантом однолетней обработки.. Расход питательных веществ: на создание 1. г зерна уменьшался.

.6. При многолетннх обработках предшествующих репродукций 2,4-Д в краткосрочном эксперименте стимулировала поглощение ионов калия корнями проростков пшеницы более значительно, чем при однолетней обработке. При этом работа протонной помпы характеризовалась более четко выраженной ритмичностью, чем при однолетних обработках.

7: Поглощение. Рзг корнями: пшеницы.при многолетнем применении 2,4-Д,.а также.в:случае.его последействия замедлялось более значительно, * чем при однолетнем применении гербицида. .

Повышение уровня минерального питания с 0 МРК до 2,0 МРК ослабляло негативное воздействие многолетних обработок 2,4-Д на процесс поглощения Р32 корнями пшеницы.

8. Применение методов ЭПР и ТЛ позволило выявить различия в светозависимых реакциях фотосинтеза у.пшеницы при первичном воздействии гербицидов и-после многолетних, обработок ими ряда репродукций: -

Методом ЭПР и ТД установлено, что обработки пшеницы гербицидами 2,4-Д и; тордоном 22К вызывают нарушение электронного транспорта и появление нового синглетного сигнала ЭПР с ^-фактором 2,0040 н ДН=8э, а также появление низкотемпературного пика А: с Та около —14° и сдвиг пика В в низкотемпературную область-

Рекомендации производству

1, В сертификатах на семена необходимо указывать сведения о применении гербицидов на семенных посевах и предыдущих 1—3-х репродукциях.'

2, В семеноводческих хозяйствах избегать повторных обработок нескольких репродукций пшеницы гербицидами, используя приемы чередования обработок по годам.

3. Чтобы получить максимальные прибавки урожайности пшеницы от удобрений, пшеницу, обрабатываемую гербицидами в ряде репродукций, необходимо возделывать на более удобренном фоне, чем пшеницу, возделываемую ранее без применения гербицидов.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Зинченко В. Л., Гунар Л. Э. Реакция пшешшы Саратовская 29 на гербицид и удобрения после систематических (7-летних) обработок ее тордоиом 22К. В сборнике научных трудов ТСХЛ «Защита растений в условиях интенсивной химизации сельского хозяйства», 1982, с. 24—30. 2. Зинченко В. А., Гунар Л. Э., Небытов В. Г., Калачев. Н. Н„ Кучеров В. А. Влияние пятилетних обработок 2,4-Д на урожай, посевные свойства семян пшеницы Московская 21, динамику основных элементов питания н гербицида в растениях. В сборнике научных трудов ТСХЛ «Защита растений в условиях интенсивной химизации сельского хозяйства*, 1982, с. 31—35.

3. Зинченко В. Л., Гунар Л. Э, Реакция пшеницы Саратовская 29 на гербициды и удобрения после систематических (7-летних) обработок ее тордоном 22К и 2,4-Д. Р. Ж. «Сорные растения и борьба с ними». 1983 г., № 6. Деп. ВИНИТИ, № 73-83. 10 с.

4. Грибова 3. П., Солнцев М, К-, Зинченко В. А., Пост-нов Л. А., Гунар Л. Э„ Караваев В. А., Ельчнна Л. М. Исследование действия тордона на световые стадии фотосинтеза пшеницы при первичной и многолетних обработках. Известия ТСХЛ. 1984 г., № 2, с. 85—91.

Л 7046Й 26/Х—84 г. Объем 1'Л п, л. . Заказ 2824. Тираж 100

Типография Московской с.-х. академий им. К< А. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44

Бесплатно