Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние регуляторов роста на поступление макро- и микроэлементов, формирование урожайности и качества зерна озимой пшеницы в лесостепи Поволжья

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Влияние регуляторов роста на поступление макро- и микроэлементов, формирование урожайности и качества зерна озимой пшеницы в лесостепи Поволжья"

На правах рукописи

-- Р

а ог^

ПРОВАЛОВА Елена Викторовна

ВЛИЯНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА НА ПОСТУПЛЕНИЕ МАКРО - И МИКРОЭЛЕМЕНТОВ, ФОРМИРОВАНИЕ УРОЖАЙНОСТИ И КАЧЕСТВА ЗЕРНА ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В ЛЕСОСТЕПИ ПОВОЛЖЬЯ

Специальности: 06.01.04 - Агрохимия

06.01.09 — Растениеводство

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Саратов - 2009

003468743

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Исайчев Виталий Александрович Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Пронько Виктор Васильевич кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Трофимова Валентина Ивановна Ведущая организация: ГНУ «Ульяновский научно-исследовательский

институт сельского хозяйства»

Защита состоится «2Л> С?£~ 2009 г. ъ/О часов на заседании диссертационного совета 220.061.05 при Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова» по адресу: 410012, г. Саратов, Театральная пл., 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ»

Автореферат разослан « ?/» (? ^ 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор с.-х. наук, профессор

Пронько Н.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Озимая пшеница является ценной продовольственной культурой лесостепной зоны Поволжья. Несмотря на то, что почвенно-климатические условия для возделывания этой культуры в регионе являются относительно благоприятными, урожайность и качество зерна все еще остаются невысокими. Поэтому в настоящее время ведется поиск приемов повышения урожайности и качества зерна озимой пшеницы.

Научный и практический интерес в системе мер, направленных на повышение продуктивности сельскохозяйственных культур, представляет применение природных фитогормонов и их системных аналогов, так как они играют ключевую роль на всех этапах онтогенеза растений. Регуляторы роста усиливают ростовые процессы, повышают устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды, увеличивают урожайность и улучшают качество зерна (Кефели В.И, 1973, Пономаренко С.П., 1998, Кузнецов В.В., 2005).

В настоящее время созданы регуляторы роста нового поколения, в том числе мелафен и пирафен. Однако их действие на потребление и вынос питательных элементов, формирование урожайности и качества зерна озимой пшеницы в условиях лесостепи Поволжья практически не изучено.

Исследования проводились в соответствии с тематическими планами и программами Министерства сельского хозяйства РФ (№государственной регистрации 120.0600.149), а также по обычным программам и являлись составной частью плана научной работы Ульяновской ГСХА.

Цель и задачи работы. Целью исследований являлось изучение влияния предпосевной обработки семян регуляторами роста на поступление макро - и микроэлементов, формирование урожайности и качество зерна озимой пшеницы в лесостепи Поволжья.

В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:

- изучить особенности протекания физиологических и ростовых процессов в растениях озимой пшеницы под влиянием регуляторов роста;

- выявить влияние регуляторов роста нового поколения на показатели зимостойкости озимой пшеницы;

- изучить потребление и вынос макро - и микроэлементов;

- установить особенности роста и развития растений и изменение показателей фотосинтетической деятельности озимой пшеницы;

- определить урожайность и качество зерна в зависимости от предпосевной обработки семян мелафеном и пирафеном; .....

- дать энергетическую и экономическую оценку предпосевной обработке семян озимой пшеницы регуляторами роста. , •• Научная новизна. Впервые применительно к почвенно-климатическим

условиям лесостепи Поволжья изучено действие регуляторов роста нового поколения - мелафена и пирафена. Выявлено, что они способствуют увеличению адсорбирующей поверхности корней, содержания в органах растений озимой пшеницы макро - и микроэлементов и их потребления; уменьшению поступления из почвы тяжелых металлов. Установлено, что мелафен и пирафен способствуют лучшей фотосинтетической деятельности растений, устойчивости к неблагоприятным факторам среды, увеличению накопления большей биомассы, росту урожайности и улучшению качества зерна культуры по сравнению с синтетическим росторегулятором - гиббереллином.

Практическая значимость. Применительно к условиям лесостепи Поволжья предпосевная обработки семян озимой пшеницы мелафеном и пирафеном повышает урожайность на 8-11%, содержание белка в зерне - на 0,831,88%, количество клейковины - до 2,65%; рентабельность - на 36,17% при минимальных дополнительных затратах 22,54-29,19 руб/га.

Реализация результатов исследований. Предпосевная обработка семян озимой пшеницы регулятором роста нового поколения - мелафеном в концентрации 110"7% была внедрена в ООО «Сантера - Arpo» Старомайнского района, КФХ «Аметист» и ООО «Новая жизнь» Цильнинского района Ульяновской области на площади 870 га. При этом урожайность увеличивалась на 0,30,5 т/га, содержание клейковины в зерне - на 3%.

Апробация. Основные положения диссертационной работы апробированы и докладывались на Всероссийских научно-практических конференциях и семинарах-совещаниях: «Состояние исследований и перспективы применения регулятора роста растений нового поколения «Мелафен» в сельском хозяйстве и биотехнологии» (Казань, 2006), «Актуальные проблемы современных аграрных технологий» (Астрахань, 2007), «Молодежь и наука 21 века» (Ульяновск, 2007) и международных научно-практических конференциях - «Селекция и семеноводство озимых хлебов - результаты, методы, проблемы и пути их решения» (Ульяновск, 2007), «Проблемы и перспективы развития аграрного произ-

водства» (Смоленск, 2007), «Агроэкологическая роль плодородия почв и современные агротехнологии» (Уфа, 2008), «Актуальные вопросы аграрной науки и образования» (Ульяновск, 2008), «Экспериментальный мутагенез в биологии и селекции растений» (Киров, 2008).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Основные положения, выносимые на защиту:

— характер влияния регуляторов роста нового поколения - мелафена и пи-рафена, на содержание, потребление и вынос макро- и микроэлементов при выращивании озимой пшеницы на черноземе выщелоченном в лесостепи Поволжья;

- особенности изменения зимостойкости, ростовых процессов, фотосинтетической деятельности, урожайности и качества зерна озимой пшеницы при обработке семян регуляторами роста.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, предложений производству, библиографического списка (267 наименований, в том числе 56 иностранных авторов). Работа изложена на 174 страницах машинописного текста, содержит 23 таблицы, 17 рисунков, 30 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Условия проведения опыта и методика исследований

Полевые опыты закладывались в 2005-2008 гг. на опытном поле Ульяновской ГСХА. Повторность опытов четырехкратная с учетной площадью делянки 15 м2, размещение делянок рендомизированное.

Почва опытного участка — чернозем выщелоченный среднемощный мало-гумусный среднесуглинистый. Содержание гумуса 4,3 %. Обеспеченность подвижным фосфором повышенная, обменным калием высокая. Содержание Р2О5— 115, К20 - 139 мг/кг почвы. Содержание микроэлементов в почве опытного участка в мг/кг следующее: Мп-30, Мо-0,2, 2п-0,2, Си-0,19, Со-2,2, I— 2,9. Содержание тяжелых металлов в почве приведено в таблице 1.

Таблица 1 - Содержание тяжелых металлов в почве, мг/кг почвы

Показатель Тяжелые металлы

РЬ Сс1 N1 Сг

Почва опытного участка 16,1 1,50 42,0 50,0

пдк 32 3 85 100

Реакция среды в пахотном слое почвы слабокислая - рНс0Л. -6,1. Степень насыщенности основаниями составляет 96,9%, сумма поглощенных оснований 26,5 мг.-экв./ЮО г почвы.

Вегетационный период озимой пшеницы 2005-2006 гг. характеризовался недостатком влаги перед посевом, вследствие чего наблюдалась низкая полевая всхожесть. Зима отличалась резкими перепадами температуры, которая опускалась до -35°С. Устойчивый снежный покров установился 30 ноября, а 11 апреля снег полностью сошел с полей.

Период вегетации культуры 2006-2007 гг. был благоприятным для развития растений. Достаточное количество влаги в почве, а также оптимальная температура для осеннего роста в сентябре и октябре способствовали хорошей закалке растений перед уходом в зиму. В зимний период (декабрь-начало января) отмечались оттепели до 0°С, что отрицательно сказалось на сохранности пшеницы. Устойчивый снежный покров установился лишь 5 декабря, а снег сошел с полей 16 апреля, что оказало влияние на перезимовку растений.

Погодные условия 2007-2008 гг. отличались достаточно теплым осенним периодом, однако зимой наблюдались морозы до -32°С. Весной количество осадков было ниже среднемноголетних данных в 1,4-1,9 раза. Снежный покров установился 26 ноября, снег растаял в апреле.

Гидротермический коэффициент в 2005-2006 и 2006-2007 гг. составил 1,1, 2007-2008 гг.-1,0.

Объектами исследования являлись регуляторы роста — мелафен, пирафен и гиббереллин и озимая пшеница сорта Волжская К.

Мелафен - меламиновая соль бис (оксиметил) фосфиновой кислоты, относится к гетероциклическим и фосфорорганическим соединениям. Пирафен является аналогом мелафена. Молекулярная масса мелафена- 252,18, пирафе-на —251,18.

Схема полевого опыта включала 6 вариантов: 1. Контроль; 2. Гиббереллин; 3. Мелафен 1-10"7%; 4. Мелафен 1-10"8%; 5. Пирафен 1-10"7%; 6. Пирафен

ыо"8%.

Обработку семян проводили перед посевом из расчета 2 литра раствора на 1 центнер семян. На контроле семена обрабатывались водой, на опытных вариантах- рабочими растворами гиббереллина, мелафена и пирафена.

Агротехника на всех вариантах опыта применялась традиционная для данной природно-климатической зоны.

Основные и сопутствующие наблюдения' проводились в соответствии с общепринятыми методиками и ГОСТами. Фенологические наблюдения, определение густоты стояния растений, зимостойкости, сохранности к уборке проводили в соответствии с методикой государственного сортоиспытания (М, 1963), прирост биомассы - НИИСХ Юго-Востока, 1973. Энергию прорастания и всхожести определяли по ГОСТ 12038-84, ГОСТ 12041-82; степень набухания семян - по У. Руге в изложении O.A. Вальтера и др. (1957). Общую и рабочую адсорбирующую поверхность корней устанавливали методом Сабинина и Колосова. Показатели фотосинтетической деятельности растений - по методике A.A. Ничипоровича (1961). Содержание в почве азота определяли согласно ГОСТ -13496.4-93, подвижного фосфора - ГОСТ -26657-97, обменного калия -ГОСТ-30504-97. Микроэлементы определяли атомно-адсорбционным методом: марганец (ГОСТ-27997-88), цинк (ГОСТ-ЗО178-96), медь (ГОСТ-30178-96), йод — титраметрическим методом. Количество клейковины определяли по ГОСТ-13586.1-68, качество клейковины - на приборе ИДК-5М. Натура зерна по ГОСТ 10840-64. Тяжелые металлы в зерне определяли методом атомно-адсорбционной спектрофотомерии. Суммарный белок, аминокислотный состав определяли кислотным и щелочным гидролизом, далее на аминолизаторе LKB-4101. Оценка энергетической эффективности проводилась по по Е.И. Базарову, Е.В. Глинки (1983). Экономическую эффективность рассчитывали на основе технологических карт по системе натуральных и стоимостных экономических показателей с использованием нормативов и расценок, принятых для учхоза Ульяновской ГСХА. Данные результатов исследований подвергались математической обработке методами дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализов (Б.А. Доспехов, 1985, A.C. Пискунов, 2004).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

ВЛИЯНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА НА НАБУХАЕМОСТЬ II ПРОРАСТАНИЕ СЕМЯН ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ

Набухаемость семян озимой пшеницы. Поглощение воды семенами озимой пшеницы происходит неравномерно, активнее всего поступление воды наблюдается в первые четыре часа после намачивания, затем наблюдается лаг-фаза, в течение которой темпы набухаемости семян снижаются. Регуляторы роста способствовали усилению набухания. При этом в первый период максимальное поступление воды обеспечила обработка семян гиббереллином, кото-

рое превысило контроль на 4,4%. Через 48 часов лучшее набухание семян наблюдалось при обработке их мелафеном в концентрации превысившее контроль на 5,1%. Влияние гиббереллина и пирафена было практически одинаковым - они увеличили поступление воды на 4,3 и 4,0-4,4% соответственно.

Показатели прорастания семян. Под влиянием изучаемых регуляторов роста энергия прорастания повышалась в среднем на 10,0-14,0%, лабораторная всхожесть на 5,8-7,0%, полевая всхожесть - на 3,6-6,9%.

Обработка семян мелафеном и пирафеном более значительно влияла на энергию прорастания семян озимой пшеницы. Они увеличивали данный показатель на 4,0-8,0 % сильнее, чем гиббереллин. Менее выраженным и практически одинаковым было влияние изучавшихся регуляторов роста на лабораторную всхожесть. Наибольшая полевая всхожесть была получена при обработке семян мелафеном в концентрации 1*10~7%, она превысила контроль на 6,9%.

Наряду с энергией прорастания и лабораторной всхожестью особое значение имеет сила роста семян. Обработка семян регуляторами роста способствовала увеличению надземной массы проростков и массы корней в среднем на 9,6-22,9% и 1,9-9,9% по сравнению с контролем соответственно. Наибольшую надземную массу и массу корней имели проростки, выросшие из семян, обработанных мелафеном в концентрации 1»10'7 %, превышение над контролем составило 22,9% и 9,9%. Влияние обработки семян гиббереллином на данные показатели было ниже на 12,1% - 7,9% по сравнению с применением мелафена и пирафена.

Под влиянием регуляторов роста происходило увеличение удельной адсорбирующей поверхности корней. Наибольшие значения были отмечены на вариантах с обработкой семян пирафеном 1»10'8% и гиббереллином и составили для общей удельной адсорбирующей поверхности корней -672,77 и 664,91, рабочей - 333,12 и 332,67 см2 соответственно. Это на 17,58-16,22 и 8,35-17,73% выше, чем на контроле.

ВЛИЯНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА НА ЗИМОСТОЙКОСТЬ И ФОТОСИНТЕТИЧЕСКУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ

Накопление криозащитных соединений в растениях озимой пшеницы под действием регуляторов роста по фазам закаливания. В период первой фазы закаливания наибольшее количество свободных аминокислот в растениях накапливалось на вариантах с обработкой семян пирафеном в обеих концентрациях. Оно превышало контроль в среднем на 0,8%, вариант с примене-

нием гиббереллина - на 0,3% (рис.1). Во вторую фазу закаливания максимальное значение аминокислот также отмечалось на варианте с применением пира-фена и составляло 11,1%. Это на 0,95% выше контроля и на 0,5% выше, чем на варианте с применением гиббереллина.

Контроль Гиббереллин Мелафен Мелафен Пирафен Пирафен

Ы0"7% 1-Ю"8 % 1-10'7% ыо-8%

® 1 фаза закаливания И 2 фаза закаливания

Рис. 1. Накопление аминокислот в растениях озимой пшеницы под влиянием регуляторов роста, %

По мере снижения температуры в осенний период во все годы исследований наблюдалось увеличение в растениях озимой пшеницы содержание редуцирующих Сахаров (рис.2).

Контроль Гиббереллин Мелафен Мелафен Пирафен Пирафен Т10-7% Г10'8% 110"'% 110%

и 1 фаза закаливания 1112 фаза закаливания

Рис. 2. Влияние регуляторов роста на содержание редуцирующих Сахаров в растениях

озимой пшеницы, %

Наибольшее содержание редуцирующих Сахаров во вторую фазу закаливания наблюдалось на вариантах с применением мелафена 1*10"7% и гибберел-

9

лина и превышало контроль на 1,7 и 2,1 %.

Накопление осмолитов положительно сказалось на перезимовке озимой пшеницы (табл. 2). Таблица 2. Влияние регуляторов роста на зимостойкость озимой пшеницы

Вариант Количество перезимовавших растений, % Среднее

2005-2006 гг. 2006-2007 гг. 2007-2008 гг.

Контроль 66,4±1,6 79,7±2,5 74,8±1,8 73,6

Гиббереллин 78,3±3,3 80,4±4,1 75,2±2,2 78,0

Мелафен Ы0''% 85,6±2,4 86,0±1,9 77,6±3,1 83,1

Мелафен Ы0'8% 81,5±3,2 84,2±1,6 . 77,9±1,9 81,2

Пирафен М0"'% 83,6±2,4 86,8±2,8 77,3±2,5 82,6

Пирафен 1'10"8% 83,4±1,9 80,2±1,8 78,2±1,7 80,6

В среднем за годы исследований лучшую зимостойкость 83,1% обеспечивала обработка семян мелафеном в концентрации 1*10"7. Количество перезимовавших растений было на 9,5% больше, чем на контроле и на 5,1% — на варианте с применением гиббереллина.

Площадь листовой поверхности и фотосинтетический потенциал (ФП) озимой пшеницы. Под влиянием регуляторов роста происходило увеличение площади листовой поверхности озимой пшеницы. Наибольшее увеличение ассимиляционной поверхности отмечено на варианте с обработкой семян мелафеном в концентрации 1*10"7% (рис. 3).

Й

о

45,00 40,00 п. 35,00 « 2 30,00 25,00 о5 6 20,00 | н 15,00 § 10,00

кущение

выход в трубку

колошение

молочная спелость

БЭ Мелафен Н0'7% И Пирафен МО'8 %

® Контроль Н Гиббереллин

а Мелафен 1-Ю'8 % ЕЗ Пирафен 1-10 •'% Рис. 3. Влияние регуляторов роста на листовую поверхность озимой пшеницы в среднем за годы исследований, тыс. м2/га.

Предпосевная обработка семян регуляторами роста положительно сказалась и на объеме работы, выполняемой ассимиляционным аппаратом озимой

пшеницы. Наибольший фотосинтетический потенциал (ФП) получен при обработке семян мелафеном в концентации 1*10'7 %. В среднем за годы исследований он составил 1,485 млн. м2 дней/га и превышал контроль в 1,45 раз. ФП на вариантах с обработкой семян гиббереллином и пирафеном был также меньше соответственно в 1,20 и 1,07 раза.

Динамика накопления сухой биомассы озимой пшеницы. Под влиянием изучаемых регуляторов роста прослеживалась тенденция усиления накопления биомассы растений на протяжении всей вегетации озимой пшеницы (рис.4).

25,00

кущение выходе колошение молочная

трубку спелость

ЕЭКонтроль ИГиббереллин ВМелафен 1-Ю'7 %

ИМелафен 1-10"8% ИПирафен 110"7 % ЕПирафен МО"8 %

Рис. 4. Влияние регуляторов роста на накопление биомассы растениями озимой пшеницы (в среднем за годы исследований).

К фазе молочной спелости наибольшая масса культуры 21,74 т/га была накоплена на варианте с обработкой семян мелафеном в концентрации 1*10"7%. Это на 6,86 т/га (46,1%) больше контроля и на 3,49 т/га (19,1%) больше варианта с обработкой семян гиббереллином.

Чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ). ЧПФ в течение онтогенеза озимой пшеницы менялась (рис. 5).

Максимальной она была в период трубкование-колошение. В этот период наибольшие значения показателя 27,44-28,42 г/м2 отмечены на вариантах с обработкой семян мелафеном. В среднем за вегетацию наиболее эффективно ассимиляционный аппарат культуры работал также на этих вариантах - ЧПФ составила 17,40-17,32 г/м2.

кущение-трубкование трубкование-колошение колошение-молочная

спелость

И Контроль В Гиббереллин Н Мелафен 1 ■ 10"7 %

О Мелафен 1-10"8 % Ш Пирафен 1-10"7 % В Пирафен 1 • 10"8 %

Рис. 5. Чистая продуктивность фотосинтеза под действием регуляторов роста, г/м2, в среднем за годы исследований

По сравнению с мелафеном влияние обработки семян гиббереллином и пирафеном на чистую продуктивность фотосинтеза было меньше, но незначительно.

СОДЕРЖАНИЕ, ПОТРЕБЛЕНИЕ И ВЫНОС ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЕЙ

Динамика содержания макроэлементов в растениях озимой пшеницы. Установлено, что в листьях максимальное содержание азота, фосфора и калия наблюдается в фазу всходов, в стеблях - в фазу выхода в трубку. В колосьях наибольшее содержание азота и фосфора отмечено в фазу молочной спелости, калия - в колошение (табл. 3).

Результаты исследований показали, что обработка семян мелафеном и пирафеном улучшали азотный и фосфорный метаболизм, создавая тем самым предпосылки для получения зерна более высокого качества. Результаты исследований показали, что обработка семян мелафеном и пирафеном улучшали азотный и фосфорный метаболизм, создавая тем самым предпосылки для получения зерна более высокого качества.

Таблица 3 - Влияние регуляторов роста на динамику содержания макроэлементов в органах озимой пшеницы, %

на абсолютно-сухое вещество (в среднем за 2005-2008 гг.)

Вариант Содержание макроэлементов в органах растений по фазам, %

всходы кущение выход в трубку колошение молочная спелость

листья листья листья стебли листья стебли | колосья листья стебли колосья

Азот

Контроль 3,12 2,90 2,48 2,17 2,06 2,06 2,49 0,97 1,14 2,44

Гиббереллин 3,56 3,04 2,55 2,21 2,07 1,94 2,65 1,04 1,22 2,65

Мелафен Ь10'7% 3,47 3,03 2,67 2,24 2,15 2,06 2,46 1,09 1,23 2,89

Мелафен Ы0"а% 3,40 3,04 2,52 2,25 2,10 1,96 2,47 0,98 1Д4 2,82

Пирафен Ы0"'% 3,40 3,10 2,56 2,20 2,17 2,10 2,63 1,07 1,16 2,70

Пирафен Ы0"8% 3,37 3,07 2,60 2,31 2,14 2,02 2,57 0,98 1,14 2,65

Фосфор

Контроль 0,57 0,44 0,40 0,37 0,36 0,32 0,41 0,21 0,26 0,48

Гиббереллин 0,62 0,46 0,41 0,38 0,37 0,33 0,46 0,22 0,27 0,51

Мелафен 1»10"'% 0,61 0,49 0,41 0,38 0,39 0,36 0,44 0,20 0,23 0,53

Мелафен 1«10'8% 0,63 0,51 0,42 0,38 0,36 0,32 0,45 0,19 0,23 0,51

Пирафен 1-10"'% 0,65 0,53 0,39 0,35 0,38 0,35 0,44 0,21 0,20 0,50

Пирафен 1«10"8% 0,60 0,48 0,43 0,39 0,36 0,33 0,41 0,19 0,22 0,51

Калий

Контроль 2,98 2,63 2,31 2,06 1,90 1,95 1,74 1,21 1,28 0,69

Гиббереллин 3,11 2,79 2,30 2,00 1,81 1,83 1,71 1,13/ 1,38 0,67

Мелафен Ы0"7% 3,05 2,78 2,39 2,02 1,94 1,97 1,83 1,27 1,46 0,72

Мелафен 1»10'8% 3,21 2,88 2,39 2,10 1,96 1,99 1,98 1,21 1,39 0,68

Пирафен 1*10"'% 3,20 2,99 2,26 1,92 1,90 1,92 1,92 1,09 1,40 0,66

Пирафен 1-10"8% 3,20 2,72 2,33 2,07 1,91 1,84 1,82 1,09 1,37 0,60

Динамика микроэлементов в растениях озимой пшеницы. Влияние регуляторов роста на динамику содержания микроэлементов в растениях озимой пшеницы имеет актуальное значение, поскольку их недостаток или избыток в кормах и продуктах питания приводит к нарушению процесса обмена веществ в организме человека и животных.

Результаты исследований свидетельствуют, что по содержанию в листьях с фазы всходов до выхода в трубку микроэлементы составили ряд: Мп> Ъх\> Си> Мо> .!> Со. Начиная с фазы колошения, элементный ряд принимает следующий вид: Мп> Ъх\> Си> Мо> Со> 1. Этот же ряд характерен и для содержания микроэлементов в стеблях, колосьях и зерне озимой пшеницы.

На вариантах с применением регуляторов роста в листьях увеличивается содержание марганца в 1,02-1,21, цинка в 1,04-1,27, меди в 1,05-1,16, молибдена в 1,03-1,3, йода в 1,02-1,18, кобальта в 1,04-1,20 раза в зависимости от фенофа-зы.

Аналогичное влияние регуляторы роста оказали на содержание микроэлементов в стеблях, колосьях и зерне озимой пшеницы.

Потребление макроэлементов посевами озимой пшеницы. Положительное влияние обработки семян регуляторами роста на потребление макроэлементов посевами озимой пшеницы наблюдалось на протяжении всей вегетации культуры (рис.6).

При этом регуляторы роста увеличивали потребление азота в кущение в 1,27-1,42, в молочную спелость - в 1,33-1,73 раза; фосфора - в 1,28-1,61 и 1,31,61 раза; калия - в 1,28-1,49 и 1,19-1,52 раза соответственно по фазам. Наибольшее усиление потребления элементов питания происходило на варианте с обработкой семян мелафеном в концентрации 1-10"7%.

Применение для обработки семян пирафена и особенно гиббереллина способствовало меньшему усилению потребления макроэлементов посевами культуры.

Кущение

-Контроль -Мелафен 1-1078%

Трубкование Колошение

Фазы развития растения

Молочная спелость

-»••Гиббереллин -* - Лирафен 1-1077%

- -А- - Мелафен 1 ■ 10?7%

- - Лирафен 1-1078%

Рис. 6. Влияние регуляторов роста на потребление озимой пшеницей азота, фосфора и калия по фазам роста и развития

Вынос макроэлементов урожаем. Регуляторы роста способствовали увеличению общего выноса макроэлементов урожаем зерна и соответствующим количеством побочной продукции (табл.4).

Таблица 4 - Изменение общего выноса макроэлементов урожаем зерна и соломы _озимой пшеницы под влиянием регуляторов роста _

Вариант Общий вынос, кг/га

азота фосфора калия

Контроль 93,29 20,86 6431

Гиббереллин 111,13 25,17 74,96

Мелафен НО"70/» 117,29 24,80 82,10

Мелафен НО-80/» 106,10 21,74 74,89

Пирафен НО"70/« 110,40 24,60 76,28

Пирафен МО"80/» 104,73 21,84 76,96

Наибольший вынос азота 117,29 и калия 82,10 кг/га наблюдался на варианте с обработкой семян мелафеном в концентрации 1-10"7%. Увеличение общего выноса макроэлементов под воздействием гиббереллина и пирафена было меньшим.

ВЛИЯНИЕ РОСТОРЕГУЛЯТОРОВ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА

ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ

Урожайность озимой пшеницы. В среднем за годы исследований обработка семян регуляторами роста достоверно увеличивала урожайность зерна озимой пшеницы на 0,27 - 0,38 т/га при урожайности на контроле 2,8 т/га (табл. 5). Наибольшую прибавку 0,38 т/га обеспечило применение мелафена в концентрации 1 • 10"7%.

Таблица 5 - Урожайность озимой пшеницы, т/га

Вариант Годы исследований Прибавка к контролю

2006 г. 2007 г. 2008 г. в среднем т/га %

Контроль 1,96 2,90 3,55 2,80 - 100

Гиббереллин 2,26 3,27 3,67 3,07 0,27 +109,64

Мелафен 1 '10''% 2,40 3,33 3,80 3,18 0,38 +113,57

Мелафен 1-10"8% 2,09 3,25 3,77 3,04 0,27 + 108,57

Пирафен Ы0'7% 2,30 3,40 3,67 3,12 0,32 +111,43

Пирафен Ы0'8% 2,28 3,30 3,78 3,12 0,32 +111,43

НСР05 0,12 0,13 0,20 0,10

Установлена положительная корреляционная зависимость между урожайностью (у), содержанием сухого вещества (х,,, площадью листовой поверхности (х2) и ЧПФ (х3) в течение вегетации озимой пшеницы. В фазу кущения -

у= 1,134+0,026х, + 0,00153х2 + 0,0407х3 0=71%, г=0,8; в трубкование -у=0,974+0,0607х, + 0,00168х2 0=72,6%, г=0,8; в колошение - у=0,63+0,0277х, + 0,00103х2 0=70,2%, г=0,8; в фазу молочной спелости - у=0,441+0,0164х, + 0,0013х2+ 0,0142хз 0=79,8%, г=0,8.

Результаты исследований показали, что при применении регуляторов роста нового поколения количество растений к уборке было на 9,9-15% больше по сравнению с контролем; количество продуктивных стеблей - на 9,6-16,4% и 2,2-5,9%, количество зерен в колосе - на 4,6-7,1%, и 6,7%, масса зерна с одного колоса - на 7,4-12,8 и 5%, масса 1000 зерен - на 1,5- 4,8% и 2% соответственно. Влияние гиббереллина на элементы продуктивности озимой пшеницы было меньше.

Установлена положительная корреляционная зависимость между урожайностью и элементами урожайности: у=0,485+0,0139х, + 0,924х2+ 0,00395х3, 0=69,4%, г=0,8, где х, - количество зерен в колосе; х2- масса зерна с одного колоса; г, х3- масса 1000 зерен, г.

Качество зерна озимой пшеницы. Под воздействием регуляторов роста активизируются процессы, связанные с синтезом и накоплением белка в зерне озимой пшеницы, что в конечном итоге способствует повышению его содержания. Обработка семян изучавшимися регуляторами роста способствовала повышению содержания белка в зерне озимой пшеницы в среднем за 2006-2008 гг. на 0,83 - 1,88%. Наибольшее содержание белка 13,63 и 13,31% отмечено на вариантах с применением для обработки семян мелафеном в концентрациях 1'10"7%и 1 • 10 8%, что на 1,56 и 1,88% выше контроля (табл. 6).

Таблица 6 - Качество зерна озимой пшеницы (среднее за 2006-2008 гг.)

Вариант Содержание белка, % Массовая доля клейковины, % ИДК.у.е. Натурная масса, г/л

Контроль 11,75 22,40 87,33 784,33

Гиббереллин 12,81 25,40 85,00 796,67

Мелафен Ы0"7% 13,63 25,63 82,00 799,33

Мелафен М0"8% 13,31 25,10 82,33 797,67

Пирафен Ы0"'% 12,87 24,60 83,17 789,00

Пирафен Ы0"8% 12,58 24,33 82,17 792,33

НСР 05 0,67 0,19 3,40 10,3

Наибольшее содержание клейковины отмечалось на вариантах с обработкой семян мелафеном 1*10"7 и гиббереллином, которое было выше контроля на 3,23 и 3,00% соответственно.

Биологическую ценность белка характеризуют содержание и качественный состав незаменимых аминокислот. В сумме максимальное содержание незаменимых аминокислот отмечалось на варианте с применением мелафена МО" 7% и составляло 3,26%, что на 0,39% больше контроля и на 0,12%, чем при применении гиббереллина.

Результаты исследований по аминокислотному скору свидетельствуют, что под влиянием изучавшихся препаратов наблюдалось повышение содержание незаменимых аминокислот. Первой лимитирующей аминокислотой на всех вариантах являлся лизин. Наибольшее содержание его отмечалось на варианте с применением мелафена 1*10'8% и составляло 5,6%. Это выше контроля и варианта с использованием гиббереллина на 0,7 и 0,2% соответственно. Суммарный аминокислотный скор повышался на 8,0-11,0% по отношению к контролю и на 0,5-3,5% к варианту с гиббереллином.

Содержание тяжелых металлов в зерне озимой пшеницы. В среднем за годы исследований содержание тяжелых металлов в зерне на вариантах с обработкой семян регуляторами роста снижалось по сравнению с контролем: свинца - на 0,04-0,09, кадмия - на 0,016-0,058, ртути - на 0,0002-0,0006, никеля - на 0,110 - 0,228, хрома - на 0,07 - 0,17 мг/кг На всех вариантах содержание тяжелых металлов в зерне было ниже ПДК.

Расчеты по коэффициенту биологического поглощения (КБП) тяжелых металлов в получаемой продукции культуры показали, что данный показатель меньше единицы на всех вариантах опыта (таблица 7).

Таблица 7 - Коэффициент биологического поглощения тяжелых металлов растениями озимой пшеницы в среднем за годы исследований_

Вариант Си 1п РЬ Сс1 N1 Сг

Контроль 0,15 0,46 0,013 0,056 0,008 0,0044

Гиббереллин 0,18 0,47 0,007 0,046 0,003 0,0014

Мелафен 1-10"7% 0,17 0,51 0,008 0,029 0,003 0,0016

Мелафен 1 10"8% 0,21 0,52 0,009 0,027 0,003 0,0010

Пирафен Н0"7% 0,20 0,47 0,011 0,018 0,002 0,0010

Пирафен 1-Ю'8% 0,21 0,47 0,008 0,029 0,005 0,0030

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ

Применение регуляторов роста способствовало увеличению количества энергии, накопленной в продукции, по сравнению с контролем в 1,08 - 1,13 раза (табл. 8). Наибольший коэффициент энергетической эффективности 3,31

отмечен на варианте с обработкой семян мелафеном 1-Ю"7 %.

Таблица 8 - Энергетическая и экономическая эффективность применения __регуляторов роста на посевах озимой пшеницы _

Вариант Затраты энергии, тыс. МДж/га Содержание энергии в ур-жае, тыс. МДж/га Коэф. энергет. эффективности Произво дстпен-ные затраты, руб./га Себестоимость, руб./т Условный читай доход, руб./га Рентабельность, %

Контроль 15,68 46,93 2,99 4853 1733,2 9147 188

Гиббереллин 15,92 50,96 3,20 4875,5 1603,8 10325 212

Мелафен Ь10"7% 16,04 53,13 3,31 4882,2 1540,0 ¡0968 225

Мелафен 1-10'*% 15,92 50,95 3,20 4871,9 1602,6 10328 212

Пирафен М0"7% 15,99 52,30 3,27 4878,2 1563,5 10722 220

Пирафен Ы0"8% 15,99 52,30 3,27 4878,2 1563,5 10722 220

Обработка семян регуляторами роста способствовал снижению себестоимости, повышению условного чистого дохода. Уровень рентабельности возделывания озимой пшеницы поднялся на 23-36%.

Наиболее энергетически и экономически выгодным оказался вариант с обработкой семян мелафеном в концентрации 1»10'7%.

Выводы:

1. Под влиянием мелафена и пирафена увеличивается степень набухаемости семян в среднем на 1,6 - 4,0%, энергия прорастания повышается в среднем на 10,0-14,0 %, лабораторная всхожесть на 5,8-7,0 %, масса проростков на 9,6 - 22,9%, масса корней на 1,9 - 9,9%. Полевая всхожесть на опытных вариантах превышает контроль в среднем за годы исследований на 4,7-6,9%.

2. Применение регуляторов роста способствует лучшему синтезу свободных аминокислот и редуцирующих Сахаров в растениях озимой пшеницы в период первой и второй фаз закаливания, что способствует повышению адаптации к неблагоприятным факторам среды и повышению зимостойкости на 7,0-9,5%.

3. Изучаемые регуляторы роста способствуют увеличению площади листовой поверхности в 1,02-1,33 раза по-сравнению с контролем и гиббереллином. Фотосинтетический потенциал посева озимой пшеницы увеличивается в 1,38 - 1,59 раза, а гиббереллин в 1,15 - 1,31 раза. Возрастает чистая продуктивность фотосинтеза. Наибольшее значение отмечается в период выхода в трубку — колошение, и составляет 27,44 -28,42 г/м2 сутки.

4. Регуляторы роста способствуют повышению содержания азота, фосфора и

калия в органах озимой пшеницы по фенофазам от 0,2 до 2,24%. В листьях, стеблях, колосьях в зависимости от фенологической фазы роста и в зерне озимой пшеницы увеличивается содержание марганца в 1,02-1,21 раза, цинка в 1,04-1,27 раза, меди - в 1,05-1,16 раз, молибдена - в 1,03-1,3 раза, йода -в 1,02-1,18 раз, кобальта-в 1,04-1,2 раза.

5. При обработке семян регуляторами роста увеличивается общий вынос элементов питания - азота в 1,12-1,26, фосфора в 1,04-1,21 и калия в 1,16-1,28 раз. Наибольших размеров он достигает при использовании мелафена в концентрации 1 • 10^% и составляет азота 117,29, фосфора 24,80, калия 82,10 кг/га.

6. Урожайность озимой пшеницы под влиянием используемых препаратов увеличивается по сравнению с контролем на 0,27 - 0,38 т/га. Максимальная прибавка наблюдается на вариантах пирафен 1»10"7% и мелафен 1»10"7%. При сравнении с гиббереллином прибавка на этих вариантах составляет -0,05 и 0,11 т/та.

7. Применяемые препараты улучшают качество зерна: содержание клейковины увеличивается на 1,15 — 2,65 %, количество белка возрастает на 0,83 — 1,88 %, увеличивается содержание незаменимых аминокислот, при этом наибольшее значение отмечено на варианте с применением мелафена 1'10'7%, Отмечается снижение содержания тяжелых металлов (РЬ, Сё, N1, Сг) в зерне озимой пшеницы: свинец - на 0,04-0,09 мг/кг, кадмий - на 0,016-0,058 мг/кг, ртуть - на 0,0002-0,0006 мг/кг, никель - на 0,110 - 0,228 мг/кг, хром - на 0,07 -0,17 мг/кг.

8. Применение мелафена и пирафена является энергетически и экономически выгодным приемом. Наиболее выгодной оказалась обработка семян мелафе-ном в концентрации Ы0"7%, обеспечившая наиболее низкую себестоимость зерна 1540 руб/т, максимальные условно чистый доход 10968 руб/га, рентабельность 225% и энергетический коэффициент 3,31.

Предложение производству При возделывании озимой пшеницы на черноземе выщелоченном в лесостепи Поволжья с целью повышения урожайности и качества зерна рекомендуется проводить предпосевную обработку семян регуляторами роста - мелафе-ном и пирафеном. Для обработки семян использовать раствор мелафена и пирафена с концентрацией 1-10"7%. непосредственно перед посевом в расчете 1,5 - 2 л на 1 ц семян.

Список работ, опубликованных по материалам диссертации

1. Костин, О.В. Оптимизация продукционного процесса и накопление белка в зерне озимой пшеницы Волжская К / О.В. Костин, Е.В. Прова-лова // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И.Вавилова. -2008. -№3.-С.28-31.

2. Костин, В.И. Влияние регуляторов роста на показатели качества озимой пшеницы Волжская К / В.И. Костин, В.А. Исайчев, Е.В. Провалова // Известия ОГАУ. - 2008. - №2 (18). - С. 15-17.

3. Костин В.И. Влияние регуляторов роста на показатели фотосинтетической деятельности и урожайность озимой пшеницы Волжская К / В.И. Костин, В.А. Исайчев, Е.В. Провалова // Земледелие. - 2008. - №7. -С.41-42.

4. Исайчев В.А. Фотосинтетическая деятельность озимой пшеницы в зависимости от мелафена и пирафена / В.А. Исайчев, О.Г. Музурова, Е.В. Провалова // Материалы Всероссийского семинара- совещания «Состояние исследований и перспективы применения регулятора роста растений нового поколения «Мелафен» в сельском хозяйстве и биотехнологии». - Казань. - 2006. - С.37-40.

5. Провалова, Е.В. Влияние мелафена и пирафена на ростовые процессы и урожайность озимой пшеницы / Е.В. Провалова // Материалы второй Всероссийской научной конференции студентов и молодых ученых с международным участием «Актуальные проблемы современных аграрных технологий». - Астрахань. - 2007. - С.120-122.

6. Провалова, Е.В. Влияние регуляторов роста на продукционные процессы озимой пшеницы / Е.В. Провалова // Материалы второй Открытой Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Молодежь и наука 21 века». - Ульяновск. - 2007. - С.85-87.

7. Провалова, Е.В. Влияние регуляторов роста на показатели качества и урожайность озимой пшеницы Волжская К // Е.В. Провалова // Материалы Международной научно-практической конференции «Селекция и семеноводство озимых хлебов - результаты, методы, проблемы и пути их решения». - Ульяновск. - 2007. - С. 134-137.

8. Провалова, Е.В. Предпосевная обработка семян регуляторами роста в технологии возделывания озимой пшеницы // Е.В. Провалова // Мате-

риалы Международной научной конференции «Проблемы и перспективы развития аграрного производства». - Смоленск. - 2007. - С.76-77.

9. Костин В.И. Агроэкологические аспекты применения росторегуляторов нового поколения / В.И. Костин, В. А. Исайчев, Е.В. Провалов» // Материалы Международной научно-практической конференции «Агроэко-логическая роль плодородия почв и современные агротехнологии». -Уфа. - 2008. - С.143-144.

10.Провалова, Е.В. Действие регуляторов роста на прорастание зерновок озимой пшеницы / Е.В. Провалова, О.В. Костин // Материалы Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы аграрной науки и образования», посвященной 65-летию Ульяновской ГСХА. - Ульяновск. - 2008. - Т.1. - СД48-152.

11. Костин В.И. Влияние протравителя семян в комплексе с регуляторами роста на фотосинтетические показатели озимой пшеницы / В.И. Костин, Е.В. Провалова // Материалы Международной научно-практической конференции «Экспериментальный мутагенез в биологии и селекции растений» Киров. - 2008. - С.93-96.

Подписано в печать 10.04.2009 Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура Times New Roman. Печать RISO. Объем 1,0 печ. л. Тираж 100 экз. Заказ № 077.

Отпечатано с готового оригинал-макета Центр полиграфических и копировальных услуг Предприниматель Серман Ю.Б. Свидетельство № 3117 410600, Саратов, ул. Московская, д. 152, офис 19, тел. 26-18-19, 51-16-28