Изучение влияния химических и биологических средств защиты на водоудерживающую способность зерновых культур

Введение. Интеграция подходов в современных агросистемах базируется на синергии биологических и химических методов. В стратегиях точного земледелия комбинация биопрепаратов с адъювантами повышает эффективность доставки действующих веществ, минимизируя экологический след. Перспективным направлением является разработка гибридных препаратов, что сочетает эффективность химических агентов с экобезопасностью биологических. Рациональное сочетание биологических и химических средств защиты растений формирует научную основу для развития устойчивого растениеводства, решая важную задачу, стоящую перед производителями сельскохозяйственной продукции: продуктивность, экологичность и экономическая целесообразность.

Серьезной проблемой для производителей зерна являются потери от действия стрессовых факторов на растения, в особенности по отношению к сельскохозяйственным культурам, имеющим большое народнохозяйственное значение. Такие потери могут изменяться в пределах 78-87 % от максимального дохода при идеальных условиях [1]. Периоды проявления реакций растительного организма после действия разрушающего фактора на растение могут иметь различный временной период, проявляясь, в том числе, и нарушением процессов поступления и использования влаги и элементов минерального питания, что служит потенциальным риском в получении высокого урожая. [2]

Несмотря на наличие достаточного количества влаги в почве, нельзя автоматически предполагать, что растение будет обеспечено оптимальным водным балансом. Дефицит воды провоцирует комплексные изменения на биохимическом, физиологическом и анатомическом уровнях [3].

Листья пшеницы особенно уязвимы к нехватке влаги [4]. Ограниченное поступление воды в период активного роста приводит к замедлению роста листьев и уменьшению накопления сухого вещества. Степень восприимчивости к водному стрессу может существенно меняться на разных этапах вегетации. Поэтому крайне важно оценивать потенциальное снижение урожайности, вызванное недостатком воды, на каждой фазе развития растения.

Недостаток воды оказывает прямое воздействие на регуляторные процессы в клетках и косвенное - на состав органических соединений. Он также нарушает азотный обмен, синтез белков и хлорофилла. Под влиянием водного стресса повреждаются мембраны клеток, замедляется выход ионов, снижается интенсивность фотосинтеза и диффузионное сопротивление листьев, нарушается работа фотосистем и подавляются процессы деления и роста клеток.

Многие ученые (Жученко, 2004; Евдокимов, 2017; Baloch, 2013; Некрасов и Ионова, 2014 и другие) считают, что дефицит влаги, особенно в засушливые периоды, может радикально изменить физиологические и биохимические процессы, что, в свою очередь, влияет на рост, анатомию и морфологию растений. Даже кратковременное обезвоживание замедляет рост. У злаковых это может привести к сокращению фазы кущения, уменьшению размера колоса, длины листьев и междоузлий [5-8].

При оценке характеристик, определяющих урожайность сельскохозяйственных культур, необходимо учитывать ущерб, наносимый водным стрессом этим характеристикам.

Цель исследований - выяснить влияние химических и биологических препаратов на содержание влаги в листьях яровых культур и оценить их роль в формировании урожая.

Условия, материалы и методы. Исследования проводили в условиях полупроизводственных опытов Орловской области в 2022-2024 гг. Почва, на которой были заложены опыты - темно-серая лесная, обладает близкой к нейтральной кислотности (pH солевой вытяжки 5,6 и 5,8 соответственно), имеет повышенное содержание подвижного фосфора (12,1 и 13,6 мг /100 г почвы) и высокое содержание подвижного калия (19,6 и 20,5 мг/100г почвы), среднеобеспечены гумусом (4,76 и 4,25% соответственно) [9,10].

Сумма поглощенных оснований на исследуемых участках составляет 29,4 и 27,4 мг-экв на 100 г почвы, содержание обменного кальция 25,3 и 25,2 мг-экв на 100 г почвы, содержание обменного магния 4,1 и 2,15 мг-экв на 100 г почвы.

Такие показатели свидетельствуют о достаточно высоком плодородии почвы, что создаёт благоприятные условия для возделывания зерновых культур.

Вегетационный период 2022-2024 гг. был благоприятным для роста, развития и созревания зерновых культур, так как гидротермические условия были близки к оптимальным и соответствовали средним многолетним значениям.

Объектами исследований являлись сорта яровой пшеницы Дарья и ярового ячменя Атаман:

• -    сорт ярового ячменя Атаман ( Hordeum vulgare L .). Селекционная работа проведена при совместном участии РУП «Научно-практический центр НАН Беларуси по земледелию» и ФГБНУ «Федеральный научный центр зернобобовых и крупяных культур» методом гибридизации линий 2768/812 и HVS 91/76. С 2006 года сорт включен в Госреестр РФ для Центрального, ВолгоВятского и Центрально-Черноземного регионов, где демонстрирует стабильную продуктивность.

• -    сорт яровой мягкой пшеницы Дарья ( Triticum aestivum L.). Селекционная работа по созданию сорта проведена РУП «Научно-практический центр НАН Беларуси по земледелию» методом гибридизации линии Г-18 (81.5.1.2 × сорт «Белорусская 80»). Включен в Госреестр РФ в 2006 г. и Беларуси в 2002 г., рекомендован для Северо-Западного, Центрального, Волго-Вятского и Центрально-Черноземного регионов России, а также для ВосточноКазахстанской области Казахстана.

В качестве биологических и химических средств защиты растений использовали следующие препараты:

• 1.    Нигор++ - средство для предпосевной обработки семян (патент РФ 2463759) + биоорганический раствор «Эликсир Урожая» (Россия) в соотношении компонентов 1:1), препарат, обладающий защитно-стимулирующим действием.

• 2.    Баксис — жидкий биофунгицид на основе штамма бактерии Bacillus subtilis с концентрацией не менее 5,0×10 КОЕ/мл, разработанный для подавления широкого спектра грибковых и бактериальных патогенов сельскохозяйственных культур.

• 3.    Амистар Экстра – системный комбинированный фунгицид для защиты яровых и озимых зерновых колосовых культур от болезней листьев и колоса. Действующее вещество: 200 г/л азоксистробин и 80 г/л ципроконазол. Химический класс: стробилуринытриазолы. Производитель: Сингента.

• 4.    Оскар – комбинированный системный фунгицид профилактического и лечебного действия, применяемый для контроля широкого спектра грибковых заболеваний зерновых культур, сахарной свеклы и винограда. Действующие вещества: флутриафол (125 г/л) из класса триазолов (ингибитор деметилирования стеролов, FRAC 3) и ципроконазол (50 г/л) из класса триазол-производных (FRAC 3).

Расположение делянок систематическое. Размер опытной делянки - 240 м2, учетной делянки 50 м2. Повторность опыта трехкратная.

Закладку опытов, фенологические наблюдения, полевые учеты и определение структуры урожая проводили согласно методикам Государственного сортоиспытания с.-х. культур (1998) и полевого опыта (в изложении Б.А. Доспехова, 2014) [11].

Для определения водоудерживающей способности яровой пшеницы и ячменя в полевых условиях отбирали листья и анализировали согласно методическим указаниям под редакцией Г.В. Удовенко (1988) [12].

Для статистической обработки результатов исследований, согласно методике Б.А. Доспехова (2014), использовали дисперсионный и корреляционный анализы. Обработку результатов проводили с помощью компьютерной программы Statistica 10.0.

Результаты и обсуждение. Водоудерживающая способность является интегральным признаком адаптации, во многом обеспечивающим растениям способность противостоять действию водоотнимающих факторов, а поэтому существенно влияющим на засухоустойчивость [8.]

Высокие значения водоудерживающей способности растений яровой мягкой пшеницы сорта Дарья в годы выращивания в фазу колошения отмечены при обработке Амистар Экстра и биологическими препаратами Баксис и Нигор++, на сорт ярового ячменя Атаман существенное влияние оказал препарат Оскар (табл. 1).

Таблица 1 – Водоудерживающая способность листьев сортов яровых культур в естественных условиях, фаза колошения

Образцы	Водоудерживающая способность, %
	2022 г.	2023 г.	2024 г.	среднее многолетнее	V, %
Без обработки
Семена яровой пшеницы Дарья	85,8	75,3	70,6	77,2	9,7
Семена ярового ячменя Атаман	86,6	75,9	71,5	74,5	9,6
Амистар Экстра
Семена яровой пшеницы Дарья	94,1	81,3	77,7	84,3	12,4
Семена ярового ячменя Атаман	91,8	80,3	73,0	81,7	9,4
Оскар
Семена яровой пшеницы Дарья	86,8	79,0	72,5	79,4	9,0
Семена ярового ячменя Атаман	96,8	87,5	82,5	88,9	8,2
Баксис
Семена яровой пшеницы Дарья	87,2	78,3	72,5	79,3	9,3
Семена ярового ячменя Атаман	86,8	76,0	68,0	76,9	12,3
Нигор++
Семена яровой пшеницы Дарья	97,0	88,0	83,5	89,5	7,7
Семена ярового ячменя Атаман	88,3	79,1	71,5	79,6	10,6

В среднем за три года изучения в фазу колошения водоудерживающая способность листьев образцов в полевых условиях варьировала от 74,5 % (сорт ярового ячменя Атаман, без обработки) до 89,5 % (семена яровой пшеницы Дарья, при обработке Нигор++).

Высокие значения водоудерживающей способности листьев в фазу цветения, как и в фазу колошения отмечены у сорта Атаман при обработке Оскар, у сорта Дарья закономерность сохранялась во все годы изучения при применении Амистар Экстра и Нигор++ (табл. 2).

Минимальные значения водоудерживающей способности листьев яровых культур в фазу цветения зафиксированы в 2024 году у сорта яровой пшеницы Дарья при обработке Баксис (74,1 %) и у сорта ярового ячменя Атаман при обработке Нигор++ (75,2 %).

Вариабельность (V%) водоудерживающей способности варьирует в фазу цветения от 4,7 % (сорт Дарья при обработке Нигор++) до 9,3 % (сорт Атаман при обработке Нигор++), в фазу колошения этот показатель возрастает под влиянием обработок от 7,7% (сорт Дарья при обработке Нигор++) до 12,3 % (сорт Атаман при обработке Баксис), указывая на меньшую стабильность искусственно индуцированного водоудержания.

Таблица 2 – Водоудерживающая способность листьев яровых культур в естественных условиях, фаза цветения

Образцы	Водоудерживающая способность, %
	2022 г.	2023 г.	2024 г.	среднее	V, %
Без обработки
Семена яровой пшеницы Дарья	87,9	79,5	76,7	81,4	7,2
Семена ярового ячменя Атаман	88,5	79,8	76,4	81,6	7,7
Амистар Экстра
Семена яровой пшеницы Дарья	99,3	95,3	89,8	94,8	5,0
Семена ярового ячменя Атаман	95,3	90,7	86,0	90,7	5,1
Оскар
Семена яровой пшеницы Дарья	88,0	79,9	78,7	82,2	6,2
Семена ярового ячменя Атаман	103,2	99,4	93,6	98,7	4,9
Баксис
Семена яровой пшеницы Дарья	87,0	81,2	74,1	80,8	8,0
Семена ярового ячменя Атаман	86,9	84,3	77,6	82,9	5,8
Нигор++
Семена яровой пшеницы Дарья	104,1	99,7	94,8	99,5	4,7
Семена ярового ячменя Атаман	90,0	79,6	75,2	81,7	9,3

Таким образом, влияние обработок оказывает положительное действие на водоудерживающую способность листьев яровых культур в фазы цветения и колошения.

Под влиянием препаратов урожайность зерна яровой пшеницы с делянок увеличилась во всех вариантах (прибавка по отношению к контролю за годы исследований составила от 7,5% до 18,1%). Содержание протеина и клейковины увеличилось на 0,3-1,5% и 1,3-4,9%, соответственно (рис.1). Лучший результат получен при использовании Нигор++ (протеин 15,7%, клейковина 28,3%). В большей степени увеличение крахмала произошло в вариантах при обработке Оскар и Амистар Экстра (3,0 и 4,3%, соответственно).

протеин клейковина крахмал

Экстра

Рисунок 1 - Среднее содержание протеина, клейковины и крахмала в зерне яровой пшеницы, среднее за 2022-2024 гг.

Прибавка урожая зерна ярового ячменя по отношению к контролю за годы исследований во всех вариантах составила 4,5% -10,3% [13]. Наиболее высокий результат увеличения протеина в зерне ярового ячменя получен в варианте при обработке Нигор++ (14,4%), крахмала в варианте при обработке Амистар Экстра (62,8%) (рис.2).

dP протеин

крахмал

Контроль

Амистар Экстра

Оскар

Нигор++

Рисунок 2- Среднее содержание протеина и крахмала в зерне ярового ячменя, среднее за 2022-2024 гг.

Была определена корреляционная связь между количественными и качественными показателями урожайности с содержанием влаги в листьях яровых культур в различные фазы развития (табл. 3). В случае сравнения индикатора и результата (урожайности и показателей качества зерна) высокий коэффициент корреляции, характеризующийся умеренной и сильной силой связи, означает, что за изменением фактора следует соответствующее изменение показателя результата (табл. 3).

Таблица 3 - Количественные критерии оценки тесноты связи показателей урожайности и содержания влаги в листьях яровых культур

Показатели	Фаза колошения	Фаза цветения
Величина коэффициента корреляции между урожайностью и оводненностью листьев	0,708707	0,069506
Характеристика силы связи	сильная	практически отсутствует
Величина коэффициента корреляции между содержанием белка в зерне и оводненностью листьев	0,571528	-0,04782
Характеристика силы связи	умеренная	практически отсутствует
Величина коэффициента корреляции между содержанием клейковины в зерне и оводненностью в листьях	0,379775	-0,04409
Характеристика силы связи	слабая	практически отсутствует
Величина коэффициента корреляции между содержанием крахмала в зерне и оводненностью в листьях	0,442844	0,407498
Характеристика силы связи	слабая

Выводы. Проведено изучение применения химических и биологических препаратов на содержание водоудерживающей способности листьев яровых культур в разные фазы развития растений и проведена оценка их роли в формировании урожая:

• 1.    Наиболее значимое увеличение влаги в листьях яровой пшеницы и ярового ячменя происходило в фазу колошения и в фазу цветения под влиянием обработки биостимулятором Нигор++ и химическими препаратами Оскар и Амистар Экстра.

• 2.    В опытных вариантах прибавка урожая яровой пшеницы сорта Дарья по отношению к контролю за годы исследований составила от 7,5% до 18,1%, содержание в зерне протеина, клейковины и крахмала увеличилось на 0,3-1,5% и 1,3-4,9%, и 4,3% соответственно. В зерне ярового ячменя урожай за годы исследований имел положительную динамику на 4,5% -10,3%. Наиболее высокий результат увеличения протеина в зерне ярового ячменя получен в варианте при обработке Нигор++, крахмала в варианте при обработке Амистар Экстра.

• 3.    В опытных вариантах прибавка урожая яровой пшеницы сорта Дарья по отношению к контролю за годы исследований составила от 7,5% до 18,1%, содержание в зерне протеина, клейковины и крахмала увеличилось на 0,3-1,5% и 1,3-4,9%, и 4,3% соответственно. В зерне ярового ячменя урожай за годы исследований увеличился на 4,5% -10,3%. Наиболее высокий результат

• 4.    Содержание влаги в листьях яровых культур влияют на количество и качество получаемого зерна, так как применяемые препараты выполняют водоудерживающую функцию в листьях.

увеличения протеина в зерне ярового ячменя получен в варианте при обработке Нигор++, крахмала в варианте при обработке Амистар Экстра.