Биостимуляторы - резерв повышения продуктивности яровой пшеницы

Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН признала такое производство приоритетным направлением в современном сельском хозяйстве [5,7].

Вследствие этого в земледелии стали чаще использовать различные экологически безопасные рострегулирующие вещества , повышающие урожайность сельскохозяйственных культур .

Большинство синтетических регуляторов роста является физиологически активными аналогами эндогенных фитогормонов , которые способны , меняя гормональный баланс в растении , увеличивать интенсивность транспорта ассимилянтов в хозяйственно - ценные органы . Подобно гормонам они включаются в процессы репликации , транскрипции и трансляции , а также стабилизации мембран и модуляции активности ферментов [9].

Применение в сельскохозяйственной практике регуляторов роста в сочетании с минеральными и бактериальными удобрениями, на наш взгляд, позволит реализовать все биологические возможности растений и может явиться одним из перспективных агроприёмов повышения продуктивности сельскохозяйственных     культур.     Подобных исследований с яровой пшеницей в Правобережье Саратовской области раньше проведено не было.

Учитывая вышеизложенное , целью настоящей работы мы поставили определить влияние предпосевной обработки семян яровой пшеницы различными биологически активными веществами ( БАВ ) на продуктивность и качество зерна в условиях богары на обыкновенном черноземе в Саратовском Правобережье .

В задачи исследования входило определение всхожести , урожайности и качества зерна в зависимости от предпосевной обработки семян изучаемыми препаратами на различных агрофонах , изучение уровней ряда ферментов в зерне нового урожая .

Материалы и методика исследований

Объектом исследования являлась яровая пшеница сорта Саратовская 68.

Для предпосевной обработки семян яровой пшеницы использовали растворы регуляторов роста , разработанные на кафедре химии СГАУ им . Н . И . Вавилова , в концентрации 10^-3 %.

Исследования проводили на полях Аркадакской сельскохозяйственной опытной станции НИИ СХ Юго - Востока Саратовской области в 2007-2009 гг . по следующей схеме :

• 1 . контроль , сухие семена ( фон 1),

• 2 . Фон 1+ ДФК

• 3 . Фон 1+ МФК

• 4 . Фон 1+ МП

• 5    Семена , обработанные раствором ценоза ( фон 2),

• 6 . Фон 2 + ДФК

• 7 . Фон 2 + МФК

• 8 . Фон 2 + МП

• 9 . NPK ( фон 3)

• 10 . Фон 3 + ДФК

• 11 . Фон 3 + МФК

• 12 . Фон 3 + МП

Анализ химического строения исследуемых веществ подтверждает вероятность использования последних в качестве синтетических регуляторов роста растений. Препарат МП, являясь производным хинолинового ряда, содержит в своем составе дополнительный активный центр – оксогруппу, вследствие чего моделирует строение азотистых оснований нуклеиновых кислот, а содержащиеся в его молекуле активные компоненты способны давать с последними координационные связи при наличии пространственного соответствия.

Препараты ДФК и МФК являются производными карбоциклического β - дикетона – димедона и α , β – непредельного кетона . Молекулы этих соединений содержат в своём составе два ароматических арильных фрагмента и три карбонильные группы , одна из которых полностью енолизирована и образует внутримолекулярную водородную связь хелатного типа с карбонилом нециклического фрагмента молекулы . Это делает возможным их участие в образовании хелатных комплексов с соединениями металлов , входящих в жизненно важные компоненты живой клетки , что способствует повышению не только росторегулирующей активности , но и защитной функции препарата .

Ценоз – искусственно полученный раствор , содержащий микроорганизмы разных видов . Он представляет собой жидкую среду с рН около 6,6, содержание сухого вещества от 0,36 до 0,50%, NH⁺₄ – 41-52, NO^- 3 – 20-28, Р 2 О 5 – 19-26, К 2 О – 249-274 мг / л . Значительную роль в биологической активности ценоза , играет его эпифитная микрофлора , численность которой составила в период исследований 1,02-1,19·10¹⁰ мк / мл . Наличие этих микроорганизмов позволяет рассматривать ценоз как бактериальный препарат , что усиливает его роль в качестве биологического стимулятора .

В вариантах № 9 – 12 использовали минеральные удобрения : нитрофоску простую , которую вносили в рядки при посеве яровой пшеницы из расчёта 1 ц на 1 га .

Семена обрабатывали растворами регуляторов роста и ценоза из расчета 8 л на 1 ц семян .

В зерне яровой пшеницы , выращенной на различных фонах , определяли активность ферментов пероксидазы и амилаз , согласно соответствующим методикам [9, 4].

Урожай культур . Учитывался поделяночно [2].

В зерне злака определяли количество сырой клейковины и ее качество ( ИДК ). Измерялась также масса 1000 семян по методикам , предусмотренными ГОСТами .

Статистическая обработка данных . Эксперимента льные данные обрабатывали методом дисперсионного анализа по Б . А . Доспехову [2].

Результаты и их обсуждение

Как показали наши исследования, на всех вариантах по сравнению с контролем отмечалось увеличение полевой всхожести. Регуляторы роста ДФК и МФК повлияли незначительно на данный показатель (6,5%). Сочетание изучаемых препаратов с ценозом повышало всхожесть по сравнению с контролем до 8,9-11,3%. При использовании препарата МФК на фоне NPK отмечена наибольшая полевая всхожесть (14,2%). На 12,8 и 10,6% способствовало повышению полевой всхожести обработка семян препаратами ДФК и МП на фоне нитрофоски.

Применение регуляторов роста в сочетании с минеральными и бактериальными удобрениями активизировало рост и развитие растений пшеницы , что в конечном итоге способствовало существенному повышению урожайности злака ( рис .1).

Прибавка урожая зерна яровой пшеницы колебалась от 9,27 ( вариант 2) до 32,4% ( вариант 11). Максимальной она была на варианте с применением МФК в сочетании с полным минеральным удобрением . Влияние МП в этом отношении несколько уступало вышеуказанному варианту (27,8%). Эффективность применения ДФК на фоне питания была несколько ниже , по сравнению с остальными вариантами опыта .

Варианты опыта

Рисунок 1 – Продуктивность яровой пшеницы , выращенной на различных агрофонах ( среднее за 2007-2009 гг .)

Повышение продуктивности злака от использования изучаемых агроприемов , происходило за счет увеличения количества зерна в колосе и массы 1000 семян . В наибольшей степени это наблюдалось на варианте 11.

Окислительно - восстановительные ферменты , к которым относятся пероксидаза ( КФ 1.11.1.7.), донор Н 2 О 2 принимает участие в ростовых процессах в растениях , в частности в синтезе ИУК , в окислении оксикоричных спиртов , а , следовательно , в процессах лигнификации [3].

Благодаря своей огромной полифункциональности пероксидаза участвует практически во всех основных процессах     жизнедеятельности     растительных организмов. Многочисленные     исследования указывают на то, что под влиянием неблагоприятных факторов окружающей среды происходят значительные изменения в активности пероксидазы [1,6,8].

Повышение пероксидазной функции в клетке является важным способом интенсификации окислительно-восстановительных процессов в растениях и повышения их устойчивости к неблагоприятным условиям среды. Результаты проведенных изысканий указывают на определенное воздействие обработок на ферментативные процессы в растениях (рис. 2). В плане вышесказанного, применение препарата МФК на фоне улучшения минерального питания является эффективным приёмом усиления этих процессов.

На активность пероксидазы наиболее эффективным было действие препарата МФК на фоне минерального питания . Активность фермента в этом варианте вырастала до 96% по сравнению с контролем . Применение ценоза совместно с препаратом МП и МФК также усилило пероксидазную активность по сравнению с контролем на 73 и 75%.

Рисунок 2 – Влияние удобрений , БАВ и ценоза на активность пероксидазы , % к контролю ( среднее за 2007-2009 гг .)

Амилазы имеют очень большое значение в оценке качества муки и зерна : процесс накопления сахара во время брожения теста и сам процесс брожения зависят от скорости накопления в тесте мальтозы , что , в свою очередь , определяется действием этих ферментов . В чистом виде препараты ДФК , МФК и МП в наших опытах ингибировали активность пероксидазы , наблюдалось её снижение на 23-39% по сравнению с контролем ( рис . 3).

Применение удобрений как отдельно , так и в сочетании с препаратом ДФК способствовало незначительному повышению активности амилаз в зерне . Активность фермента в этих вариантах увеличилась на 3,3 и 3,6% соответственно .

В других вариантах опыта отмечено снижение активности амилаз под влиянием обработки от 0,5 до 14,7%.

Качество клейковины в зерне , выращенном из обработанных семян в полевых опытах , во всех вариантах соответствовало II группе качества . Содержание сырой клейковины находилось в интервале 25-30%.

Рисунок 3 – Влияние удобрений , БАВ и ценоза на активность амилазы , % к контролю ( среднее за 2007-2009 гг .)

Вывод

Таким образом , изучаемые новые синтетические соединения способствовали положительным изменениям в физиологическом состоянии растений , активизируя ростовые и формообразовательные процессы . В результате этого они позволяют получать стабильные урожаи экологически безопасного зерна яровой пшеницы .

Положительное и довольно близкое по эффективности влияние БАВ на урожайность яровой пшеницы проявилось на разных изученных агрофонах . Максимальная прибавка урожая была получена на фоне полного минерального питания с предпосевной обработкой семян препаратом . МФК *10^-3%.

Благодарности

Автор выражает благодарность научному руководителю д . с .- х . н ., профессору Назарову Виктору Алексеевичу , доцентам кафедры химии Сердюковой Татьяне

Николаевне и Сусловой Татьяне Александровне за ценные советы и участие в подготовке материалов .