Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние регуляторов роста на снижение вредного действия биотических факторов в посевах озимой пшеницы в условиях юга Нечерноземной зоны

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Влияние регуляторов роста на снижение вредного действия биотических факторов в посевах озимой пшеницы в условиях юга Нечерноземной зоны"

На правах рукописи

ПОТЛПОВЛ НЛТЛЛЬЯ ВАСИЛЬЕВНА

ВЛИЯНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА НА СНИЖЕНИЕ ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ БИОТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ В ПОСЕВАХ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ ЮГА НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ

Специальность 06.01.01— Общее земледелие, растениеводство

Автореферат диссертации па соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

2 8 НОЯ 2013

Пенза 2013

005540943

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

Научный руководитель: зав. кафедрой почвоведения, агрохимии и

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

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры селекции и семеноводства ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХЛ» Кошеляева Ирина Петровна

кандидат сельскохозяйственных наук, директор ФГБУ ГЦАС «Пензенский» Эркасв Василий Николаевич

Ведущая организация: ГНУ Пензенский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Россельхозакадемии.

Защита состоится «24» декабря 2013 г. в 9 часов на заседании диссертационного совета Д 220.053.01 при ФГБОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 440014, г. Пенза, пос. Ахуны, ул. Ботаническая, 30.

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

Автореферат разослан «24» ноября 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета ^ ' " Вера Александровна Гущина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В мировом и отечественном земледелии плодотворно развивается современная концепция в теории защиты растений, основанная на использовании физиологически активных веществ, способных влиять на гормональную систему растений - регуляторов роста. В то же время ведется активная разработка и исследование химических соединений, обладающих иммунопротекторными свойствами. Применение новых классов росторегулирующих препаратов позволит эффективнее использовать потенциал современных интенсивных сортов сельскохозяйственных культур, значительно снизить пестицидный прессинг на агроценозы, существенно повысить защитные функции растений, стабилизировать продукционный процесс и улучшить качественные показатели растениеводческой продукции.

В условиях лесостепной полосы юга Нечерноземной зоны России, помимо абиотических стрессов, значительный вред посевам озимой пшеницы наносят патогенные микроорганизмы, в частности, мучнистая роса, бурая листовая ржавчина и септориозные пятнистости. Этот комплекс листовых болезней на озимой пшенице в последние годы развивается практически повсеместно и его ущерб исчисляется недобором зерна в десятки млн. тонн. Поврежденный болезнями листовой аппарат растений, практически прекращает свою фотосинтетическую деятельность к середине активной вегетации культуры. Поэтому в современных технологиях возделывания озимой пшеницы обязательным агроприемом является защита посевов от этого опасного патогенного комплекса с помощью фунгицидов, которые, наравне с неоспоримой пользой, являются экологически небезопасными и весьма затратными.

В последнее время значительное внимание уделяется разработке регуляторов роста нового поколения с обширным спектром действия, полученных из природной среды и экологически безопасных для человека. Природа функционального действия этих веществ на защитные функции культурных растений до конца еще не выяснена. Особенно это касается роли регуляторов роста в повышении устойчивости растений к патогенному комплексу. Важно знать степень воздействия фитогормонов на иммунопротекторные функции растительного организма и подавление паразитарных болезней, наносящих существенный вред сельскохозяйственным культурам и, в частности, озимой пшенице.

Исследования являются составной частью программы научно исследовательской работы ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева», № гос. регистрации 01.201.002631.

Целью исследований являлось изучение влияния сроков и кратности внесения регуляторов роста на снижение стрессовых воздействий патогенного комплекса листовых болезней на растения озимой пшеницы, повышение урожайности и получение ценного продовольственного зерна в условиях лесостепи юга Нечерноземной зоны России.

В задачи исследований входило:

- изучить устойчивость озимой пшеницы к мучнистой росе, бурой

ржавчине и септориозу в зависимости от применения регуляторов роста, сравнить их действие на патогенный комплекс с эталонным фунгицидом;

- выявить влияние регуляторов роста на динамику фотосинтстической деятельности растений озимой пшеницы;

- установить влияние сроков и кратности применения росторегулирую-щих препаратов на урожайность и структуру урожая озимой пшеницы;

- выявить закономерности формирования урожайности озимой пшеницы в зависимости от применения различных регуляторов роста;

- определить действие росторегулиругощих препаратов на показатели качества зерна озимой пшеницы;

- дать экономическую и биоэнергетическую оценку изучаемых регуляторов роста на озимой пшенице.

Научная новизна. Научно обоснованы оптимальные сроки и кратность применения ряда новых регуляторов роста с целью снижения вредоносности мучнистой росы, бурой ржавчины и септориоза озимой пшеницы в условиях лесостепи юга Нечерноземья РФ. Выявлен фунгистатический эффект регуляторов роста на патогенный комплекс листовых болезней озимой пшеницы при разных сроках и кратности их применения. Доказано положительное влияние изучаемых препаратов на урожайность и качество зерна озимой пшеницы. Двукратная обработка посевов Эпином-экстра повышала урожайность озимой пшеницы на 0,53 т/га или на 20 % по сравнению с контролем.

На защиту выносятся следующие положения:

- особенности влияния сроков и кратности применения регуляторов роста на снижение вредоносности мучнистой росы, бурой ржавчины и септори-озной пятнистости озимой пшеницы;

- фунгистатическая роль применения регуляторов роста в посевах озимой пшеницы;

- закономерности воздействия различных регуляторов роста на продуктивность озимой пшеницы и показатели качества ее урожая;

- экономическая и биоэнергетическая оценка применения регуляторов роста.

Личный вклад соискателя. Соискателем лично разработана программа

исследований, выполнен полевой опыт и осуществлен необходимый объем фенологических наблюдений и лабораторных анализов, проведено теоретическое обобщение экспериментальных материалов, а также аргументированы выводы и рекомендации сельскохозяйственному производству.

Практическая значимость. Научно обоснованное применение регуляторов роста даст возможность снизить вредоносность наиболее опасных паразитарных болезней озимой пшеницы. Установленные оптимальные сроки и кратность применения регуляторов роста позволят снизить фунгицидную нагрузку на агрофито-ценоз и на 14 % повысить рентабельность производства зерна озимой пшеницы.

Реализация результатов исследований. Основные результаты исследований успешно внедряются в производство растениеводческой продукции и используются при совершенствовании существующих технологий возделывания озимой пшеницы в сельскохозяйственных предприятиях Республики Мордовия. Результаты, полученные в ходе исследований, применяются при проведении за-

пятий по курсам «Защита растений» и «Химические средства защиты» по спецкурсам «Интегрированная защита полевых культур» и «Иммунитет растений» со студентами специальности «Агрономия» Мордовского госуниверситета.

Апробация работы. Основные положения исследований доложены и положительно оценены на Всероссийской научно-практической конференции «Научное обеспечение АПК Евро-Северо-Востока России» (Саранск, 2010); Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы агрономии, агрохимии и агроэкологии» (Ульяновск, 2012); VI-IX Международных научно-практических конференциях «Ресурсосберегающие экологически безопасные технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции» (Саранск, 2010-2013); VIII Международной научно-практической конференции, посвященной 70-летию Алтайского ГАУ «Аграрная наука - сельскому хозяйству» (Барнаул, 2013); Международной научно-практической конференции «Защита растений в современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур» (Краснообск, 2013); XIII республиканской научно-практической конференции «Наука и инновации в Республике Мордовия» (Саранск, 2013).

Публикации. Основные материалы диссертации опубликованы в 11 печатных работах, 3 из них в журналах, рекомендованных перечнем ВАК.

Структура и объем диссертации. Работа выполнена на 143 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 7 глав; содержит 32 таблицы, 7 рисунков, 23 приложения, 247 использованных источников, в том числе 39 иностранных авторов.

Выражаю искреннюю благодарность доценту кафедры почвоведения, агрохимии и земледелия Мордовского госуниверситета A.C. Савельеву за ценные советы и практическую помощь в постановке и проведении исследований.

МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

С целью изучения влияния сроков и кратности внесения регуляторов роста на снижение стрессовых воздействий патогенного комплекса на растения озимой пшеницы в 2008-2011 гг. был заложен и проведен полевой опыт с качественно-количественной градацией факторов. Опыт выполнен в шестикратной повторности. Общая площадь делянки первого порядка составляла 36 м", учетная второго порядка - 10 м". Первый фактор включал в себя сравнительное изучение фунгистатической активности регуляторов роста: Эпин-экстра, Циркон и Суперстим, производимые фирмой ННПП «Нэст М» (г. Москва). Для того, чтобы вычленить возможный фунгицидный эффект, их влияние на патогенный комплекс сравнивалось с действием стандарта, в качестве которого выступал фунгицид Колосаль Про. Во втором факторе изучались сроки и кратность применения изучаемых препаратов, что также является актуальным вопросом в региональном разрезе, при специфических погодных и почвенных условиях.

Применение регуляторов роста было обусловлено целесообразностью улучшения защитных функций растений в критические периоды онтогенеза озимой пшеницы, а именно:

- осенью в фазу кущения с целью повышения устойчивости растений к инфекционному фону, формирующемуся в осенний период и неблагоприятным метеорологическим факторам перезимовки;

- весной в фазу начала выхода в трубку при закладывании и формировании генеративных органов растений и нарастании давления патогенного комплекса.

Обработку растений озимой пшеницы препаратами проводили согласно схеме опыта, представленной в таблице 1 следующими дозами препаратов: Эпин-экстра - 50 мл/га, Циркон - 30 мл/га, Суперстим - 40 мл/га, Колосаль Про - 400 мл/га. Контрольные делянки опрыскивались водой. В течение вегетационного сезона на озимой пшенице проводили четыре учета интенсивности поражения растений листовыми болезнями: первый - в фазе выхода в трубку (ф. 37-39, по Цадоксу), второй - колошения (ф. 49-55), третий - цветения (ф. 61-69), молочно-восковой спелости зерна (ф. 75-80). Учеты проводили по основным стеблям, осматривая все листья сверху вниз. Для определения степени поражения септори-озом и мучнистой росой пользовались принятыми в международной практике шкалами сравнения. Для определения зараженности бурой ржавчиной считали число пустул на высечке, пересчет вели на 1 см" поверхности листа.

Структуру урожая определяли по методике H.A. Майсуряна. Показатели качества зерна проводили по общепринятым методам: содержание клейковины по ГОСТу 13586.1-68, индекс деформации клейковины на ИДК-ЗМ, белковость зерна на анализаторе Инфрапид-31, откалиброванном по данным, полученным классическим методом (по Барнштейну).

Почва опытного участка, на котором был заложен и выполнен полевой опыт - чернозем выщелоченный среднегумусный среднемощный. Почва имеет тяжслосуглинистый гранулометрический состав. Содержание физического песка в пахотном слое равнялось 42,2 %. Мощность гумусового горизонта почвы составляет 55 - 65 см. Основной морфологической особенностью этого типа почв является отсутствие свободных карбонатов в гумусном слое, под которым залегает выщелоченный от карбонатов горизонт различной мощности.

Почва характеризуется средним содержанием гумуса в пахотном слое (7,2 %), имеет слабокислую реакцию среды, высокую степень насыщенности основаниями, в пахотном слое она достигает 82 % и с увеличением глубины этот показатель возрастает. Содержание подвижных форм фосфора и калия в пахотном слое среднее по градации для зерновых культур.

Метеорологические условия в годы проведения опыта были различными, как по количеству осадков, так и температурному режиму. Юг Нечерноземной зоны РФ относится к территории с неустойчивым по годам климатом. Из метеорологических факторов наибольшим колебаниям были подвержены осадки, выпавшие в течение весенне-летнего периода вегетации (V = 33 %). Отклонения среднесуточной температуры за летний период вегетации в 2010 г. стали абсолютным рекордом за последние 50 лет. Аномально жаркая погода обусловила превышение средних многолетних показателей температуры в апреле на 55 %, мае - на 30, июне - на 18 и июле - на 32 %. В течение трех месяцев (с мая по июль) выпало всего 39 мм осадков, что составило лишь 22 % от средней многолетней нормы. Температурные условия и режим выпадения летних осадков в 2009 и 2011 гг. были близки к средним многолетним значениям.

6

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Устойчивость озимой пшеницы к мучнистой росе в зависимости от применения регуляторов роста. Мучнистая роса Blumeria graminis (DC.) Speer f. sp. tritici Marchai. является одним из самых опасных патогенов на растениях озимой пшеницы. Болезнь является типичным космополитом и распространена во всех районах, где возделывают эту культуру (Санин С.С. и др., 2008).

Средние трехлетние данные наблюдений за развитием мучнистой росы в посевах озимой пшеницы показали (табл. 1), что в 1-й срок учета (в начале фазы выхода в трубку) наблюдалось значительное развитие инфекции. В фазу колошения интенсивность поражения листьев патогеном на контроле составляла 17 %, к моменту цветения - 24 %. Далее темпы роста заболевания несколько замедлялись, и в фазу молочно-восковой спелости пораженность патогеном достигала максимального значения. (29 %). Более половины осмотренных растений имели симптомы развития болезни.

Таблица 1 - Влияние регуляторов роста и фунгицида на интенсивность поражения мучнистой росой озимой пшеницы, в среднем за 3 года

Вариант Распространенность болезни, % Интенсивность поражения листьев мучнистой росой по срокам учета (по Цадоксу), %

Препарат Срок внесения ф. 37-39 ф. 49-55 ф.61-69 ф. 75-80

Контроль 52 8 17 24 29

Суперстим осень 44 5 10 18 25

весна 39 7 10 14 20

осень+весна 35 4 8 14 19

Циркон осень 40 4 10 18 24

весна 36 8 12 16 21

осень+весна 33 4 9 13 18

Эпин-экстра осень 39 5 9 18 24

весна 34 7 11 16 21

осень+весна 28 4 9 14 20

Колосаль Про осень 21 2 6 10 14

весна 16 5 6 8 10

осень+весна 11 2 4 6 6

НСР05 8 3 3 5 5

На интенсивность поражения и распространенность мучнистой росы наибольшее влияние оказало внесение фунгицида Колосапь Про, эффект от которого при осеннем опрыскивании сохранялся вплоть до последнего срока учета. Двукратное применение препарата способствовало снижению распространенности до 11 %, а степени поражения до 6 %, что свидетельствует о практически полном подавлении этого патогена.

Действие регуляторов роста лучше проявилось при двукратном опрыскивании Эпином-эксгра, обработка которым уменьшала число больных растений

на 24 %, в то время как Цирконом всего на 19 %. Подобным образом препараты влияли и на качественную характеристику болезни. Интенсивность поражения к четвертому сроку учета была наименьшей на вариантах с внесением Циркона. Гидроксикоричные кислоты способствуют защите фитогормонов от разрушения, что позволяет растениям лучше противостоять гормональному прессу со стороны биотрофных патогенов. Являясь предшественниками лигнина, они стимулируют фенольный обмен и выработку структурных защитных соединений.

Влияние регуляторов роста на зараженность и распространенность бурой листовой ржавчины в посевах озимой пшеницы. Не меньший вред продуктивности озимой пшеницы в Среднем Поволжье наносит бурая листовая ржавчина Puccinia recóndita Rob. ex Desm. f. sp. tritici (Erikss.), один из самых распространенных патогенов (Светов В.Г., 1998).

Исследования показали (табл. 2), что распространенность бурой листовой ржавчины на контроле составила 52 %. Это указывает на существенную генетическую вариативность как популяции патогена, так и растения-хозяина.

Таблица 2 - Влияние регуляторов роста н фунгицида на развитие бурой листовой ржавчины озимой пшеницы, в среднем за 3 года

Вариант Распространенность болезни, % Количество пустул на высечке листа по срокам учета, шт./см2

Препарат Срок внесения ф. 37-39 ф. 49-55 ф.61-69 ф. 75-80

Контроль (вода) 52 1,02 1,44 2,09 2,65

Суперстим осень 48 0,79 1,15 1,87 2,25

весна 42 1,01 1,20 1,66 2,02

осень+вссна 39 0,76 1,02 1,43 1,69

Эпин-экстра осень 46 0,62 1,18 1,92 2,23

весна 43 0,96 1,08 1,46 1,90

осень+весна 37 0,61 0,96 1,38 1,63

Циркон осень 39 0,67 1,09 1,76 2,21

весна 35 1,03 1,26 1,55 1,80

осень+весна 32 0,63 0,95 1,29 1,53

Колосаль Про осень 27 0,27 0,58 1,08 1,33

весна 15 0,91 0,96 1,01 1,09

осень+весна 7 0,20 0,31 0,40 0,47

НСРК 8 0,11 0,18 0,33 0,65

Наибольшее воздействие на снижение численности больных растений озимой пшеницы оказало внесение фунгицида Колосаль Про. При двойном опрыскивании им число пораженных патогеном растений составило 7 %.

Менее эффективным как при внесении регуляторов роста, так и фунгицида оказалось однократное осеннее опрыскивание. Однако при возобновлении весенней вегетации озимой пшеницы наблюдался слабый эффект в подавлении бурой

ржавчины от осенней обработки регуляторами роста. Вероятнее всего здесь проявлялось протекторное действие на растения росторегулирующих препаратов.

Среди регуляторов роста наибольшее влияние на снижение числа пустул ржавчины оказало опрыскивание посевов озимой пшеницы Эпином-экстра. Функциональное действие Эпина-экстра при защите от бурой листовой ржавчины лучше проявлялось при двукратном опрыскивании посевов озимой пшеницы. Несмотря на аддитивный характер действия, эффективность двукратной обработки оказалась существенно выше однократных опрыскиваний и окупалась прибавкой урожая. Эпин-экстра поддерживал растения в критические фазы развития, стимулируя ростовые процессы.

Влияние регуляторов роста на устойчивость озимой пшеницы к сенториозу. Листовые пятнистости являются наиболее эпифитотийно опасными заболеваниями озимой пшеницы, вызывающими значительный недобор урожая. К числу наиболее вредоносных и распространенных болезней в последний период времени относится септориоз листьев (Septoria tritici Rob. et Desm, Stagonospora nodorum Berk.).

Проведенные в течение трех лет наблюдения за распространенностью развития септориозных пятнистостей озимой пшеницы показали (табл. 3), что во все годы исследований это заболевание носило практически эпифи-тотический характер.

Таблица 3 - Влияние регуляторов роста и фунг ицида _на развитие сспториоза, в среднем за 3 года_

Вариант Распространенность болезни,% Интенсивность поражения листьев септориозом по срокам учета, %

Препарат Срок внесения ф. 37-39 ф. 49-55 ф.61-69 ф. 75-80

Koirri золь (вода) 68 13 42 54 64

Суперстим осень 56 9 29 40 50

весна 53 6 30 31 46

осень+вссна 46 5 17 27 34

Эпин-экстра осень 49 8 22 32 41

весна 45 5 20 27 36

осень+весна 33 6 15 21 28

Циркон осень 47 11 31 44 55-

весна 52 6 16 29 41

осень+весна 38 5 15 26 35

Колосапь Про осень 45 4 10 20 34

весна 38 5 13 16 27

осень+весна 28 3 7 15 24

HCPos 10 F,|,<FT 6 8 9

Например, распространенность болезни более высокой была в 2011 г. с оптимальным выпадением осадков в течение вегетационного периода. Наименьшая распространенность септориоза отмечена в острозасушливом 2010 г.

Анализ данных показал, что развитие и распространение септориоза наносит существенный вред посевам озимой пшеницы. Интенсивность поражения растений септориозом в фазу молочно-восковой спелости зерна по сравнению с фазой выхода в трубку возросла в 5 раз. Наибольший сдерживающий эффект распространенности болезни отмечен при внесении препарата Колосаля Про. Например, при двойной обработке фунгицидом распространенность патогена снизилась в 2,4 раза по сравнению с контролем.

По интенсивности защитного действия на распространенность септориоза в посевах озимой пшеницы регуляторы роста несколько уступали фунгициду. В среднем затри года лучшим среди этих препаратов оказался Эпин-экстра.

Таким образом, опрыскивание посевов регуляторами роста растений в фазу начала выхода в трубку достоверно снижало заболеваемость озимой пшеницы листовыми болезнями. Наиболее высокой биологической эффективностью в среднем за все годы наблюдений обладали: Циркон по бурой ржавчине, Эпин-экстра по мучнистой росе и септориозу. Влияние всех испытуемых регуляторов роста на патогенный комплекс было слабее выражено, чем действие специализированного для борьбы с листовыми болезнями фунгицида Колосаль Про. Биологическая эффективность регуляторов роста в снижении патогенной нагрузки на агрофитоценоз озимой пшеницы отмечена только при умеренном инфекционном фоне.

Влияние регуляторов роста на фотосинтстичсскую деятельность растений озимой пшеницы. Наивысший пик прироста, как абсолютно-сухой биомассы, так и площади листовой поверхности был отмечен в фазу колошения культуры. В фазу молочно-восковой спелости зерна наблюдалось некоторое снижение этих показателей. Применяемые регуляторы роста и фунгицид существенно влияли на размер листовой пластинки и общую площадь листовой поверхности озимой пшеницы. Использование регуляторов роста достоверно увеличивало ассимиляционную поверхность и деятельность листового аппарата культуры, начиная с фазы выхода в трубку.

Сравнивая действие регуляторов роста на формирование ассимиляционной поверхности растений, лучшим вариантом среди регуляторов роста оказался Циркон. Действующим веществом Циркона являются гидроксикоричные кислоты, которые способны благоприятно воздействовать на адаптивные (защитные) функции растений особенно в период воздействия засухи. Поэтому в 2010 г. в условиях проявления жестокой засухи положительное влияние Циркона на формирование площади листовой поверхности было особенно заметным. Доказано, что в засушливых условиях Циркон выполнял функции индуктора адаптивного потенциала растений, благодаря резкому снижению физиологических процессов в условиях острого дефицита влаги и стимулирования интенсивного роста и развития растений в репарационный период.

Более высокий уровень чистой продуктивности фотосинтеза оказался на делянках с двукратным применением фунгицида, что подтверждается повышением урожайности озимой пшеницы на этом эталонном варианте (рис. 1).

Рис. 1. - Влияние регуляторов роста и фунгицида на чистую продуктивность фотосинтеза растений озимой пшеницы, в среднем за 3 года

Расчеты показали, что в среднем за три года более высокие значения ЧПФ отмечены в период от выхода в трубку до колошения. В более поздний срок происходило снижение фотосинтетической деятельности растений, обусловленное старением и отмиранием листового аппарата, поражением его листовыми болезнями и, как следствие, общим снижением площади листовой поверхности.

Вариант с внесением фунгицида Колосаля Про оказался более эффективным по воздействию на площадь листовой поверхности озимой пшеницы. Формирование листовой поверхности растений на фоне применения фунгицида происходило более интенсивно, чем на вариантах с регуляторами роста. В данном случае проявилось прямое фунгицидное действие препарата: лучшая сохранность ранних (первых) листовых пластинок сыграла положительную роль в появлении и формировании последующих ярусов листьев.

Изменение структуры урожая озимой пшеницы в зависимости от применения регуляторов роста. Анализ данных структуры урожая озимой пшеницы показал, что при воздействии регуляторами роста прибавка урожая сформировалась в основном за счет таких показателей, как продуктивный стеблестой, озер-ненность и крупность зерна. Масса 1 ООО зерен была самой высокой на варианте с двукратным применением фунгицида Колосаля Про. Разница по сравнению с абсолютным контролем составила 2,1 г. Благодаря более высокой озерненности колоса на вариантах с применением регуляторов роста масса зерна с одного колоса не снижалась по сравнению с эталонным вариантом внесения Колосаля Про.

Развитие мучнистой росы в фазу кущения стимулировало побегообра-зующую способность озимой пшеницы. Зараженные мучнистой росой побеги, при воздействии патогена погибали, не сформировав колоса. Урожай при этом компенсировался за счет повышения числа зерен в колосе и массы зерна. В отличие от мучнистой росы, листовая ржавчина, наносила вред в более поздние сроки и оказывала большее воздействие на крупность зерна и его

технологические свойства.

Применение росторегулирующих препаратов оказывало заметное стимулирующее влияние на отдельные элементы структуры урожая озимой пшеницы. Внесение Эпина-экстра способствовало повышению продуктивного стеблестоя озимой пшеницы. Суперстим оказывал положительное влияние на озерненность колоса. По воздействию на элементы структуры урожая озимой пшеницы лучшей оказалась двукратная обработка посевов регуляторами роста, по сравнению с однократным опрыскиванием.

Урожайность озимой пшеницы в зависимости от применения регуляторов роста. В среднем за три года лучшим среди изучаемых препаратов оказался фунгицид Колосаль Про, внесение которого дало наиболее высокий прирост урожайности озимой пшеницы: 0,64 т/га при двукратном опрыскивании (осенью и весной) и 0,47 т/га при вссснней обработке посевов (табл. 4).

Таблица 4 - Влияние регуляторов роста и фунгицида на урожайность _зерна и соломы озимой ншеницы, в среднем за три года

Вариант Урожайность зерна, т/га Прибавка урожая зерна Урожайность соломы, т/га Прибавка урожая соломы Соотношение массы зерна к соломе

Препарат Срок внесения т/га в % к отнтролю т/га в % к <онтролю

Контроль (вода) 2,69 - - 4,18 - - 1,60

Суперстим осень 2,84 0,15 5 4,44 0,26 6 1,60

весна 2,95 0,26 10 4,59 0,41 10 1,59

осень+весна 3,11 0,42 16 4,88 0,70 17 1,56

Эпии-экстра осень 2,93 0,24 9 4,57 0,39 9 1,60

весна 3,05 0,36 13 4,72 0,54 13 1,58

осень+весна 3,22 0,53 20 4,94 0,76 18 1,56

Циркон осень 2,79 0,10 4 4,46 0,28 7 1,62

весна 2,89 0,20 7 4,44 0,26 6 1,56

осень+весна 3,02 0,33 12 4,61 0,43 10 1,55

Колосаль Про осень 2,87 0,18 6 4,55 0,37 9 1,61

весна 3,16 0,47 17 4,82 0,64 15 1,55

осень+весна 3,33 0,64 24 4,96 0,78 19 1,56

NCPos - 0,19 7 - 0,16 4 -

Регуляторы роста по своему действию несколько уступали эталонному варианту с применением фунгицида. Лучший среди регуляторов роста вариант с двукратным внесением Эпина-экстра обеспечивал прибавку урожайности озимой пшеницы на 0,53 т/га, что на 20 % выше по сравнению с контролем и на 4 % ниже урожайности, собранной с эталонного варианта.

Однократная обработка регуляторами роста, как весной, так и осенью была менее эффективной, чем двукратная. При сравнении эффективности осенних и весенних опрыскиваний более предпочтительной оказалась весенняя обработка посевов. Осеннее применение препаратов, за исключением

Эпина-экстра, существенного прироста урожайности зерна озимой пшеницы не обеспечивало. Это обстоятельство указывает на то, что в весенне-летний период растениям озимой пшеницы был причинен более существенный вред, чем за осеннюю вегетацию и зимний период покоя.

Также как и на формирование зерна, изучаемые факторы подобным образом действовали и на вегетативную часть урожая озимой пшеницы - солому. Если регуляторы роста оказывали примерно одинаковое влияние как на генеративную, так и вегетативную часть урожая, то воздействие Колосаля Про на формирование урожайности соломы оказалось несколько ниже при весенней и двойной обработке этим препаратом (на 2 и 5 %).

Влияние регуляторов роста на качество зерна озимой пшеницы. Погодные условия способствовали в значительной степени изменению процессов накопления белка в зерне озимой пшеницы (табл. 5). Наименее интенсивно белковообразовательные процессы в зерне протекали в оптимальном по метеоусловиям 2011 г., когда за июнь выпало 71 мм осадков, что на 30 % выше средней многолетней нормы.

Таблица 5 — Влияние регуляторов роста и фунгицида на содержание белка в зерне озимой пшеницы

Вариант Содержание белка в зерне, % Прибавка

Препарат Срок внесения 2009 г. 2010 г. 2011 г. в среднем за 3 года в абсолютных % в%к контролю

Контроль (вода) 14,4 16,3 13,3 14,7 - -

Суперстим осень 15,7 17,8 15,3 16,3 1,6 11

весна 16,0 17,5 15,5 16,3 1,6 11

осень+весна 16,1 18,1 15,9 16,7 2,0 14

Эпин-экстра осень 14,8 16,3 13,6 14,9 0,2 1

весна 14,8 16,6 13,5 15,0 0,3 2

осень+весна 15,0 16,8 14,1 15,3 0,6 4

Циркон осень 16,1 17,0 14,7 15,9 1,2 8

весна 15,8 16,7 14,7 15,7 1,0 7

осень+весна 16,1 17,5 15,7 16,4 1,7 11

Колосаль Про осень 14,7 15,9 13,8 14,8 0,1 1

весна 15,2 16,1 14,2 15,2 0,5 3

осень+весна 14,9 16,5 14,3 15,2 0,5 3

НСРК 1,0 1,6 0,8 - 1,1 8

Самый высокий уровень белковости зерна озимой пшеницы отмечен в условиях жестокой засухи 2010 г. Так на абсолютном контроле уровень белка в этом году был на 22 % выше, чем в благоприятном по метеоусловиям 2011 г.

Среди регуляторов роста более значительное воздействие на содержание белка в зерне оказало применение Суперстима при всех сроках его внесения. Прибавка при внесении Суперстима при разных сроках его применения по сравнению с контрольным вариантом составила от 11 до 14 %. Действие Циркона на содержание белка в зерне также было положительным, особенно при двукрат-

ной обработке им посевов, но несколько уступало эффекту от Суперстима. Применение регулятора роста Эпин-экстра как при однократном, так и при двойном опрыскивании посевов к существенному изменению белковости зерна озимой пшеницы не приводило. Опрыскивание посевов фунгицидом Колосаль Про также не оказывало достоверных изменений в содержании белка.

Важнейшим технологическим признаком, характеризующим хлебопекарные качества зерна озимой пшеницы, является содержание сырой клейковины и критерии оценки ее качества (табл. 6).

Таблица 6 - Влияние регуляторов роста и фунгицида на содержание сырой клейковины в зерне озимой пшеницы

Вариант Массовая доля сырой клейковины, % Прибавка

Препарат Срок внесения 2009 г. 2010 г. 2011 г. в среднем за 3 года в абсолютных % в % к контролю

Контроль(вода) 26,4 28,8 25,4 26,9 - -

осень 29,3 30,3 26,2 28,6 1,7 6

Суперстим весна 31,5 31,9 27,9 30,4 3,5 13

осень+весна 31,9 32,2 28,0 30,7 3,8 14

осень 27,2 30,8 26,6 28,1 1,2 5

Эпин-экстра весна 26,9 30,3 26,3 27,8 0,9 4

осень+весна 28,5 32,1 27,8 29,5 2,6 10

осень 27,1 29,8 26,9 27,9 1,0 4

Циркон весна 27,7 30,4 26,6 28,2 1,3 5

осень+весна 27,8 32,0 27,6 29,1 2,2 8

осень 27,5 30,7 26,9 28,4 1,5 5

Колосаль Про весна 27,8 31,5 27,4 28,9 2,0 7

осень+весна 28,2 31,6 27,9 29,2 2,3 9

НСРВ5 1,7 2,1 1,6 - 1,8 6

Более высокое содержание сырой клейковины отмечено в сильно засушливых условиях 2010 г. Жаркая сухая погода способствовала повышенному накоплению клейковинных фракций белка. Самое низкое содержание сырой клейковины в зерне озимой пшеницы отмечалось в 2011 г., при достаточном количестве выпадения осадков за весенне-летнюю вегетацию и умеренном температурном режиме.

В среднем за три года в опыте сформировался стабильно высокий уровень содержания сырой клейковины. Изучаемые препараты оказывали существенное влияние на уровень содержания сырой клейковины. Если на абсолютном контроле количество сырой клейковины было равно 26,9 %, то на ряде вариантов с применением изучаемых препаратов этот показатель существенно возрастал. Максимальное содержание клейковины было отмечено на варианте с двукратным внесением Суперстима.

Применение регуляторов роста Циркон и Эпин-экстра существенно увеличивало долю клейковины в зерне только при двукратном опрыскивании ими посевов, тогда как внесение Суперстима весной также достоверно по-

вышало долю клейковинных белков. О.Н. Кулаевой и соавт. (1989) установлено, что брассиностериоды играют важную роль при синтезе белка в ассимиляционном процессе.

Применение фунгицида Колосаля Про, как в весенний период вегетации, так и при двукратном опрыскивании также приводило к достоверному увеличению содержания клейковины в зерне озимой пшеницы, но по абсолютному значению несколько уступало действию регулятора роста Суперстим.

При определении индекса деформации клейковины (ИДК) в зависимости от применения регуляторов роста и фунгицида удалось установить (табл. 7), что этот показатель заметно изменялся по годам.

Таблица 7 - Влияние регуляторов роста и фунгицида на индекс _деформации клейковины озимой пшеницы _

Вариант ИДК, % Изменение

Препарат Срок внесения 2009 г. 2010 г. 2011 г. в среднем за 3 года в абсолютных % в % к контролю

Контроль (вода) 83 67 97 82 - 100

Суперстим осень 75 53 86 71 -11 87

весна 73 51 84 69 -13 84

осень+весна 72 50 82 68 -14 83

Эпин-экстра осень 79 70 93 81 -1 99

весна 75 69 93 79 -3 96

осснь+вссна 75 70 91 79 -3 96

Циркон осень 80 74 87 80 -2 98

весна 76 72 84 77 -5 94

осень+вссна 74 72 83 76 -6 93

Колосаль Про осень 78 69 85 77 -5 94

весна 77 69 83 76 -6 93

осень+весна 74 67 85 75 -7 91

НСР05 7 6 нф<нт - - -

Более высокий показатель ИДК отмечался в 2011 г. с самой низкой за годы исследований среднесуточной температуры за весенне-летнюю вегетацию (от 82 до 97 ед.). Однако решающего значения температура воздуха на качество клейковины озимой пшеницы не оказывала. Можно отметить лишь косвенное влияние погодных условий на интенсивность развития клопа-черепашки. Умеренная температура воздуха и оптимальное количество осадков способствовали более интенсивному размножению этого вредителя. Более качественная клейковина получена в засушливых условиях 2010 г. Аномально жаркая погода не способствовала массовому развитию в посевах озимой пшеницы таких вредителей, как хлебные клопы. В этом году ИДК по вариантам не превышал 75 ед., что соответствует показателям 1-ой группы качества клейковины. В 2009 г. также было получено зерно с клейковиной хорошего качества.

В среднем за три года исследований зерно с хорошим качеством клейковины было получено на варианте с применением регулятора роста Супер-стим. (ИДК не превышал 75 ед., что соответствует хорошему качеству клейковины). Сравнивая сроки и кратность применения Суперстима можно отметить, что некоторое улучшение качественных показателей клейковинных белков наблюдалось на варианте с двукратным опрыскиванием посевов. Эпин-экстра в среднем за три года не оказывал существенного влияния на индекс деформации клейковины.

Экономическая и биоэнергетическая эффективность применения регуляторов роста в посевах озимой пшеницы. Применение всех изучаемых препаратов существенно повлияло на экономическую составляющую производства зерна озимой пшеницы. Применение всех изучаемых регуляторов роста позволило получить дополнительную прибыль при выращивании озимой пшеницы по сравнению с контрольным вариантом. На контроле был получен самый низкий условно чистый доход - 2 433 р./га. На этом же варианте получена наименьшая рентабельность - 20 %.

Рентабельность выращивания озимой пшеницы с использованием регуляторов роста оказалась значительно выше, чем на контроле. Из регуляторов роста самым высоким чистым доходом отличался вариант с применением Эпи-на-экстра. При двукратном опрыскивании посевов озимой пшеницы этим препаратом уровень рентабельности составил 34 % и практически не уступал варианту с внесением эталонного фунгицида. Двукратное опрыскивание Супер-стимом оказалось рентабельным агроприемом на 31 %, Циркона — на 28 %.

Оценка биоэнергетической эффективности выращивания озимой пшеницы позволила доказать существенный эффект от применения регуляторов роста. Самое высокое накопление энергии получено на вариантах с двукратным внесением эталонного фунгицида Колосаля Про - 54,78 ГДж, несмотря на то, что на этом варианте отмечен более высокий расход совокупной энергии. На этом же варианте рассчитан самый высокий коэффициент биоэнергетической эффективности, равный 1,33.

На вариантах с регуляторами роста расход совокупной энергии был примерно одинаковым. Наибольший положительный баланс энергии был рассчитан на варианте с двукратным применением Эпина-экстра. На этом варианте коэффициент биоэнергетической эффективности был равен 1,31. Другие варианты с применением регуляторов роста несколько уступали этому показателю.

ВЫВОДЫ

1. Применение регуляторов роста в посевах озимой пшеницы повышало индуцированную болезнеустойчивость растений против листовых болезней озимой пшеницы. Однако, эффект от изучаемых препаратов против патогенного комплекса отмечался лишь при умеренном развитии инфекции. При интенсивном поражении посевов мучнистой росой, бурой ржавчиной и септо-риозом применение одних только регуляторов уступало по эффективности эталонному варианту сравнения - фунгициду Колосаль Про.

16

2. Наибольшим иммунопротекторным действием против мучнистой росы обладал Эпин-экстра, при применении которого степень развития и распространения болезни на растении была ниже контрольного варианта на 24 %. При защите от бурой листовой ржавчины более активное функциональное действие проявлялось при двукратном опрыскивании посевов Цирконом. На этом варианте снижение распространенности болезни к четвертому сроку учета составило 38 %, числа пустул на листе 42 %. В подавлении септо-риозных пятнистостей наиболее ощутимым биологическим эффектом обладал Эпин-экстра. Снижение интенсивности поражения посевов озимой пшеницы септориозом при двукратном опрыскивании этим препаратом было в 2,3 раза ниже, чем на контроле.

3. Обработка посевов озимой пшеницы регуляторами роста способствовала активизации иммунной системы, тем самым повышала темпы прироста площади листовой поверхности в течение периода вегетации, увеличению продолжительности периода работы ассимиляционного аппарата, положительно влияло на общую продуктивность фотосинтеза. Лучшим среди регуляторов роста по влиянию на формирование площади листовой поверхности оказался Суперстим.

4. Испытуемые регуляторы роста растений оказывали существенное влияние на урожайность озимой пшеницы и формирование элементов ее структуры. Лучший среди регуляторов роста вариант с двукратным внесением Эпина-экстра обеспечивал прибавку урожайности озимой пшеницы на 0,53 т/га, что на 20 % выше по сравнению с контролем и на 4 % ниже урожайности, собранной с эталонного варианта. Самая низкая прибавка урожая отмечалась на вариантах с применением Циркона.

5. Прибавка урожая озимой пшеницы была получена за счет формирования большего числа продуктивных побегов, более высокой озерненности и массы зерна с растения. На уровень продуктивного стеблестоя более заметное влияние оказало применение регулятора роста Эпина-экстра, на озернен-ность колоса и выполненность зерна интенсивнее влиял Суперстим.

6. Значительное влияние на качество зерна озимой пшеницы и его технологические свойства оказала обработка посевов испытуемыми препаратами. Во всех опытных вариантах, по сравнению с контролем, формировалось зерно с более высоким содержанием белка и клейковины, особенно на варианте с применением Суперстима. Двукратная обработка посевов озимой пшеницы этим препаратом повышала содержание белка на 2 %, клейковины - на 3,8 %.

7. Применение регуляторов роста растений улучшило основные экономические показатели возделывания озимой пшеницы: стоимость валовой продукции, чистый доход и рентабельность производства зерна. Лучшим среди регуляторов роста оказалось двукратное опрыскивание посевов озимой пшеницы Эпином-экстра, где уровень рентабельности составил 34 % и практически не уступал варианту с внесением фунгицида. Рентабельность при двукратном опрыскивании Суперстимом составила 31 %, Цирконом-28 %.

8. Наибольший положительный баланс энергии был отмечен на варианте с двукратным применением Эпина-экстра. На этом варианте коэффициент биоэнергетической эффективности был равен 1,3. Остальные варианты с применением регуляторов роста несколько уступали этому показателю.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

В условиях лесостепи юга Нечерноземной зоны России с целью повышения урожайности, улучшения качества зерна озимой пшеницы, повышения иммунитета растений к листовым болезням рекомендуется двукратное применение регулятора роста Эпина-экстра в дозе 50 мл/га осенью в фазу кущения и весной в начале фазы выхода в трубку.

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

1. Смолин, Н.В. Иммунопротекторная роль регуляторов роста при выращивании озимой пшеницы / Н.В. Смолин, Л.С. Савельев, Н.В. Потапова // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н. И. Вавилова. - 2013. - № 5

- С. 35-41. (0,5 пл., авт. - 0,3).

2. Потапова, Н.В. Воздействие регуляторов роста на урожайность и качество зерна озимой пшеницы / Н.В. Потапова, Н.В. Смолин, A.C. Савельев // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета.

- 2013. - № 3. - С. 35-40. (0,4 пл., авт. - 0,2).

3. Потапова, Н.В. Фотосинтетическая деятельность и урожайность озимой пшеницы в зависимости от применения регуляторов роста и фунгицида / Н.В. Потапова, Н.В. Смолин, A.C. Савельев, А.И. Суркова // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2013. - № 9 (107).

- С. 10-14. (0,4 пл., авт. - 0,2).

Список работ, опубликованных по материалам диссертации в сборниках

4. Смолин, Н.В. Влияние фунгицидов и регуляторов роста на урожайность озимой пшеницы / Н.В. Смолин, A.C. Савельев, С.А. Дворецкий, Н.В. Потапова, Е.В. Тюкина // Научное обеспечение АПК Евро-Северо-Востока России: материалы Всерос. науч. практ. конф. - Саранск : [б.и.], 2010. -С. 500-501. (0,2 пл., авт.-0,1).

5. Савельев, A.C.. Интенсивность поражения септориозом листьев озимой пшеницы в зависимости от применения регуляторов роста и фунгицидов/ A.C. Савельев, Н.В. Потапова // XL Огаревские чтения: Естественные науки материалы науч. конф.: - Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2012.

- С. 270-273. (0,25 пл., авт. - 0,15).

6. Савельев, A.C. Развитие мучнистой росы в посевах озимой пшеницы в зависимости от применения росторегулирующих препаратов / A.C. Савельев, Н.В. Потапова, М.О. Наумов // Актуальные вопросы агрономии, агрохимии и агроэкологии / Материалы межд. науч. практ. конф. - Ульяновск : Изд-во УГСХА, 2012. - С. 158-162. (0,25 пл., авт. - 0,15).

7. Потапова, Н.В. Влияние регуляторов роста и фунгицида на развитие Blumeria graminis (DS). Marchai. в посевах озимой пшеницы // Н.В. Потапова, Н.В. Смолин, A.C. Савельев, Д.А. Кузнецов // Ресурсосберегающие экологически безопасные технологии производства и переработки сельскохозяйственной

продукции: материалы УШ Междунар. науч. пракг. конф. (Лапшинские чтения). - Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2012. - С. 251-254. (0,2 п.л., авт. - 0,1).

8. Потапова, II.В. Влияние регуляторов роста на фотосинтетическую деятельность растений озимой пшеницы // Н.В. Потапова, Н.В. Смолин, A.C. Савельев, А.И. Суркова // Ресурсосберегающие экологически безопасные технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции: материалы IX Междунар. науч. практ. конф. (Лапшинские чтения).

- Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2013. - С. 225-228. (0,2 пл., авт. - 0,1).

9. Потапова, II.B. Фунгистатический эффект регуляторов роста в борьбе с бурой листовой ржавчиной озимой пшеницы / Н.В. Потапова, A.C. Савельев // Аграрная наука - сельскому хозяйству: Материалы VIII Междунар. науч. npaicr. конф., посвящ. 70-летию Алтайского ГАУ. - Барнаул : Изд-во АГАУ, 2013.-С. 180-182. (0,15 пл., авт.-0,1).

10. Савельев, A.C. Влияние регуляторов роста и фунгицида на развитие бурой листовой ржавчины озимой пшеницы / A.C. Савельев, Н.В. Потапова, Н.В. Смолин // Защита растений в современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур: материалы Междунар. науч. практ. конф.

- Краснообск : Изд-во СибНИИЗиХ, 2013. - С. 294-296. (0,2 пл., авт. - 0,1).

11. Смолин, Н.В. Роль регуляторов роста в снижении вредоносности болезней озимой пшеницы / Н.В. Смолин, A.C. Савельев, Н.В. Потапова // Наука и инновации в Республике Мордовия: материалы XIII республиканской науч. практ. конф. - Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2013. - С. 165-174. (0,6 пл., авт. - 0,3).

Подписано в печать 21.11.13. Объем 1,0 п. л. Тираж 100 экз. Заказ № 1625. Типография Издательства Мордовского университета 430005, т. Саранск, ул. Советская, 24

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Потапова, Наталья Васильевна, Саранск

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

04201 453978 На правах рукописи

Потапова Наталья Васильевна

ВЛИЯНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА НА СНИЖЕНИЕ ВРЕДНОГО ДЕЙСТВИЯ БИОТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ В ПОСЕВАХ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ ЮГА НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ

Специальность 06.01.01 - Общее земледелие, растениеводство

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук

профессор Н. В. Смолин

Саранск 2013

Содержание

Стр.

Введение 4

1 Обзор литературы 8

1.1 Теоретические сведения о фитогормонах и регуляторах роста

и их фунгистатическая роль в современном земледелии 8

1.2 Опыт применения регуляторов роста в защите растений от биотических стрессов 15

1.3 Действие регуляторов роста различных химических групп

на устойчивость озимой пшеницы к патогенному комплексу 19

1.4 Биологические особенности, ареал распространения

и вредоносность листовых болезней озимой пшеницы 23

2 Методика и условия проведения исследований 33

2.1 Объекты исследований 33

2.2 Схема и методика полевого опыта 35 2.3. Характеристика почвы опытного участка 37 2.4 Метеорологические условия 39

3 Влияние сроков и кратности применения регуляторов роста

на патогенез паразитарных болезней в посевах озимой пшеницы 45

3.1 Устойчивость озимой пшеницы к мучнистой росе в

зависимости от применения росторегулирующих препаратов 46

3.2 Влияние регуляторов роста на зараженность и распространенность бурой листовой ржавчины в посевах озимой пшеницы 52

3.3 Влияние регуляторов роста на устойчивость озимой пшеницы

к септориозу 60

4 Влияние регуляторов роста на фотосинтетическую

деятельность растений озимой пшеницы 69

5 Влияние сроков и кратности применения регуляторов роста

на урожайность и структуру урожая озимой пшеницы 80

5.1 Изменение структуры урожая озимой пшеницы в зависимости от

применения регуляторов роста 81 5.2 Урожайность озимой пшеницы в зависимости от применения

регуляторов роста 90

6 Влияние регуляторов роста на качество зерна озимой пшеницы 97

7 Экономическая и биоэнергетическая эффективность применения регуляторов роста в посевах озимой пшеницы 106

7.1 Экономическая оценка результатов исследований 106

7.2 Влияние регуляторов роста на биоэнергетическую эффективность возделывания озимой пшеницы 109

Выводы и рекомендации сельскохозяйственному производству 113

Список использованных источников 116

Приложения 144

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В мировом и отечественном земледелии плодотворно развивается современная концепция в теории защиты растений, основанная на использовании физиологически активных веществ, способных влиять на гормональную систему растений - регуляторов роста. В то же время ведется активная разработка и исследование химических соединений, обладающих иммунопротекторными свойствами. Применение новых классов рос-торегулирующих препаратов позволит эффективнее использовать потенциал современных интенсивных сортов сельскохозяйственных культур, значительно снизить пестицидный прессинг на агроценозы, существенно повысить защитные функции растений, стабилизировать продукционный процесс и улучшить качественные показатели растениеводческой продукции.

В условиях лесостепной полосы юга Нечерноземной зоны России, помимо абиотических стрессов, значительный вред посевам озимой пшеницы наносят патогенные микроорганизмы, в частности, мучнистая роса, бурая листовая ржавчина и септориозные пятнистости. Этот комплекс листовых болезней на озимой пшенице в последние годы развивается практически повсеместно и его ущерб исчисляется недобором зерна в десятки млн. тонн. Поврежденный болезнями листовой аппарат растений, практически прекращает свою фотосинтетическую деятельность к середине активной вегетации культуры. Поэтому в современных технологиях возделывания озимой пшеницы обязательным агроприемом является защита посевов от этого опасного патогенного комплекса с помощью фунгицидов, которые, наравне с неоспоримой пользой, являются экологически небезопасными и весьма затратными.

В последнее время значительное внимание уделяется разработке регуляторов роста нового поколения с обширным спектром действия, полученных из природной среды и экологически безопасных для человека. Природа функционального действия этих веществ на защитные функции культурных растений до конца еще не выяснена. Особенно это касается роли регуляторов роста в повы-

шении устойчивости растений к патогенному комплексу. Важно знать степень воздействия фитогормонов на иммунопротекторные функции растительного организма и подавление паразитарных болезней, наносящих существенный вред сельскохозяйственным культурам и, в частности, озимой пшенице.

Исследования являются составной частью программы научно исследовательской работы ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева», № гос. регистрации 01.201.002631.

Целью исследований являлось изучение влияния сроков и кратности внесения регуляторов роста на снижение стрессовых воздействий патогенного комплекса листовых болезней на растения озимой пшеницы, повышение урожайности и получение ценного продовольственного зерна в условиях лесостепи юга Нечерноземной зоны России.

В задачи исследований входило:

- изучить устойчивость озимой пшеницы к мучнистой росе, бурой ржавчине и септориозу в зависимости от применения регуляторов роста, сравнить их действие на патогенный комплекс с эталонным фунгицидом;

- выявить влияние регуляторов роста на динамику фотосинтетической деятельности растений озимой пшеницы;

- установить влияние сроков и кратности применения росторегули-рующих препаратов на урожайность и структуру урожая озимой пшеницы;

- выявить закономерности формирования урожайности озимой пшеницы в зависимости от применения различных регуляторов роста;

- определить действие росторегулирующих препаратов на показатели качества зерна озимой пшеницы;

- дать экономическую и биоэнергетическую оценку изучаемых регуляторов роста на озимой пшенице.

Научная новизна. Научно обоснованы оптимальные сроки и кратность применения ряда новых регуляторов роста с целью снижения вредоносности мучнистой росы, бурой ржавчины и септориоза озимой пшеницы в условиях лесостепи юга Нечерноземья РФ. Выявлен фунгистатический эф-

фект регуляторов роста на патогенный комплекс листовых болезней озимой пшеницы при разных сроках и кратности их применения. Доказано положительное влияние изучаемых препаратов на урожайность и качество зерна озимой пшеницы. Двукратная обработка посевов Эпином-экстра повышала урожайность озимой пшеницы на 0,53 т/га или на 20 % по сравнению с контролем.

На защиту выносятся следующие положения:

- особенности влияния сроков и кратности применения регуляторов роста на снижение вредоносности мучнистой росы, бурой ржавчины и септори-озной пятнистости озимой пшеницы;

- фунгистатическая роль применения регуляторов роста в посевах озимой пшеницы;

- закономерности воздействия различных регуляторов роста на продуктивность озимой пшеницы и показатели качества ее урожая;

- экономическая и биоэнергетическая оценка применения регуляторов

роста.

Личный вклад соискателя. Соискателем лично разработана программа исследований, выполнен полевой опыт и осуществлен необходимый объем фенологических наблюдений и лабораторных анализов, проведено теоретическое обобщение экспериментальных материалов, а также аргументированы выводы и рекомендации сельскохозяйственному производству.

Практическая значимость. Научно обоснованное применение регуляторов роста даст возможность снизить вредоносность наиболее опасных паразитарных болезней озимой пшеницы. Установленные оптимальные сроки и кратность применения регуляторов роста позволят снизить фунгицидную нагрузку на агро-фитоценоз и на 14 % повысить рентабельность производства зерна озимой пшеницы.

Реализация результатов исследований. Основные результаты исследований успешно внедряются в производство растениеводческой продукции и используются при совершенствовании существующих технологий возделывания

озимой пшеницы в сельскохозяйственных предприятиях Республики Мордовия.

i

Результаты, полученные в ходе исследований, применяются при проведении занятий по курсам «Защита растений» и «Химические средства защиты» по спецкурсам «Интегрированная защита полевых культур» и «Иммунитет растений» со студентами специальности «Агрономия» Мордовского госуниверситета.

Апробация работы. Основные положения исследований доложены и положительно оценены на Всероссийской научно-практической конференции «Научное обеспечение АПК Евро-Северо-Востока России» (Саранск, 2010); Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы агрономии, агрохимии и агроэкологии» (Ульяновск, 2012); VI-IX Международных научно-практических конференциях «Ресурсосберегающие экологически безопасные технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции» (Саранск, 2010-2013); VIII Международной научно-практической конференции, посвященной 70-летию Алтайского ГАУ «Аграрная наука - сельскому хозяйству» (Барнаул, 2013); Международной научно-практической конференции «Защита растений в современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур» (Краснообск, 2013); XIII республиканской научно-практической конференции «Наука и инновации в Республике Мордовия» (Саранск, 2013).

Публикации. Основные материалы диссертации опубликованы в 11 печатных работах, 3 из них в журналах, рекомендованных перечнем ВАК.

Структура и объем диссертации. Работа выполнена на 143 страницах компьютерного текста, состоит из введения, 7 глав; содержит 32 таблицы, 7 рисунков, 23 приложения, 247 использованных источников, в том числе 39 иностранных авторов.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Теоретические сведения о фитогормонах и регуляторах роста и

их фунгистатическая роль в современном земледелии

Население планеты до середины XXI века по прогнозам демографов увеличится до 1,5 млрд. человек. При этом демографический взрыв придется на развивающиеся страны Африки, Азии и латинской Америки, где возможности расширения сельскохозяйственного производства весьма ограничены. В конце 2011 г. на Земле родился семимиллиардный житель. Спрос на продовольственные товары прогрессивно растет, опережая рост населения планеты. По данным ФАО более 800 млн. человек на Земле испытывают постоянный голод.

Производители сельскохозяйственной продукции порой вынуждены идти на крайне опасные для окружающей среды меры повышения продуктивности производства, такие как повышенные дозы минеральных удобрений, высокая пестицидная нагрузка на агроэкосистему. Неумеренное применение минеральных удобрений и ядохимикатов неизбежно ведет к увеличению техногенной нагрузки на агрофитоценоз. Над экологией планеты и здоровьем населения возникла реальная угроза. Современное человечество столкнулось с рядом пандемий опасных болезней, которые вызваны потреблением экологически небезопасных продуктов питания. Запрет на применение агрохимикатов и пестицидов в современных технологиях при отсутствии адекватной альтернативы практически невозможен, так как приведет к регрессу стратегически важной отрасли и гуманитарной катастрофе.

Экологизация сельскохозяйственного производства должна проходить постепенно, не нанося ущерба населению планеты. В первую очередь, необходимо поставить задачу поиска новых экологически безопасных технологий сохранения плодородия почвы и увеличения продуктивности земледелия, основанных на снижении норм расхода агрохимикатов и пестицидной нагрузки

на агрофитоценоз, производства более безопасных ядохимикатов и повыше-

8

нии использования природных источников плодородия и потенциала культурных растений. Необходимо в полной мере находить все биологические ресурсы либо изучать и использовать другие нетрадиционные биотические факторы формирования экосистем, имеющие реальную или потенциальную пользу или ценность для человечества (Кефели В. И., 1989, Богословский В. Н. и др., 2004). К числу таких средств повышения устойчивости растений к неблагоприятным стресс-факторам окружающей среды относятся фитогормоны и регуляторы роста (Вакуленко В. В., Шаповал О. А., 2000).

Роль регуляторов роста в формировании продуктивности сельскохозяйственных культур безусловно важна. В ряде публикаций отмечено, что регуляторы роста оказывали более значительное влияние на повышение урожая озимой пшеницы, чем минеральные удобрения. В. И. Костин и Е. Н. Ерофеева (2010) установили, что доля влияния регуляторов роста в среднем составляла 70 %, тогда как действие минеральных удобрений ограничивалось 20 %.

В растительных организмах вырабатываются такие вещества, которые ведут себя аналогично гормонам животных. Таким веществам дано название фитогормонов (от греч. ркуЮп - растение, когтао - двигать, побуждать). Фитогормоны обладают некоторыми общими свойствами: синтезируются в клетках растений, воздействуют в крайне низких концентрациях, запускают реализацию физиологических программ. Например, одни типы клеток и тканей растений с помощью фитогормонов регулируют физиологические процессы в других (Кулаева О. Н., 1995; Шевелуха В. С., 1992).

«Список пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской федерации» (2012) включает в себя более 100 препаратов из 40 химических групп. В настоящее время нет достаточно четко упорядоченной классификации регуляторов роста. Непосредственно росторегу-лирующие вещества делятся на эндогенные и экзогенные. В группу эндогенных входят: гиббереллины, цитокинины. ауксины и их антагонисты - ингибиторы роста, а именно, этилен и абсцизовая кислота. Благодаря своему комплексному действию, ингибиторы роста и фитогормоны обеспечивают нор-

мальный рост и развитие растительного организма. К фитогормонам относят и относительно недавно открытые брассиностероиды (Хрипач В. А. и др., 1995), жасмонаты и системин - регулятор белковой природы (Lei Li et al., 2001; Clarence A. R. et al., 2001).

Вторую группу составляют экзогенные и синтетические регуляторы роста. Pix получают биохимическими или микробиологическими способами. Они делятся на регуляторы гормонального (аналоги фитогормонов) и негормонального спектра действия. Негормональные действуют на растения косвенно, изменяя количество или соотношение эндогенных гормонов. Синтетические регуляторы в последние годы довольно широко применяются в растениеводстве, так как с их помощью можно в значительной мере управлять процессами роста и развития растений (Деева В. П., Шелег 3. И., 1985).

В 1926 г. Е. Куросава выявил, что культуральная жидкость фитопато-генного гриба Gibberella fujikuroi содержит химический реагент, способствующий сильному вытягиванию стеблей у растений. Позднее Т. Ябута в 1938 г. из культуральной среды гриба выделил это вещество в виде кристалла и назвал его гиббереллином. Впоследствии Б. Кросс в 1954 г. расшифровал формулу гибберелловой кислоты, представляющей собой тетра-циклический дитерпеноид (Полевой В. В., 1989).

В настоящую пору известно около 80 гиббереллинов нейтральной и кислой природы. Гиббереллины синтезируются в корнях и листьях из аце-тилкоэнзима А через геранилгераниол и мевалоновую кислоту. Они способствуют удлинению стебля и провоцируют семена к прорастанию. Гибберил-лины стимулируют деление клеток в апикальной и интеркалярной меристемах, увеличивают синтез ферментов фосфолипидов. А. Lang (1956) и позднее М. X. Чайлахян (1988) доказали участие гиббереллина в индукции цветения длинно дневных растений. В. И. Малиновский (2004) установил, что синтез гиббереллина с белковым цитоплазматическим рецептором активизируют синтез белка и нуклеиновых кислот.

На основе накопленных научных фактов Н. Г. Холодный (1939) разра-

ботал и предложил гормональную теорию тропизмов. В 1935 г. Ф. Кегль выделил и идентифицировал данное стимулирующее вещество, которым оказалась индолил-3-уксусная кислота (ИУК). Соединения этой группы были названы ауксинами. Ауксины стимулируют растяжение и деление клеток, а также необходимы для образования корней и проводящих пучков, способствуют проявлению апикального доминирования, усиливают аттрагирующую способность тканей (Полевой В. В., 1989). ИУК активизирует в плазмалемме протонную помпу и синтез ферментов, что приводит к закислению и разрыхлению клеточных стенок и, благодаря этому, способствует растяжению клеток и изменению их форм (Rayle D. L. et al., 1992, Catala С. et al., 2000).

Цитокинин или зеатин был синтезирован из недо�