Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ МОЛИБДЕНА И ЦИНКА НА ЗАСУХОУСТОЙЧИВОСТЬ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ МОЛИБДЕНА И ЦИНКА НА ЗАСУХОУСТОЙЧИВОСТЬ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ"

ЗЮ6Ц

На правах рукописи МД. ЗАХУРУЛ ИСЛАМ

ВЛИЯНИЕ МОЛИБДЕНА И ЦИНКА НА ЗАСУХОУСТОЙЧИВОСТЬ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ

Специальность 06.01.04 — агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук .

МОСКВА 1998

т

г

Работа выполнена в Московской сельскохозяйственной академии имени К. А Тимирязева.

Научный руководитель — кандидат биологических наук, доцент Верниченко И. В.

Официальные оппоненты- доктор биологических наук, профессор Новиков Н. Н.; кандидат биологических наук, доцент Вильяме М. В.

Ведущее предприятие — Всероссийский научно-исследовательский институт удобрений и агропочвоведения имени Д. Н. Прянишникова.

Защита состоится 16 ноября 1998 г. в К. . ^ час на

заседании диссертационного совета Д-120 35 02 в Московской сельскохозяйственной академии имени К А. Тимирязева.

Адрес: 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 49. Ученый совет МСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ МСХА.

Автореферат разослан

диссертационного совета

Ученый секретарь

Говорина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальности темы. На современном этапе развития земледелия одним из важнейших способов решения проблемы обеспечения продовольствием населения во всех странах является рациональное применение удобрений.

Ведущая роль в повышении продуктивности растений принадлежит азотным удобрениям, так как наиболее часто дефицит именно этого элемента тормозит увеличение урожая и улучшение его качества. Однако часто на достаточно высоком уровне применения макроудобрений их эффективность лимитируется недостатком отдельных микроэлементов (Школьник, 1974; Кабата Пендиас, 1989).

Наряду с дефицитом в питании выращиваемых культур азота и микроэлементов большие недоборы урожаев нередко обусловлены недостатком в почве влаги. С другой стороны, одним из факторов, повышающих засухоустойчивость растений, является, как известно, оптимизация питания сельскохозяйственных культур азотом и микроэлементами (Воуег, 1973; Генкель, 1976; Шматько, Шведова, 1977; Пухальская, 1997 и др.).

Несмотр* на определенные' уейехи в изучении агрохимической и физиологической роли отдельных микроэлементов в растениях, достигнутые в последние годы, вопросы о механизмах их участия в повышении засухоустойчивости культур остаются далеко не изученными.

В связи с этим решение данных проблем является актуальным для земледелия все большего числа стран в связи с глобальным потеплением климата на нашей планетге в последние годы, в том числе для России и Республики Бангладеш.

Ием ы задачи исследошаний. Целью данной диссертации являлось изучение действия азота, а также микроэлементов молибдена и цинка на продуктивность и засухоустойчивость растений яровой пшеницы.

В процессе работы основное внимание было уделено решению следующих задач:

-установить влияние различных способов применения испытанных микроэлементов на процессы прорастания, рост, развитие и конечную продуктивность двух сортов яровой пшеницы;

- выяснить влияние азота, молибдена и цинка на механизмы и степень устойчивости растений пшеницы к различной по интенсивности засухе: X У центральная- .

: НАУЧНАЯ бИЗт-ЮТЕМА

.М0СК.Л.'--'.чдемик ... им.

- изучить влияние выше названных микроэлементов на формирование репродуктивных органов пшеницы и эффективность азотных удобрений при различной водообеспеченности опытных растений,

- оценить характер влияния молибдена, цинка и азота на степень подавления в период засухи и восстановления в репарационный период показателей роста в связи с формированием продуктивности растений яровой пшеницы,

- изучить влияние применения азота, молибдена и цинка на качество получаемого пшеничного >ериа,

- проследить влияние внесения молибдена и цинка, а также почвенных засух, различающихся по жесткости, на накопление азота и его обмен в растениях яровой пшеницы,

- установить влияние изучаемых факторов на содержание, накопле-* ние и распределение в растениях пшеницы отдельных макро- и микроэлементов

Яд1 чиая новизна.

1. В результате проведенных полевых опытов в аридных условиях Саратовской области показана различная отзывчивость испытанных двух сортов твердой яровой пшеницы на предпосевную обработку семян микроэлементами молибденом и цинком

Внесение данных микроэлементов под Безенчукскую 139 практически не влияло на величину урожая зерна, но заметно повышало содержав ние в нем белка. В го время как при выращивании Светланы применение молибдена и цинка значительно увеличивало урожай зерна и в меньшей степени сказалось на его качестве, однако общий сбор под влиянием этих микроэлементов повышался в значительно большей степени у сорта Светлана, чем у Бсзенчукской 139.

2. Впервые изучено влияние молибдена и цинка на устойчивость растений пшеницы к засухам, различающимся по степени жесткости. Показано, что применение Мо и 7л снимало отрицательное влияние повышенной обеспеченности растений азотом на их засухоустойчивость, в результате чего уменьшались потери урожая зерна, вызванные почвенной засухой.

3. Применение юппса и особенно молибдена значитетьно увеличивало поглощение растениями пшеницы калия, причем максимальным тго увеличение было при водном дефиците, в результате чего, по-видимому, возрастала их засухоустойчивость.

Практическая значимость работы. Полученные экспериментальные данные можно использовать в качестве основы для разработки рекомендаций по внесению азотных и микроудобрений в засушливых условиях на обыкновенных черноземах и дерново-подзолистых почвах с целью снижения потерь урожая зерна различных сортов яровой пшеницы, вызванных почвенной засухой.

Апробаиия. Полученные экспериментальные данные, приведенные в диссертационной работе, были доложены на научных конференциях в Г.Пущино, г.Самарканде, а также на совместном заседании кафедры агрономической и биологической химии и лаборатории микроэлементов Московской сельскохозяйственной академии им.К.А.Тимирязева.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 2 статьи, в которых отражено основное содержание сделанной работы.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на ^"страницах машинописного текста, содержит 37 таблиц, 1 рисунок. Работа состоит из введения, 2 глав, основных выводов и рекомендаций производству, списка использованной литературы, включающего 309 наименований, в том числе зарубежных,

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во вдефениц обосновывается актуальность выбранной темы, сформулированы цель и задачи исследований. „

Обзор литературы - в данном обзоре рассмотрена и обсуждена литература по изучаемому 8 диссертации вопросу. В частности изложены современные сведения о биологических и сортовых особенностях питания растений яровой пшеницы, засухоустойчивости растений и физиологическом влиянии микроэлементов молибдена и цинка, а также ряд других вопросов.

Материалы и методы исследований. Для решения поставленных задач были проведены два михрополевых и три вегетационных опыта.

Микрополевые опыты проводились в 1991-1992 гг. в учхозе МСХА "Муммовское" Аткарского района Саратовской области на черноземе обыкновенном. , ' ". ;

Агрохимическая характеристика этой почвы представлена в табл.1. Площадь делянок составляла 4 м2, повторность - 4-кратная.

Таблица 1

Агрохимическая характеристика почв

Л»почвы Гумус по Тюри ну,% Лепсогндро-лизуемый азот Обменная кислотность Подвижные формы элементов питания

Р2О5 КгО Мо 1п

мг/кг класс рНкст. класс мг/кг класс мг/кг класс мг/кг класс мг/кг класс

1.Чернозем (полевой опьгг) 5,35 44Д III 5,6 V 60 III 100 IV 0,07 II ОД I

2. Чернозем (вегетационный опыт), 1991 г 5,55 83,9 IV 6 Л VI 65 III 110 IV 0,08 II 0,6 11

3 Дерново-подзолистая (вегетационн ый опыт 1992, 1993 гг) 2,50 62,0 IV 5,8 V 150 IV 172 V 0,09 II 0,5 II

Вегетационные опыты 1991-1993 гг. проводили на базе вегетационного домика хафедры агрономической и биологической химии МСХА. Использовали, пластмассовые сосуды Вагнера емкостью 5 кг абсолютно сухой почвы.

В 1991 г, использовали чернозем обыкновенный из учхоза "Муммовское". Агрохимическая характеристика этой почвы представлена в табл. 1 (почва № 2).

В 1992 и 1993 гг. для вегетационных опытов использовали дерново-подзолистую почву с полевой станции МСХА, агрохимическая характеристика которой представлена в табл. 1 (почва № 3). .

Микроэлементы в полевых и вегетационных опытах вносили путем предпосевной обработки семян из расчета 10 г молибдена и 15 г цинка на 100 кг семян. Расход растворов соответствующих солей (ЫНчМоСЬ и гпБСЬ) составлял 2% от веса семян. Контрольные варианты обрабатывали только водой. Макроэлементы питания вносили в общепринятых дозах. .. _ ,

Для моделирования полевой засухи в условиях вегетационных опытов в критический для растений в отношении увлажнения период (Сказкин, 1971), начиная с VI этапа органогенеза (начала выхода в труб-■ ку) на части сосудов создавалась искусственная засуха путем прекращения полива растений. После достижения коэффициента завядания, полив сосудов с растениями возобновлялся в варианте - засуха 1, на части сосудов (засуха 2) дефицит воды был более жестким - в этих вариантах отлив растений начинался позже - через три дня после достижения коэффициента завядания. После засухи, а на контрольных растениях с начала вегетации до полной спелости растений влажность почвы поддерживалась на оптимальном уровне, т.е. 70% от полной полевой влагоем-кости. Повторность опытов при учете урожая 4-кратная.

Все исследования, учеты, наблюдения, химический анализ растений и почвы проводили по общепринятым на кафедре агрономической и биологической химии МСХА методикам.

Статистическую обработку результатов учета урожайности и некоторых анализов проводили на ЭВМ дисперсионным методом по методике Б. АД оспехова (1985). ;

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Изучение влияния обработки семян микроэлементами (молибденом и цинком) на различные физиологические процессы, происходящие на начальных этапах развития, что, по нашему мнению, поможет во многом прояснить механизмы их действия на повышение засухоустойчивости опытных растений, а также их влияние на процессы формирования продуктивности яровой пшеницы

В условиях лабораторных опытов было показано положительное влияние предпосевной обработки семян молибденом и цинком на энергию и скорость прорастания семян яровой пшеницы Причем положительное действие этих микроэлементов зависело от их концентрации, оптимум для раствора цинка составлял 5%, а для молибдена - 2%

Обработка семян микроэлементами, как известно, за счет так называемого куркового эффекта обычно оказывает заметное влияние на различные стороны обмена веществ молодых растений, в результате чего существенно возрастает их устойчивость к неблагоприятным внешним воздействиям, в частности, к засухе Это может объяснить механизмы повышения засухоустойчивости растений, в результате которой значительно снижаются потери конечной продуктивности растений от водного стресса Это лучшее использование ранневесенних запасов в почве влаги, более экономное расходование воды в период вегетации, более быстрое восстановление растений после засухи в период репарации, а также рял других физиологических эффектов этого способа применения микроэлементов.

Показано, что обработка семян перед посевом растворами испытанных микроэлементов оказывала положительное влияние на характер роста растений яровой пшеницы с первых этапов развития. Было продемонстрировано, что растения, выросшие из семян, которые обрабатывались молибденом и цинком, опережали контрольные по темпам роста и накоплению биомассы (рис.!)

Использование микроэлементов молибдена и цинка обоими изучаемыми способами и при обработке семян, и при добавлении к азотной подьормке (вегетационный опыт 1991 г.) способствовало увеличению' ассимиляционной поверхности и массы надземных органов во все фазы развития растений пшеницы (рис 1)

б

Влияние молибдену и цинка на начальные механизмы прорастания яровой пгеккцы. Лосев: 3I.Cff.9J.

' "'Зе?СЯ.ОП1К,18£Гг:.. ' и г- -

Лю.и. ' И Отношение шэдади ассимиляции

к массе-ростков '/г)

Отношение

надэ. органов к корням^ . 20.08.9Ig

<0

72.08.91

Скорость роста ростков Сем/день) ' '12.001 /

6.08.91

' * V « « ^

ооо в о о

У растений пшеницы, подвергнувшихся воздействию засухи, существенно возрастала проницаемость мембран листьев верхнего яруса для электролитов, что свидетельствует о неблагоприятном влиянии водного стресса на физиологическое состояние опытных растений (табл 2)

Таблица 2

Влияние микроэлементов на водный статус листьев яровой пшеницы при засухах различной интенсивности, % (вегетационный опыт 1993 года)

Вариант Оводненность Водоудержи- вающая способность Проницаемость мембран для электролитов

Засуха I

N»5 ос. НгО 65,3 60,5 19,2

N05 о.с Мо 64,2 82,2 10,9

N«.3 о с. 7л 66,7 87,3 9,9

Им о с. НЮ 65,8 78,3 20,3

N1« о с. Мо 66,2 92,5 15,7

N1« о с. 7п 67,4 102,5 18,1

Засуха II

N«5 о с. НгО 59,9 61,3 25,6

N95 ос. Мо 60,8 73,1 24,5

N«5 о с. 7п 62,2 89,4 18,1

N10 ос. НгО 60,4 74.2 31.1

N20 о с. Мо 61,7 80,4 34.1

N10 о с. 7л 63,4 91,6 20,9

Сохранение проницаемости мембран для электролитов при дефиците воды является, как известно, тестом на засухоустойчивость растений. В наших исследованиях показано (табл.2), что у растений, выросших из семян обработанных перед посевом растворами молибдена и цинка, повреждения в проницаемости мембран, вызванные водным стрессом, были значительно меньшими. Так, при засухе I на низкой дозе азота (0,5. г/сосуд) они снижались практически в 2 раза ( с 19.2 до 9,9-10,9%), а на высокой дозе азота (2,0 г/сосуд) их защитное действие на этот показатель составляло около 20-25% (с 20,3 до 15,7-18,1%). При более жесткой почвенной засухе (засуха II) защитное действие молибдена на этот показатель исчерпывалось и сохранялось только при применении цинка, в этом

случае повреждение мембран снижалось на любом уровне обеспеченности азотом примерно на 30%. Установлено, что водоудерживающая способность листьев в условиях данного опыта в конце периода засух составляла на контрольных вариантах минимальные величины при низкой обеспеченности-азотом — около 61% при любой по интенсивности засухе. Повышение уровня обеспеченности азотом увеличивало водоудерживающая способность листьев опытных растений (табл.2).

Применение в предпосевную обработку семян молибдена и цинка вызывало существенное повышение водоудерживающей, способности растений пшеницы при почвенной засухе любой интенсивности и при любом испытанном уровне обеспеченности растений азотом. Так, например, этот показатель (табл.2) при применении микроэлементов возрастал на минимальной дозе азота при засухе I с 60,5 до 82,2-87,3%, при засухе II это увеличение составило с 61,3% до 73,1-89,4%. Подобное увеличение наблюдается и по другим вариантам опыта. Причем по своему положительному влиянию на водоудерживающую способность листьев применение цинка заметно превосходило влияние молибдена во всех испытанных случаях. . V

Влияние микроэлементов на продуктивность и качество различных сортов яровой пшеницы при дефиците влаги в условиях полевых опытов ' -3

Обработка семян яровой пшеницы в условиях полевых опытов в Саратовской области в неодинаковой степени влияла на продуктивность испытанных сортов (табл.3). Так, урожай Безенчукской 139 не изменялся при предпосевном смачивании семян раствором молибдена и цинка как при раздельном, так и при совместном их применении по всем годам проведения опытов. В то же время применение каждого из испытанных микроэлементов под Светлану увеличивало урожай зерна как при раздельном. Так и при совместном их использовании. Так, в 1991 г. прибавка урожая по данному сорту при этом составляла около 8 ц/га или 35%, а в 1992 г. 4,0-5,5 ц/га или 15-20% от фона (табл.3).

Следует отметить, что у сорта Светлана в условиях данных опытов повышение урожая было идентичным при использовании как молибдена. так и цинка, а также их смеси при заметной тенденции к большей эффективности обработки семян цинком.

Рассматривая влияние обработки семян яровой пшеницы солями микроэлементов молибдена и цинка на массу 1000 зерен, необходимо

Таблица 3

Влияние предпосевной обработки семян яровой пшеницы микроэлементами на урожай зерна

Полевые опыты 1991,1992 гг.

1991 год 1992 год Средний

за 1991-1992 гт

Сорт Вариант урожай, масса натура урожай, масса натура урожай, масса

ц/га 1000 зерна, г ц/га 1000 зерна, ц/га 1000

зерен,г зерен,г г зерен, г

Безенчуксхая Фон - N«P«>K60 18,8 33,9 740 18,6 34,1 738 18,7 34,0

139 Фон + о с. Мо 18,9 36,3 748 18,2 36,8 760 18,6 36,5

Фон + о с. Zn 19,7 41,7 750 20,0 35,1 780 19,8 38,4

Фон + 19,9 41,9 746 - - 19,9 41,9

о с (Mo+Zn)

4 HCPoj 1?8 2,5

Светлана ФОН-NmPwK« 21,9 38,3 732 24,2 39,0 730 23,0 38,6

Фон + o.e. Mo 30,1 41,3 740 28,2 40,2 735 29,2 40,8

Фон + о с. Zn 30,4 42,5 752 30,9 42,5 742 30,6 42,5

Фон + 30,5 42,8 - 746 - - 30,5 42,8

о с (Mo+Zn)

- НСРоз 2,0 2,8

отметить устойчивое положительное влияние этого приема на данный показатель во все годы проведения опытов для обоих сортов

При определении влияния применения отдельных микроэлементов, а также их сочетания на содержание в зерне и со поме пшеницы отдельных форм азота (табл.4), показано, что во все годы проведения опытов зерно и солома сорта Безенчукская 139 содержали больше общего и белкового азота, чем у Светланы, а содержание небелковых форм азота в зерне было, наоборот, больше у сорта Светлана

Таблица 4

Влияние молибдена и цинка на содержание различных форм азота в растениях яровой пшеницы

Сорт Вариант N общ, % N белк ,% N не- белк, % 1^нсбел Ыобш % Сбор белка, ц/га

зерно солома зерно

1991 год

Безенчукская контроль 3,56 0,67 3,35 0,21 5,9 3,60

139 о с Мо " 3,58 0,57 3,32 0,26 7,2 3.57

ос гп 3,56 0,49 3,53 0,14 3,8 3.96

о с Мо+о с Хп 3,78 0.70 3,68 0,15 3,3 4.17

Светлана контроль 3,37 0,44 2,98 0,39 11,6 3,72

о с. Мо 3,32 0,53 2,93 0,39 11,7 5,03

ос Хп 3,27 0,49 3,12 0,15 4.6 5,41

о с Мо+о С 2п 3,64 0,57 3.35 0,29 8,0 5,82

1992 год

Безенчукская контроль 3,45 0,55 3,20 0,25 7,6 3,39

139 о с Мо 3,60 0,41 3,45 0,15 4,3 3,58

о с 7л 3,65 0,50 3,48 0,17 4.9 3,97

Светлана контроль 3,35 0,41 3,50 0,35 П.7 4,14

о с. Мо ЗД8 0,45 3,09 0,19 6.1 4,97

оса 3,40 0,50 2,95 0.45 15,2 5,80

Применение молибдена и цинка в засушливых условиях Саратовской области при выращивании Безенчукской 139 практически во всех случаях повышало содержание в зерне общего и белкового азота

и

(табл.4). У сорта Светлана этого не наблюдалось, положительное влияние микроэлементов , на, качество зерна отмечено лишь при их совместном применении. ,

: Расчет размеров общего сбора белка показал, что этот показатель был выше у сорта Светлана. Применение микроэлементов увеличивало сбор белка у Безенчукской 139 на 10-15%, а'у сорта Светлана в значительно большей степени — на 20-70% от фона (табл.4).

; - .. Влияние условий питяння и различной водообеспеченности

на продуктивность пшеницы в условиях вегетационных опытов

В диссертационной работе представлены результаты вегетационных опытов, проводимых в течение трех лет (1991-1993). В данной главе автореферата (ввиду его ограниченного объема) обсуждаются результаты только одного наиболее типичного 1992 года. •

Было показано (табл.3), что повышение уровня азотного питания путем увеличения дозы допосевного удобрения не сказалось на конечной товарной продуктивности пшеницы при оптимальном водообеспечении без применения микроэлементов. Это, по-видимому, связано с достаточно высокой исходной обеспеченностью почвы доступными соединениями азота (см. агрохимическую характеристику почвы). Однако на фойе применения обоих микроэлементов увеличение дозы азотных удобрений приводило к повышению урожая зерна и соломы и, следовательно, общей надземной массы. " *.."

При засухе увеличение уровня обеспеченности растений азотом отрицательно сказалось на урожае зерна яровой пшеницы (табл.5), но масса соломы при этом в большинстве случаев возрастала, »результате чего значительно снижалось соотношение зерна к соломе.

Самое заметное влияние на продуктивность растений яровой пшеницы из всех изучаемых факторов оказали условия водообеспеченности опытных растений в течение 7-10 суток критического периода.

' Искусственно создаваемая почвенная засуха после VI этапа органогенеза (выхода в трубку) резко снижала конечную продуктивность растений, хотя при достижении влажности устойчивого завдцания растения отливались до оптимальной влажности и до конца вегетации получали оптимальное количество воды, но последствия водного стресса были необратимыми. ■

Потери урожая зерна яровой пшеницы от почвенной засухи зависели от ее продолжительности. Более жесткая засуха 2 приводила к значительно большему повреждению опытных растений и, как следствие, к более сильному падению урожайности зерна по сравнению с засухой 1, которая была короче всего на трое суток (табл 5).

Таблица 5

Влияние внесения молибдена и цинка на урожай пшеницы и его структуру

1991 г.

Варианты опыта Зерно, Солома, Зерно Надземная

г/сосуд г/сосуд солома масса, г/сосуд

Оптимальный полив

Ми о.с. НгО 13,3 17,6 0.75 30,9

N05 о.с. Ъл 13,7 17,8 0,77 31,5

N0 5 О.с. Мо 13,2 15,5 0,85 28,7

N20 о.с. НгО 12.1 15,9 0.76 28,0

Иг о ос. Хп 17,6 25,4 0,69 43,0

N20 о.с. Мо 17,6 28,1 0,63 45,7

НСР05 3,2 4,5 - -

Засуха I

Ни о.с. НгО 11.1 14,4 0,77 25,5

N05 ос. Zn 10,6 15,3 0,69 25,9

N05 о.с. Мо 5,8 15,2 0,38 21,0

N2.0 о с. НгО 2,4 * 17,1 0,14 19,5

N2.0 о.с. 7.п 7,9 19,6 0,40 27,5

N20 о с. Мо 8,5 28,3 0,30 36,8

НСР05 2,1 3,8 - -

Засуха 2

N05 о.с. НгО 2,9 12,1 0,24 15,0

N05 о.с. 2л\ 2,0 13,3 0,15 15,3

N05 о.с. Мо 1,9 17,1 0,11 19,0

N20 ос. НгО 0,7 17,3 0,04 18,0

N20 осЪл 0,7 13,3 0,05 14 0

N20 о с. Мо 1.6 17,3 0,09 18,9

НСР05 0,4 3,5 - -

Снижение засухоустойчивости яровой пшеницы четко отмечалось при повышении уровня азотного питания опытных растений. Так, потери урожая зерна от засухи 1 при низкой обеспеченности растений азотом

составили около 2,2-3,1 г на сосуд (т.е. находилось на грани достоверности - табл.5). Увеличение дозы азота при набивке сосудов повышало эти потерн в несколько раз и урожай в этом варианте составлял всего 2,4 г по сравнению с 11,1 г зерна на сосуд при меньшей дозе азота. Аналогичная закономерность по влиянию уровня азотного питания на устойчивость растений пшеницы к водному стрессу наблюдалась и при более жесткой засухе 2, " . . , .. ,

При оптимальном поливе в условиях данного опыта обработка семян перед посевом микроэлементами молибденом и цинком не всегда приводила к достоверному увеличению урожая зерна. В этом случае эффективность обработки семян молибденом и цинком возрастала на фоне повышенной обеспеченности растений пшеницы азотом (табл.5).

Более устойчивый положительный эффект испытанных микроэлементов на продуктивность яровой пшеницы отмечался при нарушении условий водообеспеченности. Показано (табл.1), что обработка семян перед посевом как молибденом, так и цинком при последующей умеренной и жесткой засухе повышало урожай зерна пшеницы особенно заметно на повышенном азотном фоне, снимая отрицательное действие на засухоустойчивость опытных растений избыточного азотного питания. ;, * ~ Анализируя влияние изучаемых факторов на накопление растениями пшеницы соломы и общей вегетативной массы, можно отметить те же закономерности влияния засухи, уровня азотного питания и применения микроэлементов, что были установлены для зерна.

Показано, что как условия увлажнения в критический период, так и уровень обеспеченности растений азотом и микроэлементами не оказали существенного влияния на количество главных побегов выращиваемой яровой пшеницы. Что касается высоты растений, то она в условиях данного опыта практически не зависела от обеспеченности растений азотом и микроэлементами и снижалась при нарушении влагообеспеченности на VI этапе органогенеза, причем чем более жесткой была засуха, тем растения были более низкорослыми.'

Установлено, что нарушение водообеспеченности в критический период снижало урожай пшеницы как за счет ухудшений условий налива зерна, так и за счет снижения озерненности колосьев. Причем при увеличении жесткости засухи и уровня азота потери урожая обуславливались в большей степени за счет уменьшения числа зерен. ,

С другой стороны, повышение урожайности яровой пшеницы, показанное при использовании микроэлементов молибдена и цинка были

обусловлены при оптимальном поливе лучшим наливом зерна, а при засухах в основном за счет увеличения озерненности колосьев пшеницы.

Влияние условий питания азотом и микроэлементами, а также засухи на накопление растениями пшеницы макро- н микроэлементов

Показано, что относительное содержание азота в зерне яровой пшеницы изменяется в зависимости от изучаемых факторов в довольно широких пределах - от 1% до 3,5% и более. Так, ухудшение снабжения растений влагой повышает относительное содержание азота в зерне по всем вариантам и во все годы проведения опытов Это связано, по-видимому, с эффектом ростового разбавления, так как в этом случае всегда урожай или достоверно снижался или имелась стойкая тенденция к его снижению. Причем степень увеличения концентрации азота' в зерне зависела от жесткости засухи и была максимальной в случае засухи 2.

Влияние обработки семян перед посевом молибденом и цинком на относительное содержание в зерне азота было не столь заметным и зависело от ряда условий. Так, в 1992 году (табл 6) внесение микроэлементов в большинстве случаев повышало этот показатель, причем действие молибдена было более заметным и стабильным, чем влияние цинка Положительное влияние испытываемых микроэлементов на концентрацию азота в зерне яровой пшеницы возрастало при нарушениях водоснабжения выращиваемой культуры в критический для увлажнения период (VI этап органогенеза), что связано с повышением засухоустойчивости растений при их применении. Так, например, в 1992 году обработка семян молибденом повысила относительное содержание азота в зерне на минимальном азотном фоне при оптимальном увлажнении с 1,01% до 1.27%, при засухе 1 - с 1,35% до 1,91%, а при более жесткой засухе 2 с 1,42% до 2,56%. На повышенном азотном фоне положительное влияние как молибдена, так и цинка на этот показатель также было существенным. '

Применение микроэлементов молибдена и цинка путем обработки семян приводило также к повышению относительного содержания в зерне белка Причем в 1992 году это положительное влияние микроэлементов наблюдалось при любых условиях увлажнения и обеспеченности азотом, а в 1993 году лишь при оптимальном обеспечении влаюи во все периоды вегетации, при засухе в этом году повышение белковости отме-

чено только при применении цинка, и то только на минимальном азотном фоне. "

Подавляющая часть поступившего в зерно азота находилась в составе белковых молекул. Так, доля белкового азота составляла в большинстве случаев от 90 до 96% от общего.

Установлено, что применение как цинка, так и молибдена увеличивало общие размеры сбора белка зерном, особенно заметным это увеличение было при оптимальном водном режиме растений во все годы исследований.

Таблица 6

, Влияние условий питания и увлажнения на содержание основных , макроэлементов в яровой пшенице (%), вегетационный опыт 1992 г.

Вариант Увлажнение Зерно Солома

N Р2О5 К2О N Р2О5 КзО

N0.5 ос НЮ оптим. 1,01 0,91 0,20 0,24 0,22 1,01

засуха 1 1,35 1.33 0,27 0,26 0,20 2,88

засуха 2 1,42 1,35 0,17 0,53 0,17 3,98

N0.5 ОС г« оптим. 1.47 1.05 „ 0,25 0,17 0,15 1,29

засуха 1 1,39 1.08 ' 0,19 0,35 0,13, 3,84

засуха 2 2,27 1,11 0,22 0,57 0,17 3,90

N0.5 ос Мо . оптим. 1,27 1,06 0,31 0,28 , 0,18 1,93

засуха 1 1.91 1,34. 0,24 0,44 0,21 4,15

засуха 2 2,56 1,33 0,32 0,50 0,20 4,00

N1.0 осн2о оптим. 2,48 1,19 0,29 0,29 , 0,21 1.38

засуха 1. 3,12 1,34 0,46 0,49 0,20 3,00

засуха 2 3,71 1,64 0,67 0,74 0,17 3,47

N2,0 ос 7л оптим., 3,00 1,38 0,36 0,61 0,17 2,95

засуха 1 3,02 1,22 0,31 0,62 0,17 5,12

засуха 2 3,83 1,48 0,69 0,77 0,18 5,11

N2.0 ос Мо оптим. 3,00 1,26 0,50 0,60 0.17 2,55

засуха 1 3,64 1,56 0,58 0,73 0,18 6.96

засуха 2 3,64 1,45 |0,58 0,74 0,17 8,36

При засухах применение изучавшихся - микроэлементов, особенно молибдена, иногда не повышало сбора белка зерном, или даже снижало этот показатель.; Подобный эффект можно объяснить тем, что применение молибдена, заметно . стимулируя азотный обмен

растений, тем самым снижает засухоустойчивость пшеницы, что в условиях засухи приводит к повышенным потерям продуктивности растений (табл 5)

Касаясь влияния изучаемых факторов на относительное содержание в зерне яровой пшеницы фосфора и калия, можно отметить, что это оно было различным в отдельные годы проведения опытов

Показано, что относительное содержание калия в опытных растениях резко возрастало в условиях водного стресса И это увеличение было более резким при более жесткой засухе 2. Так, при засухе 1 концентрация калия в соломе возрастала с 1-2% при оптимальном увлажнении до 3-4% при нарушении водообеспечеиности на фоне минимальной дозы азота (табл 6).

Увеличение обеспеченности растений азотом также приводило к повышению относительного содержания в соломе калия, особенно при воздействии засухи. Это, по-видимому, связано с важным значением калия в повышении засухоустойчивости растений пшеницы

Применяемые в наших исследованиях микроэлементы, особенно молибден, заметно увеличивали размеры общего выноса яровой пшеницей из почвы и удобрений калия Причем положительное действие микроэлементов на этот показатель возрастало при повышении уровня обеспеченности растений азотом и при нарушении условий увлажнения. Другими словами можно сказать, что одним из механизмов повышения засухоустойчивости растений при обработке семян микроэлементами является, по-видимому, повышенное потребление и накопление опытными растениями калия - макроэлемента, который во многом определяет водный статус растительных клеток, а следовательно их устойчивость к стрессу, вызванному засухами (табл 6).

Но, как известно, для того чтобы растения полностью проявили свою потенциальную возможность в продуктивности, необходима оптимизация в поглощении других макро- и микроэлементов. С другой стороны, качество сельскохозяйственной продукции, в том числе и яровой пшеницы, кроме традиционных показателей (белок, клейковина и тд), зависит также и от элементного состава зерна.

В связи с этим нами изучалось влияние уровня применения минерального азота, обработки семян молибденом и цинком, а также обеспеченности растений влагой на содержание и вынос сформировавшимся зерном различных макро-, микро- и ультраэлементов Са, Ре, Си, 2п, Мп, РЬ, Сг и других.

Из отмеченных закономерностей наибольший интерес представляют, по нашему мнению, полученные данные по содержанию цинка (табл.7).

Таблица 7

. . Влияние условий питания и увлажнения на содержание и вынос Хп зерном пшеницы

Вариант Относительное содержание, мг/кг

уровень N. г/с • условия увлажнения о.с. НгО о.с. гп чо.с. Мо ,

1992 1993 1992 1993 1992 1993

0,5 полив 33,5 28,0 30,5 74,5 28,9 44,5

засуха 1 30,3 33,5 26,7 82.5 47,4 49,5

засуха 2 63,0 42,0 73,7 87,0 68,5 53,5

2,0 полив 34,5 53,5 54,6 76,6 45,6 68,5

засуха 1 39,6 59,0 53,6 129,0 58,3 70,0

засуха 2 80,4 65,5 66,4 130,5 71,1 74,0

Вариант'. • Вынос мкг/сосуд

уровень N. г/с условия увлажнения о.с. НЮ о.с. Хп о.с. Мо

1992 1993 1992 1993 1992 1993

0,5 полив - 432 423 417 1300 380 796

засуха 1 " 330 421 302 1220 290 673

засуха 2 - 240 294 184 796 100 433

2,0 полив 470 942 868 1510 .756 1250

засуха 1 71 656 440 2090 437 1120

засуха 2 48 432 46 1057 100 444

Так, предпосевная обработка семян цинком закономерно повышала как относительное, так и абсолютное содержание этого элемента в урожае. Размеры подобного увеличения выноса цинка зерном при обработке им семян не могут быть объяснены только тем количеством цинка, которое наносится на семена (около 100 мкг на сосуд). Для сравнения: увеличение выноса цинка зерном при этом составило, например на повышенной дозе азота в 1992 году, с 470 до 668 мкг, а в 1993 году - с 942 до 1510 мкг на сосуд, т.е. в несколько раз больше используемого для обработки семян количества. Все вышеизложенное позволяет нам сделать вывод, что предпосевное опрыскивание семян цинком приводит к до-

полнительному его использованию растениями из почвы Причем эта закономерность наблюдалась по большинству вариантов во все годы проведения опытов

Предпосевная обработка семян молибденом и цинком на фоне оптимальных условий увлажнения и минимальной дозы азога практически не влияла на абсолютные размеры поступления в зерно пшеницы остальных определяемых нами макро- и микроэлементов При максимальной обеспеченности растений пшеницы азотом н оптимальном поливе применение изучавшихся микроэлементов приводило к заметному увеличению накопления в зерне отдельных макро-, микро- и ульграэле-ментов. причем на вынос одних элементов большее влияние оказывало использование цинка, других - обработка семян молибденом

Влияние проведения обработки семян испытанными микроэлементами на вынос зерном отдельных элементов на фоне воздействия засух зависело от обеспеченности опытных растений азотом Установлено, что положительный эффект применяемых микроэлементов на абсолютные размеры их накопления в зерне возрастал при увеличении дозы азота, что, по-видимому, связано с влиянием молибдена и цинка на повышение засухоустойчивости яровой пшеницы

ВЫ ВОДЫ

1. Применение молибдена и цинка в предпосевную обработку семян увеличивало энергию прорастания семян и другие физиологические процессы в начальные фазы развитие растений В дальнейшем молибден, и особенно цинк приводили к улучшению водного статуса растений повышали водоудерживающую способность и снижали интенсивность транспирации, а также повреждения в проницаемости мембран при засухе.

2. Предпосевная обработка семян яровой пшеницы молибденом и цинком в условиях полевых опытов Саратовской области повышала урожай зерна сорта Светлана, не влияя на его качество, а при выращивании пшеницы сорта Безекчукская 139 улучшала только хачество зерна, не оказывая влияния на величину урожая.

3. Почвенная засуха в критический для растений период (в фазу выхода в трубку) значительно снижала продуктивность яровой пшеницы в основном за счет худшего налива зерна. Потери урожая зерна при засухе резхо возрастали при увеличении ее продолжительности и повышении дозы азотных удобрений.

4. Предпосевная обработка семян солями молибдена и цинка повышала засухоустойчивость яровой пшеницы, в результате чего уменьшалось повреждающее действие дефицита воды на урожай зерна. ■

5. Применение молибдена и. цинка улучшало качество зерна яровой пшеницы за счет повышения его белковости и увеличивало общий сбор белка. Особенно заметно этот,показатель возрастал под действием микроэлементов при оптимальном водоснабжении и засухе средней интенсивности.

6. Применение цинка и особенно молибдена значительно увеличивало /юглощение растениями калия, причем максимальным это увеличение было при засухе, в результате чего возрастала засухоустойчивость растений.

7. Положительное влияние молибдена и цинка на поглощение абсолютного количества отдельных макро- и . микроэлементов питания возрастало как при оптимальном увлажнении, так и при засухах на фоне повышенного азотного питания. .

8. Предпосевная обработка семян цинком приводила к значительному дополнительному использованию его растениями пшеницы из почвы. '

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Ислам Захурул, Верниченко И.В., Обуховская Л.В., Осипова Л.В. Влияние молибдена и цинка на гуродуктивность различных сортов яровой пшеницы при их выращивании в условиях Саратовской области // Докл. РАСХН. 1998.

2. Ислам Захурул, Верниченко И.В., Обуховская Л.В., Осипова Л.В. Влияние применения молибдена и цинка на засухоустойчивость яровой пшеницы //Докл. РАСХН. - 1998.

Объем 1 25 п л_Заказ 510_Тираж 100

Типография Издательства МСХА 127550, Москва, Тимирязевская ул, 44