Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние макро- и микроэлементов в их взаимодействии на физиолого-биохимические процессы и продуктивность растений яровой пшеницы

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Влияние макро- и микроэлементов в их взаимодействии на физиолого-биохимические процессы и продуктивность растений яровой пшеницы"

Российская академия наук Казанский институт биологии КНЦ РЛН

На правахру/сописи

Исайчев Виталий Александрович

УДК 633.111,581.1 ;631.822

Влияние макро - и микроэлементов в их взаимодействии на физиолого - биохимические процессы и продуктивность растений яровой пшеницы

Специальность 03.00.12. - физиология растений, 06.01.04 ~ агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата бнологнчеегкх наук

Казань 1997

Диссертационная работа выполнена в Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии

Научный руководитель - кандидат биологических наук, профессор ВЛ1. Косгин

Официальные оппоненты: доктор биологических наук-, 3)шалов A.A., доктор сельскохозяйственных паук, профессор Гайснп И А.

Ведущая организация - Вятская государственная сельскохозяйственная

на заседании специализированного Сонета К 002.16.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата биологических наук при Казанском мнсппуге биологии КПЦ РАН по адресу: 420503, Казань, ул.Лобачевского, 2/31.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского института биологии КНЦ РАН.

Автореферат разослан

академия

Г /Ич

Зашита состоится " j\P"

час

Ученый секретарь Совета ^

кандидат бнолошческнх наук

Лосева HJI.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В Федеральной целевой программе стабилизации и развитии агропромышленного производства в Российской Федерации на 1996-2000 гг. обращено серьезное внимание на применение эффективных ресурсосберегающих технологий сельскохозяйственного производства. Намечается к 2000 году обеспечить производство зерна не менее 95 млн тонн. В этих целях создаются специализированные зоны выращивания твердых и мягких сильных пшениц, в том числе в Поволжье.

К числу перспективных технологических мероприятий, обеспечивающих дальнейшее повышение урожайности и качества продукции растениеводства, следует отнести метод предпосевной обработки семян микроэлементами (Я.В.Пейве, 1960, 1961, 1963; ПА. Власюк, 1968, 1969, 1971, 1976; МЛ. Школьник, 1974; ПН.Попов, 1984; П.И. Анспок, 1990; Е.В.Тонконожснко, 1990). В России и за рубежом накоплен довольно обширный материал по применению макро-, и микроэлементов в растениеводстве (Я.В. Пейле, 1963; Б .А .Я годин, 1935, 1988, 1990; ИА. Гайсин, 1989; ААЗялалов, 1939, 1994; О. Tiffin, 1967, 1970, 1972; М. Е. Whiete et. al. 1981).

Однако в региональных условиях лесостепи Поволжья как в целом по стране еще нет достаточно данных для обоснования теоретических и практических выводов по влиянию различных сочетаний микроэлементов на жизнедеятельность растений и продуктивность сельскохозяйственных культур. Учитывая это обстоятельство, имеется настоятельная необходимость дальнейшего изучения эффективного применения микроэлементов в растениеводстве в условиях рыночного ведения сельского хозяйства лесостепи Поволжья.

Цель исследований: Изучить взаимодействие макро- н микроэлементов на физиологические процессы и продуктивность яровой пшеницы.

3aj чи11 сследова ний:

1. Изучить изменения физнолого-биохнмнческих процессов в семенах прп прорастании в зависимости от применения предпосевной обработки семян микроэлементами.

2. Выявить влияние макро- и микроэлементов на динамику поступления питательных веществ, редуцирующих Сахаров и активность 111 прагредукта зы.

3. Изучить фотосинтешческую деятельность посевов яровой пшеницы в зависимости от применения макро- и микроэлементов.

4. Выявить урожайность, качество зерна в зависимости от применения макро- и микроэлементов.

5. Провести экономическую и энергетическую оценку эффект! юности применения макро- и микроэлементов в технология возделывания яровой пшеницы.

Научная новизна. В условиях лесостепи Поволжья выявлены оптимальные сочетания микроэлементов с высоким взаимодействующим эффектом, обеспечивающих улучшение посевных качеств семян, наибольшего выхода зерна при наименьших затратах материальных и энергетических ресурсов. Изучены закономерности влияний макро-_и микроэлементов на физполого-бнохимические процессы, урожайность и качество зерна твердой яровой пшеницы.

Для определения взаимодействия микроэлементов и выявления антагонизма, синергизма и аддитивности нами выведена формула

г +

А» - ур

где

Квз - коэффициент взаимодействия эффектов

ЕР- эффект от суммы факторов

Р|. Р2, Рп - действия изолирующих эффектов

Если Квз=0, то наблюдается аддитивность ионов, а при разности изолирующих эффектов и если 0<Квз<1, то происходит явление антагонизма, по особый интерес вызывает ситуация, когда при одновременном действии двух или более факторов происходит не суммирование их биологическою действия, а усиление, потенционированне, т.е. синергизм действия, тогда 0<Квз<1 ч при сумме изолирующих эффектов. Если коэффициент взаимодействия с отрицательным знаком, т.е. -1<Квз<0, то в данном случае наблюдаем отрицательный антагонизм или синергизм, хотя сам физиологический процесс может имен» гюложшельный характер.

Положения, выносимые на защиту:

1. Влияние микроэлементов на активацию физиолого-биохимических процессов в семенах и на их посевные качества.

2. Микроэлементы как стимуляторы роста и развития растительного организма яровой пшеницы, повышающие интенсивность поступления а передвижения азота и фосфора, редуцирующих Сахаров, активность ннг-ратредуктазы.

3. Повышение продуктивности и качества продукции за счет применения макро- и микроэлементов и их взаимодействующего эффекта.

4. Определение взаимодейстьчя между микроэлементами устанавливается на базе выведено)! нами формулы.

Практическая ценность рез> иьтатов исследований. Регг/льт-лы исследований по применению к акро- и микроэлементов пробили

производственную проверку и внедряются в хозяйствах Ульяновской области: СГ1К "Родина" Цильшшского района, в учебно-опытном хозяйстве Ульяновской ГСХА. Результаты исследований используются в учебном процессе Ульяновской ГСХА.

Апробация работы. Результаты исследований доложены и обсуждены на внутривузовских научных конференциях УГСХА (Ульяновск, 1994, 1995, 1996), па научной конференции, посвященной 50-лстию КСХИ (Киров, 1994), па Международной конференции,посвящсшюй!50-летию ПЛ.Костычева (Рязань, 1995). По материалам диссертации опубликовано пять научных работ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов и предложений производству, включает-У та блиц, И рисунков, и таблиц в приложении. Список литературы включает наименований, в том числе 28 иностранных авторов.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТА.

Для изучения поставленных задач проводили исследования на опытном поле УГСХА и 1993-1995гг. Почва опытного поля - чернозем выщелоченный среднемошный среднесуглинистый со следующей агрохимической характеристикой: реакция среды - рНкс1 6,5, содержание гумуса 4,3%,подвесного фосфора и обменного калия по Чнрикову :оответственно 10,5 н 20 мг/100 г почвы, степень насыщенности почвы основаниями составляет 96,4-97,9%, сумма поглощенных оснований 25,5->7,8 мг*экв на 100 г почвы, обеспеченность почвы молибденом 0,1-0,2, марганцем 25-40, медью 3,0-4,0 мг/кг почвы.

Метерологические условия в годы проведения опытов были >азлнчными. 1993 г. характеризуется недостатком влага в начале 1егетации и высокой температурой при прорастании семян, с обильными (обедами в последующие фенофазы, 1994 г. теплый с обит-чму:: ™ роста и ^а линия исследуемой культуры, 1995 г. засушливый, сумма задков с апреля по август была меньше многолетней нормы па 41,2 мм, 1едобор осадков н высокая температура отрицательно сказываплась на рорастании семян.рост и развитии данной культуры.

Обьектом изучения служила твердая яровая пшеница, сорта ^езенчукская 139, посев рядовой, норма высева 5,5 млн. всхожих семян на га. Поторность в опыте четырехкратная.учетная площадь 100 м2.

Перед посевом семена обрабатывлись за 16-18 часов до посева 0,5% астворамн сульфата марганца, молнбдата аммония, сульфата меди в асчете 2 литра на 1 ц семян. Концентрация растворов была установлена анее на кафедре ботаники, физиологии растений и экологии УГСХА.

Применяли удобрения: нитроаммофоску, аммиачную селитру в качестве основного удобрения, в рядки при посеве вносили двойной суперфосфат в дозе Pis, в фазу налива зерна проводили внекорневую подкормку мочевиной в дозе N30, остальную дозу удобрений применяли локально весноп.Расчет доз удобрений был произведен па запланированный урожай 40 ц/га. Схема полевых опытов приведены в таблице 1.

Параллельно с полевыми опытами проводили производственные в СПК "Родина" Цнлышиского района Ульяновской области и учебно-опытном хозяйстве УГСХА.

В опыте проводились следующие наблюдения, учеты и аналнзы:онределение энергии прорастатш,лабораторной всхожести по ГОСТу 10968-72, активность амилазы по A.M. Ермакову (1952), силу роста по М.И. Калннкевичу, Е.Е. Кристиной (1990),. интенсивность дыхания семян JI.B. Можаевой (1990), учет густоты стояния н площади листьев по H.H. Третьякову (1990), фотосинтетическую деятельность растений по АЛ. Ничипоровичу (1961, 1963), валовое содержание азота, фосфора в растениях по А А. Бопдаренко п O.K. Харитоновой, калия методом пламенной фотометрии, содержание нитратов в зерне потснциометрическн, белка з зерне по В.Г. Рядчикову (1978), клейковины h степень ее гидратации по Б.П. Плешкову (1985), стекловидность по ГОСТу Î0987-76, активность Питратредухтазы в листьх по Мульдеру, редуцирующих Сахаров в растениях по Бертрану, учет урожая методом eitiotiiH'oro обмолота.

Экономическая оценка применения макро- и микроэлементов рассчитывали по системе натуральных и стоимостных экономических показателей с использованием нормативов и расценок, принятых для производственных условий учхоза УГСХА. (Типовые нормы выработки по работе в растениеводстве, 1980; Единые нормы выробатки и расхода топлива на механизированные полевые работы в сельском хозяйстве, 1982).

Энергетическая эффективность применений макро- и микроэлементов проводилась ilo совокупным затратам энергоресурсов на возделывание культур п накоплению потенциальной энергии в урожае основной побочной продукции (С.И. Базаров и др., 1983; В.В. Коринец и др., 198 5).

Данные результатов исследований подвергались математической обработки с вычесленнем средней и ее ошибки по Г-Н. 3айцеву(1973), а также методом дисперсионного и корреляционного анализа по БЛ. Доспехова.1985).

Возделованне данной культуры проводили на базе серийной техники и современных технологий Ульяновской области. В авфтореферате приводятся данные по наиболее характерным вариантам.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

I. Влияние микроэлементов на систему фнзнолого-бнохимнческих процессов в семенах яровой пшеницы

1.1. Влияние микроэлементов на параметры прорастания

Предпосевная обработка семян микроэлементами оказывает положительное влияние на энергию . прорастания, лабораторную всхожесть, силу роста семян. Результаты опытов показали, что совместная обработка молибденом и марганцем, а также молибденом, марганцем и медью в большей степени увеличивают энергию прорастания на 4,8-5,6%, лабораторную всхожесть на 5,6-5,9%, силу роста на 8.1 %.

Под влиянием микроэлементов увеличивается длина ростков, зародышевых корешков, происходил" более интенсивное накопление в них сухой и сырой массы. Это очень важно при прорастании семян яровой пшеницы в неблагоприятных условиях, следовательно, по нашим исследованиям можно прогнозировать о более интенсивном росте и развитии растении в полевых условиях. Количество зародышевых корешков под влиянием микроэлементов не изменяется, в связи с генетическими признаками.

Проведенные исследования показали, что микроэлементы повышают полевую всхожесть яровой пшеницы при различных погодных условиях на обоих фонах выращивания.

Активизация ростовых процессов в лабораторных и полевых условиях прявляется особенно при совмемтной обработке молибденом и марганцем. Установлена положительная корреляция лабораторной всхожести с полевой (г=0,62-0,85), м энергией прорастания (г=0,72-0,84).

Таким обраазом, стимуляция ростовых процессов под воздействием микроэлементов происходит как в лабораторных, так и в полевых, что очень важно при возделывании данной культуры в зоне рискованного

1йиП»ПАЛ1«П ТТвЛЛ#^"«»« ПОмСЛ/«и»Л.

1.2. Интенсивность дыхания семян при их прорастании.

'Активизация параметров прорастания предполагает изменение физнолого-биохимическнх процессов в семенах, источником энергии которых является дыхание. Взятые микроэлементы, участвующие в регулировании окислительно-восстановительных реакциях

биохимических процессах, повышают интенсивность дыхания обработанных семян (рис.1). Наибольший эффект повышения

2

1,5. 1 . 0,3

о , , : ..1,1; . . , 1 , , ... .1 , 1. . . . . . 3 , --.1 . I. . .1.1 , 1.1..... , 1.1. . ■ I

12345616 Микроэлемента

Рис.1. Влияние микроэлементов на интенсивность дыхания семян твердой яровой пшеницы, мг С02/1 г сухих семян за 1 час 1 - контроль, 2 - Мо, 3 - Мл, 4 - Си, 5 - Мо+Мп. 6 - Мо+Си, 7-Мл+Си, 8 - Мо+Мп+Си

Капрсп, Н> № Си НяОл «нСи УЫМп*Си

Рис.2. Влияние микроэлементов на активность фермента амилазы в прорастающих семенах твердой яровой пшеницы, мг мальтозы/100 мг зерна

интенсивности дыхания семян наблюдается в вариантах совместной обработки молибденом и марганцем, а также молибденом, марганцем и медыо. То есть эти элементы при совместном использовании проявляют потепциоппрование на изменение энергетических процессов в семенах.

1.3. Активность аир амилазы в семенах при прорастании.

Параллельно с дыханием определяли активность аир амилазы, расщепляющая запасной крахмал в семени. В наших исследованиях выявлено, что предпосевная обработка семян молибденом и марганцем в сочетании, а также молибденом марганцем и медыо интенсивнее стимулирует а, [) амилазы и их суммарную активность (рис.2).

Предполагаем, что под воздействием микроэлементов и их сочетаний активизируются гидролитические процессы в семенах.

Установлена положительная корреляция ме;кду актшшостыо а и ¡1 амилазы и содержанием редуцирующих Сахаров в фазу кущения (г=0,88). Исследования показали, что энергия прорастания н лабораторная всхожесть положительно коррелируют с активностью а и ¡5 амилазы (г=0,78 и г=0,72).

Таким образом, исследования показали, что под влиянием микроэлементов происходит улучшение посевных качеств се.мян твердой тровой пшеницы, повышение интенсивности дыхания и активности аир змнлазы.

2. ВЛИЯНИЕ МАКРО- И МИКРОЭЛЕМЕНТОВ НА ФИЗИОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ.

2.1. Влияние макро- и микроэлементов на динамику азота, фосфора и

калия и активность питратредуктазы в различных органах яровой

пшеничы

Факт увеличения биомассы и урожая основной продукции кроме ктивизации метаболических процессов происходит за счет повышения отребления элементов минерального шггания. Проведенные сследования показали, что микроэлементы особенно при совместном спользоваиии молибдена и марганца, а также молибдена марганца и еди в большей степени повышают содержание азота в листьях в фазу :ходов на обоих фонах выращивания. Под влиянием микроэлементов роявляется активная их роль в асссимнляцин азота. Более высокое :воение азота молодыми растениями объясняется большим количеством :лков, идущих на построение тканей растений.

В фазу молочной спелости происходит снижение азотистых соедипеий как и листьях так и в стеблях вследствии более интенсивного отгока в репродуктивные органы. Следует отметить, что отток азотистых соединений из вегетативных органов не совпадает с поступлением их в генеративные. Это происходит вследствии обильных осадков и перепадов температур в период созревания. Интенсивный отток азотистых соединений из листостебельной биомассы в генеративные органы яровой пшеницы под воздействием микроэлементов и их сочетаний создаст предпосылки для наибольшего накопления белка в зерне, так как решающим фактором высокобелковое™ у зерновых культур сопряжена прежде всего с высоким оттоком азота из вегетативных органов в зерно (А.Н.Павлов, 1974; Johnson е.а., 1969). Под воздействием используемых микроэлементов, особенно от совместной обработки молибденом и м-ц^ганцем происходит более усиленное восстановление нитратных соединений в зерне, что связано с активностью нитратредуктазы.

Взятые дтя исследования микроэлементы обусловливают высокую активность шггратрецуктазы. Более интенсивная активность нитратредуктазы наблюдается при совместной обработке молибденом и марганцем, молибденом марганцем п медыо. В данных вариантах па неудобренном фоне в течении вегетации активность нитратредуктазы в листьях увеличивается по отношению к контролю в 1,16-1,18 раза, а на неудобренном в 1,1-1,2 раза. Установлена корреляционная связь мезду активностью нитратредуктазы и содержанием азота в листьях яровой пшеницы (г=0,61-0,81).

Результаты наших исследований свидетельствуют о том, что обработка семян молибденом и при совместном его использовании с марганцем, марганцем н медью вызывает изменение содержания фосфора в органах яровой пшеницы. Однако следует отметить, что тенденция накопления фосфора в растениях яровой пшеницы аналогично накоплению азота. Следовательно микроэлементы оказывают положительное влияние на активацию фосфорного обмена.

На изменение содержания калия в растениях микроэлементы не оказывают влияния в течении вегетации. Наименьшее его содержание в органах яровой пшеницы наблюдается в фазу молочной спелости на обоих фонах выращивания. Уменьшение содержания калия в растениях к концу вегетации связано с тем, что он находится в ионной форме, не связан с органическими соединениями. Также потери калия происходят вследствии передвижения питательных веществ к концу созревания.

Таким образом, совместная обработка молибденом и-марганцем, молибденом марганцем и медью оказывает более существенное влияние на азотно-фосфорный обмен и активность нитратредуктазы но сравнению с контролем и другими микроэлементами н их сочетаниями.

2.2. Динамика редуцирующих Сахаров в растениях яровой пшеницы.

Метаболизм углеводов и их содержание в растениях яровой пшеницы имеет большое значение для роста и развития. Однако до настоящего времени мало известно о том, что происходит после адсорбции микроэлементов в течении вегетации, усграняются ли изменения в углеводном обмене растений, вызванные их влиянием. Изучение онтогенетических изменении в содержании углеводов в растениях яровой пшеницы было необходимо с целыо физиологического объяснения влияния микроэлементов синергистов па изменение продуктивности данной культуры. Из показателей, характеризующих углеводный обмен, мы остановились на изучении влияния микроэлементов на содержание редуцирующих Сахаров.

Исследования показали, чго наибольшее содержание редуцирующих Сахаров наблюдалось в фазу кушения. Совместная обработка молибденом и марганцем, молибденом марганцем и медыо способствовала увеличиличению содержания Сахаров в большей степени по сравнению с другими микроэлементами и их сочетаниями па обих фонах выращивания. Это пронеходит.по-видимому, ' вследствии интенсивного гидролиза крахмала в семенах при прорастании и активизации фотосинтетическон деятельности растений под воздействием микроэлементов и их совместного действия. В последующие фенофазы яровой пшеницы происходит снижение содержания моносахаров в связи с переходом в более сложные сахара и оттоком их в репродуктивные органы. Следует указать, что образовавшиеся углеводы в процессе фотосинтеза не накапливаются в тканях растений, а используются на протекающие более интенсивные ростовые процессы и синтез белковых соединений. Установлена положительная корреляция между содержанием редуцирующих Сахаров в фазу кущения и белком в зерне.(г=0,80-0,96).

Таким образом, анализ полученных данных подтверждает ранее замеченную закономерность о всестороннем влиянии микроэлементов на активизацию фнпиоппго-б::сх:::.:;г;ссх»1л процессов. В свою очередь биохимические изменения в листьях, стеблях и в растении в целом приводит к повышению продуктивности и качеству продукции, что может быть связано с интенсификацией поступления и передвижения азота и фосфора, редуцирующих Сахаров и активности шпратредуктазы.

2.3. Влияние макро - и микроэлементов на рост, развитие и продуктивность фотосинтеза яровой пшеницы

Влияние макро - и микроэлементов, условия внешней среды влияют ■ на продукционный процесс яровой пшеницы (ИЛ.Тарчевскнн, 1977; В.И. Чиков, 1987).

В наших исследованиях наступление фенофаз и продолжительность вегетации в полевых опытах зависали в большей степени от метеоусловий. В 1993 г. вегетационный период яровой пшеницы составил 100 дней, в 1994 г. 120, а в 1995 г. 91 день.

Одним из наиболее подвижных показателен роста является развитие листовой поверхности. Следовательно, приемы ускоряющие размеры ассимиляционного аппарата, являются главным средством повышения урожайности. В среднем за 1993...1995 гг. на удобренном фоне площадь листьев в 1,16-1,22 раза была выше по сравнению с неудобренным фоном. Наименьшая ассимиляционная поверхность листьев за вегетацию яровой пшеницы была в 1995 г. в связи с засухами и суховеями. Под влиянием микроэлементов происходило увеличение площади листьев в фенофазах: кущения, трубкования, колошения. В фазу молочной спелости происходило уменьшение ассимиляционного аппарата из-за более шггенсивного оттока ассимнлятов в репродуктивные органы, то есть происходит волнообразный характер стимуляции ростовых процессов, особенно в вариантах при совместной обработке молибденом и марганцем, молибденом марганцем и медыо на обоих фонах выращивания.

Накопление сухого вещества является одним из основных показателей интенсивности роста растения. Содержание сухого вещества по годам исследований различалось между собой. Наименьшей прирост сухой биомассы было в 1995 г. из-за засухи в течении вегетации. Увеличение ассимиляционного аппарата и активизация физиолого-бнохнмнческнх процессов под влиянием микроэлементов сопровождалось накоплением сухого вещества. Наиболее это выражено в вариантах при совместной обработке молибденом и марганцем и молибденом марганцем и медыо.

Установлена тесная связь между ассимиляционной поверхностью листьев и накоплением сухого вещества в растениях яровой пшеницы (г=0,89-0,98).

Па процессы роста влияет фотосшгтетнческая деятельность растений. Проведенные исследования показали, что под действием макро- и микроэлементов происходит увеличение чистой продуктивности фотосшггеза (ЧПФ). Совместная обработка молибденом и марганцем, молибденом марганцем и медью повышала ЧПФ в большей степени на обоих фонах выращивания. В благоприятные годы для возделывания яровой пшеницы под влиянием данной обработки ЧПФ была выше ко1Гфоля в среднем на неудобренном фоне на 0,91-1,25 г/м2 за сугки, а с макроэлементами 1,48-1,69 г/м2 за сутки. В экстремальных условиях ЧПФ при совместной обработки молибденом и марганцем была выше контроля соответственно на 2,65 г/м2 за сутки н па 5,44 г/м2 за сутки.

Установлена прямая зависимость между ЧПФ и накопления сухого' вещества (г=0,78-0,97), между ассимиляционной поверхностью листьев и ЧПФ (г=0,75-0,92). В экстремальном 1995 г. корреляционная связь между этими показателями уменьшается из-за неблагоприятных климатических условии.

Таким образом, под воздействием предпосевной обработки семян микроэлементами происходит, усиление процессов роста и развития яровой пшеницы. При совместной обработке микроэлементы интенсивнее активизируют фотосшпетическую деятельность растений при различных погодных условиях, что очень актуально в условиях неустойчивого увлажнения лесостепи Поволжья.

2.4 Влияние макро-, и микроэлементов па урожайность и качество зерна твердой яровой пшеницы.

Интегральным фактором физнолого-биохимических процессов !и::ыется урожайностъ.Усиленне ростовых процессов в конечном итоге влияет па урожайность. Установлена корреляционная связь между толевой всхожестью и урожайностью (г=0,50-0,80), с ассимиляционной поверхностью листьев (г=0,70-0,97), с содержанием сухого вещества 'г=0,71-0,98), с чистой продуктивностью фотосинтеза (г= =0,58-0,96). Из тайных, представленных в табл.1 видно, что совместная обрабогка молибденом и марганцем, молибденоммарганцсм и медью в большей ггепени повлияла на урожайность по сравнению с другими вариантами. В :редпем за ¡993... 1994 1т. при совместной обработке семян молибденом и .шрганцем прибавка в урожайности по сравнению с контролем составила 1,43 ц/га, коэффициент взаимдействия 0,35, а на удобренном ¡оответственно 4,16 и 0,35. Синергизм действия пе изменяется на обоих ¡юнах выращивания яровой пшеницы. При взаимодействии этих солей с тедыо урожайность повышается на 5,06 ц/га коэффициент взаимодействия ),14, а на удобренном соответственно на 4,68 и 0,05. С добавлением меди : сочетанию молибдена и марганца взаимодействие микроэлементов шгжается. В ласутттнтч.м" 1995 г. проявляли

иггагонистнческии характер взаимодействия. От совместной обработки юлнбденом и марганцем урожайность повысилась ио отношению к :онтрогао на неудобренном фоне на 2,5 ц/га, коэффициент взаимодействия |,49, а па удобренном на 3,62 ц/га, коэффициент взаимодействия 0,75. -ледует отметить, что на удобренном фоне взаимодействие ипсроэлемеитов выше, вследствии усиления физиологического действия юкроэлементов при засухе.

Наряду с урожайностью микроэлементы повышают качество зерна вердон яровой пшеницы (табл. 2). Под влиянием микроэлементов на еудобрепиом фоне происходило увеличение белка, клейковины, степени

Таблица ••/

Влияние макро- и микроэлементов на урожайность яровой пшеницы., ц/га

Фон Микроэлементы, 1993 г. среднее по 1 фактору

К Мо Мп Си Мо+Мп Мо+Си Мп+Си Мо+Нп+Си

почва 12,6 14,15 13,73 13,93 16, 68 15,2 15,4 17,25 14,87

НнгР^оКбз 25,63 26, 38 26,35 25,7 28, 65 27,73 27,8 28,35 27,07

среднее по факторам 19,11 20,26 20, 04 19,81 22, 66 21, 46 21, 6 22,8 20, 97

НСРо5=2,23 -для частных средних; КС?о5=1/58 - 2 фактора НСРо'-О, 7 9

1994 г. .

почва 31, 93 33, 68 33,3 33, 48 36,7 35,75 35,13 37,3 | 34,66

N142^70^63 39,8 41, 95 41,53 43,2 45, 1 44, 68 43, 9 46,45 [ 43,33

среднее по факторам 35,86 37,81 37, 41 38, 34 40, 9 40,21 39,51 41,88 1 38,99

НСРо531 / 8 - для частных средних; КСР05=1,28 - 2 фактора ) НСР05=0, 64

1995 г. .

почва 8,58 10,1 8,33 11,08 9,52

N1^70^63 12,08 13,8 11,28 15,7 13,21

среднее по факторам 10,33 11, 95 9,8 13,39 11,37

НСРо5=1/82 - для частных средних; КСР05=1/29 - 2 фактора - ■ ■ — ........- -..... НСР05=0,91

гидратации клейковины, стекловндностп. Самый высокие показатели качества зерна были в вариантах при совместной обработке молибденом и марганцем, а также молибденом марганцем и медыо. Установлена положительная корреляция между урожайностью и содержанием белка в зерне (г=0,84-0,96).

Таким образом, макро- и микроэлементы являются факторами повышения урожайности и качества продукции. Наилучший эффект-проявляется при совместной обработке молибдена и марганца, а также молибдена, марганца и меди на различных фонах выращивания.

3.ЭКОНОМИЧЕСКАЯ II ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРИМЕНЕНИЯ МАКРО- И МИКРОЭЛЕМЕНТОВ Б ТЕХНОЛОГИИ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ.

3.1. Экономическая оценка применения макро- и микроэлементов в технологии яровой пшеницы.

Экономическая оценка по наибольшему взаимодействию микроэлементов показала, что совместная обработка молибденом и марганцем рентабельна. В этом варианте уровень рентабельности на неудобренном фоне выше контроля на 42,2%, а на удобренном на 7,9%. Совместное применение микроэлементов существенно повышает эффективность использования минеральных удобрений в технологии яровой пшеницы.

3.2. Энергетическая оценка применения макро- и микроэлементов в технологии яровой пшеницы.

Энергетическая оценка гю наибольшему взаимодействию микроэлементоп показала, что совместная обработка молибденом и марганцем способствовала ляибопиисуу яч^ффпцисшов

энергетической эффективности производства зерна и биомассы яровой пшеницы. В данном варианте коэффициент энергетической эффективности производства зерна на неудобренном фоне составил 1,28, а па удобренном 1,09. Взаимодействующий эффект при совместном применении микроэлементов максимально повышает энергетическую эффективность производства зерна яровой пшеницы, что очень важно для энергосберегающего производства продукции растениеводства в рыночных условиях сельского хозяйства.

Таблица 2

Влияние макро- и микроэлементов на показатели качества зерна твердой яровой пшепццы Бсз^ьчукская 139 за 1993...1994 гг. %

Варианты

Белок

Сырая клейковина

Степень гидратации клейковины

К 12,37 24,87 266,16

Мо 12,91 26,59 289,47

Ми 12,69 26,35 285,35

Си 12,70 26,48 294,61

Мо+Мп 13,29 28,11 315,59

МонСи . 13,00 27,82 307,66

Мп+Си 12,95 27,89 308,60

Мр+Мп+Си 13,13 28,43 314,46

N142Р70К63 - 12,98 29,5 316,27

контр.

Фон+Мо 13,41 30,47 326,20

Фон+Мп 13,43 31,99 354,12

Фон+Си 13,18 31,02 340,05

Фон+Мо+Мп 13,77 32,75 364,48

Фон+Мо+Си 13,71 32,17 362

Фон+Мп+Си 13,22 32,27 359,55

Фон+Мо+Мп+Си 13,67 32,56 364,11

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В представленной работе установлено, что для направленного положительного изменения физиолого-биохимнческих процессов яровой твердой пшеницы с целыо получения наибольшего выхода продукции с наименьшими экономическими и энергетическими затратами большое значение имеет установление Т-заимодейсгвия элементов питания.

Предпосевная обработка семян микроэлементами усиливает интенсивность дыхания, обуславливает активность аир амилазы и активизирует росто; ые процессы на начальных этапах роста и развития. Обнаружена тесная взаимосвязь энергии прорастания, лабораторной всхожести с активностью аир амилазы (г=0,78, г=0,72), т.е. под влиянием микроэлементов происходит улучшение посевных качеств семян. Стимуляция прорастания семян и перераспределение питательных

веществ из эндосперма в другие части проростков на самых ранних этапах онтогенеза сохраняется и позже, что проявляется в увеличении густоты стояния, площади листьев, содержание сухого вещества и т.д. Установлена положительная корреляция между энергией прорастания и полевой всхожестью (г=0,72-0,84), между лабораторной и полевой всхожестью (г=0,62-0,85). Усиление ростовых процессов происходит в течение всей вегетации яровой пшеницы. Прослеживается прямая зависимость между ассимиляционной поверхностью листьев и чистой продуктивностью фотосшпеза (г=0,75-0,92), между ассимиляционной поверхностью листьев и содержанием сухого вещества (г-0,89-0,98), меэкду чистой продуктивностью фотосинтеза и содержанием сухого вещества (г=0,78-0,97).

В листьях яровой пшеницы по мере их роста возрастает количество сухого вещества и увеличивается чистая продуктивность фотосинтеза. Зги процессы влияют па интенсивность фотосинтетической деятельности, а следовательно, и на продуктивность данной культуры.

При равном плодородии почвы обработанные семена лучше используют питательные вещества, в связи с этим усиливается фотосинтетическая деятельность растений. Предпосевная обработка семян вызывает весьма интересные изменения в характере обмена питательных веществ в растениях яровой пшеницы, что выражается в интенсивной мобилизации общего азота и фосфора в начальный период роста и развития и их оттоком в момент созревания. Аналогичный характер происходит п с содержанием редуцирующих Сахаров в растениях яровой пшеницы. Полученные данные свидетельствуют о связи активности ннтратредуктазы и уровнем обеспеченности минеральными веществами и' микроэлементами. Поглощение азота и активность фермента ннтратредуктазы в листьях яровой пшеницы по феиофазам имеют сходный характер. Установлена корреляционная взаимосвязь между активностью ннтратредуктазы и содержанием азота в листьях исследуемой культуры по феиофазам (г=0,ь-0,8). Обработанные семена не приводят к изменению количества калия в растениях данной культуры в течение вегетации.

Выявлено, что между динамикой важнейших элементов питания и содержанием белка в зерне существует определенная зависимость. Установлена прямая зависимость между содержанием азота в фазу всходов и белком в зерне (г=0,73-0,74), а также между фосфором в эту фазу и накоплением белка в зерне (г=0,71-0,81). Рассматривая динамику редуцирующих Сахаров, установлена связь между содержанием углеводов в фазу кущения и белком в зерне (г=0,8-0,96), а также между активностью аир амилазы и содержанием сахара в фазу кущения (г^О.ВЗ). Активность ннтратредуктазы, имея тесную взаимосвязь с макро- и микроэлементами, способствовала повышению накопления белка в зерне. Анализ

полученных данных подтверждает ранее замеченную закономерность о всестороннем влиянии микроэлементов на активизацию физиолого-биохимических процессов в растениях данной культуры.

Полученные нами данные показывают, что изменение некоторых сторон метаболизма и усиление ростовых процессов в конечном итоге сказывается и на урожайность, так как она является интегральным фактором всех фнзнолого-биохимнческих процессов в течение онтогенеза. Обнаружена положительная корреляция полевой всхожести с урожайностью (г=0,5-0,81), между ассимиляционной поверхностью листьев и урожайностью (г=0,70-0,97), между содержанием сухого вещества и урожайностью (г=0,71-0,98), а также чистой продуктивностью фотосинтеза с урожайностью (г=0,58-0,96).

Улучшение минерального питания с применением микроэлементов является одним из главных факторов в повышении урожайности. Для определения взаимодействия между микроэлементами выведена формула, показывающая взаимодействие эффектов. В ходе исследований установлено самое высокое взаимодействие в сочетании молибдена с марганцем на обоих фонах выращивания. На неудобренном фоне коэффициент взаимодействия данных микроэлементов колеблется от 0,350,49, а на удобренном от 0,35-0,75. Добавление меди к данному сочетанию снижает коэффициент взаимодействия на неудобренном фоне до 0,14, а на удобренном до 0,05.

В вариантах сочетанного взаимодействия молибдена и меди, марганца и меди коэффициенты взаимодействия невысокие по сравнению с сочетанной обработкой молибденом и марганцем.

Наряду с повышением урожайности взаимодействующей эффект между элементами питания положительно сказывается и на качестве зерна. За счет интенсивной активности нитратредуктазы, фотосинтетической активности, азотного обмена повышается содержание белка в зерне и уменьшается содержание нитратов, повышая биологическую полноценность зерна. В наших исследованиях прослеживается взаимосвязь между' урожайностью и белком в зерне (г=0,84-0,96). Под воздействием Микроэлементов повышается стекловндностъ, содержание клейковины и степень ее гидратации. Самое высокое содержание этих показателей на фоне минеральных удобрении в вариантах совместного использования микроэлементов, особенно в вариантах молибдена с марганцем, а также молибдена, марганца и меди.

Результаты экономической и энергетической эффективности с применением макро- и микроэлементов показали, что микроэлементы усиливают эффективность применения минеральных удобрений при возделывании данной культуры, что очень важно для производства продукции растениеводства в рыночных условиях ведения сельского хозяйства. Наибольший энергетический и экономический эффект

достигается в вариантах совместной обработки молибденом и марганцем, ■ молибденом, марганцем и медью.

Таким образом, исследованием влияния различных микроэлементов и их сочетании на активность ферментов, дыхания, фотосншетиче»,к)ю активность, изменения* в динамике питательных веществ, редуцирующих Сахаров урожайность и- качество зерна было показано, что наилучший физиологический эффект при. взаимодействии элементов питания наблюдается в- варианте сочстанной обработки молибденом и марганцем на обоих фонах выращивания. С учетом расчетов экономической, энергетической эффективности и рассмотрения фнзиолого-биохимичеекпх процессов при возделывании данной культуры кроме сочетапноЛ обработки молибденом и марганцем эффективно использовать можно и трехэлементную обработку молибденом, марганцем и медыо на обоих фонах выращивания.

ВЫВОДЫ

1. Под влиянием микроэлементов происходит увеличение энергии прорастания семян, лабораторной всхожести, силы роста , а также полевой всхожести па обих фонах возделывания.

2. Обработка микроэлементами вызывает в проростках семян яровой пшеницы активизацию фнзнолого-бпохнмпческнх процессов, повышая интенсивность дыхания и активность ферментов аир амилаз.

3. Макро - и микроэлементы способствовали активности фермента шпратредукгазы. . Активная интенсивность данного фермента позволяет повышать содержание белка в зерне и уменьшать количество шггратов, что имеет важное значение для оценки экологически чистой продукции и-биологиской полноценности зерна твердой яровой пшеницы.

4. Обработка семян молибденом и при совместном его использовании с марганцем, медыо вызывает изменение содержания фосфора в органах яровой пшеницы. Тенпенпия натпприна фосфора 2 растениях яровой пшеницы аналогична накоплению азота.

5. Под воздействием микроэлементов происходит увеличение листового аппарата, накопление сухого вещества и продуктивности фотосинтеза яровой пшеницы на обоих фонах варащивания.

6. Микроэлементы повышали урожайность данной культуры па фоне без удобрений от 1,2-5,0 ц/га, а фоне с удобрениями от 1,2-4,7 ц/га. Наиболее взаимодействующий эффект проявляется в варианте совместной обработки молибденом к марганцем с коэффициентами взаимодействия па фоне без удобрений Квз=0,35-0,49, а на удобренном Квз=0,35-0,75, в зависимости от года исследований.

7. Макро - и микроэлементы улучшают качество зерна твердей яровой пшеницы, повышая содержание белка, стекловидностн. клейковины и степени ее гидратации.

8. Результаты экономической и энергетической эффективности с применением макро- и микроэлементов показали, что микроэлементы способствуют эффективному использованию макроэлементов.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

В связи с тем, что под воздействием предпосевной обработки семян микроэлементами с учетом взаимодействия элементов питания интенсивнее активизируются физиолого-биохимическне процессы, увеличивается урожайность и улучшается качество продукции, можно рек ом сплавать сельскохозяйственным производствам и фермерским хозяйствам в лесостепи Поволжья на почвах с бедным содержанием исследуемых микроэлементов совместную обработку молибденом и марганцем. Кроме данного сочетания эффективно использовать можно и трехэлементную обработку молибденом, марганцем и медью. Концентрация растворов 0,5% в расчете 2 л на 1 ц семян за 16-18 часов до посева. Применение совместной обработки данными сочетаниями успешно можно использовать как на фоне естественного плодородия почвы, так и с применением минеральных удобрений.

МАТЕРИАЛЫ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ

1. Костин В.И., Исайчсв В А. Применение микроэлементов для повышения качества зерна яровой пшеницы. //Инфлист., Ульяновск, ЦНТИ, ЛЬ 32-94. 1994. -Зс.

2. Исайчев В А. Сиаер1етнческнй эффект макро- и микроэлементов на продуктивность и качество яровой пешницы. //Инф. лист., Ульяновск, ЦНТИ.ЛЫ 52-94, 1994. - Зс.

3. Исайчев В.А. Использование микроэлементов при возделывании яровой пешницы. //Тез. докл. конф. посвященной 50-летию КСХИ. Киров, 1994. С. 47-48.

4. Исайчев В.А., Крончев Н.И. Закономерности взаимодействия ионов между макро- и микроэлементами при выращивании твердой яровой пшеницы. //Тез. докл. межд. конф. посвященной 150-летию со дня рождения ПА. Костычева. Рязань, 1995. С. 59.

5. Исайчев ВА. Изучение действия макро- и микроэлементов на некоторые показатели продуктивности яровой пешницы. //Сб. науч. трудовУ СХИ .Улья 11,век, 1995.С.67-70.