Влияние биологически активных веществ на формирование урожайности и качества зерна гречихи

Автор: Клыков Алексей Григорьевич, Муругова Галина Александровна, Тимошинова Оксана Анатольевна, Самагина Юлия Викторовна, Чайкина Елена Леонидовна, Закирова Анна Евгеньевна

Журнал: Вестник Красноярского государственного аграрного университета @vestnik-kgau

Рубрика: Агрономия

Статья в выпуске: 5, 2023 года.

Бесплатный доступ

Цель исследования - изучение влияния биологически активных веществ на рост и развитие растений, урожайность, технологические и биохимические качества зерна гречихи. Исследование проводилось в лаборатории селекции зерновых и крупяных культур ФГБНУ «ФНЦ агробиотехнологий Дальнего Востока им. А.К. Чайки» и ФГБУН Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г.Б. Елякова ДВО РАН в 2019-2021 гг. Объект исследования - районированный сорт Изумруд. Наиболее эффективной являлась обработка растений в фазу бутонизации водно-спиртовым экстрактом из красных стеблей гречихи сортов Изумруд и При 7 (концентрация 100 мкг/мл), способствующая увеличению флавоноидов (0,22 мг/100 г), жира (3,6 %), положительно влияющих на урожайность, массу 1000 зерен, количество соцветий с плодами. При использовании препарата «Эхинохромас» концентрацией 10 мкг/мл выявлено повышенное содержание белка в зерне (14,5 %). Максимальная урожайность (2,5 т/га) получена в варианте с обработкой водно-спиртовым экстрактом из красных стеблей При 7 (концентрация 100 мкг/мл). По крупности зерна (35,9 г) и с максимальной прибавкой урожайности по отношению к контролю (на 72 %) выделился вариант при обработке ВСЭ из красных стеблей гречихи сорта При 7 (концентрация 100 мкг/мл). Высокий выход крупы (72,7 %) и низкая пленчатость (27,3 %) выявлены в варианте с применением триметилового эфира «Эхинохрома» (концентрация 10 мкг/мл). С пониженным содержанием флавоноидов были контрольные растения, с зелено-красной и зеленой окраской стеблей (от 0,11 до 0,15 мг/100 г). При опрыскивании растений водно-спиртовым экстрактом из красных стеблей гречихи сорта Изумруд с концентрацией 100 мкг/мл увеличилось количество белка до 13,9 % и жира - до 3,4 %. Применение экстрактов, полученных из растений гречихи с красной и красно-зеленой окраской стебля, в качестве фиторегуляторов культурных растений является перспективным приемом в органическом сельском хозяйстве.

Еще

Гречиха, биологически активные вещества, сорт, флавоноиды, урожайность

Короткий адрес: https://sciup.org/140299750

IDR: 140299750   |   DOI: 10.36718/1819-4036-2023-5-3-9

Текст научной статьи Влияние биологически активных веществ на формирование урожайности и качества зерна гречихи

Ведение. Гречиха является ценной сельскохозяйственной культурой, возделываемой во многих странах мира [1]. По питательности, вкусовым и диетическим свойствам она является одним из важнейших продовольственных продуктов [2, 3]. Большой интерес гречиха представляет как источник биофлавоноидов. Известно, что флавоноиды принимают активное участие в физиологических процессах растительной клетки и могут оказывать влияние на репродуктивные процессы, способствовать ри-зогенезу, подавлять развитие патогенов, регулировать процессы окислительного фосфорилирования, являются универсальными поли-функциональными адаптогенами к неблагоприятным факторам среды [4–7].

Дальний Восток России характеризуется муссонным климатом с высокой влажностью воздуха, с частыми туманами, способствующими усиленному развитию болезней, снижению качества зерна, устойчивости к полеганию. Одним из перспективных приемов для повышения урожайности, качества зерна, а также устойчивости растений к неблагоприятным факторам окружающей среды (высоким и низким температурам, недостатку влаги, поражению болезнями и вредителями) является использование биопрепаратов [4, 8, 9].

В последние годы отмечается повышенный интерес к изучению возможностей использования растительных экстрактов в сельскохозяйственной практике различных стран мира [10]. Выделяемые из гречихи флавоноиды могут явиться альтернативой использованию синтетических биостимуляторов в сельском хозяйстве, однако этот вопрос практически не изучен. В Тихоокеанском институте биоорганической химии им. Г.Б. Елякова ДВО РАН получена серия биологически активных веществ (БАВ) растительного и химического происхождения, которые могут влиять на процессы роста и развития растений и формирования урожая, биохимический состав зерна этой культуры [7]. Поэтому исследования в направлении изучения новых биопрепаратов представляют несомненную актуальность.

Цель исследования – изучение влияния биологически активных веществ на рост и развитие растений, урожайность, технологические и биохимические качества зерна гречихи.

Задачи: оценить влияние биологически активных веществ на рост и развитие растений гречихи; определить биохимический состав зерна и его технологические качества в зависимости от обработки биопрепаратами.

Объект и методы. Исследование проводилось в полевых и лабораторных условиях лаборатории селекции зерновых и крупяных культур ФГБНУ «ФНЦ агробиотехнологий Дальнего Востока им. А.К. Чайки» и ФГБУН Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г.Б. Еляко-ва ДВО РАН в 20019–2021 гг. Опыты распола- гались в Уссурийском районе Приморского края в окрестностях п. Тимирязевский, на выровненных по рельефу участках. Почвы лугово-бурые отбеленные, с низким содержанием гумуса (2,9 %), азота легкогидролизуемого (71,0 мг/кг); с высоким содержанием подвижного фосфора (19,0 мг/кг) и обменного калия (65,0 мг/кг), по степени кислотности среднекислые, рН солевой вытяжки – 4,7; содержание Са и Mg – 11,4 и 3,3 мг-экв/100 г соответственно; S – 16,0 мг-экв/100 г; Hr – 4,6 мг-экв/100 г. В качестве объекта исследования взят районированный сорт гречихи Изумруд.

В эксперименте были исследованы биологически активные вещества: растительного происхождения – водно-спиртовой экстракт (ВСЭ) из красных, красно-зеленых, зелено-красных и зеленых стеблей сортов Изумруд и При 7 с концентрацией 100; 10 и 1 мкг/мл, – а также химические: эхинохром, нафтопурпурил, триметиловый эфир эхинохрома с концентрацией 100, 10 и 1 мкг/мл, – полученные в Тихоокеанском институте биоорганической химии им. Г.Б. Елякова ДВО РАН.

Площадь опытной делянки – 15,0 м2, повторность четырехкратная, расположение делянок рендомизированное. Растения гречихи обрабатывали в посевах при наступлении фазы бутонизации из расчета 30 мл/м2. Контрольный вариант – без обработки. Содержание флавоноидов определялось спектрофотометрическим методом с использованием спектрофотометра Shimadzu UV mini-1240 (Япония) в ТИБОХ ДВО РАН. Статистическая обработка данных проводилась согласно методике Б.А. Доспехова [11].

Результаты и их обсуждение. При использовании влияния разных концентраций БАВ (от 1 до 100 мкг/мл) на рост и развитие растений сорта Изумруд установлено, что происходит изменение хозяйственно ценных, морфологических и биохимических признаков (табл. 1). Наибольшее значение показателей элементов продуктивности (количество соцветий с плодами, масса 1000 зерен), достоверно превышающее контрольные значения, обнаружено в варианте с обработкой посевов экстрактом, полученным из растений гречихи с красными стеблями сорта Изумруд и При 7, в диапазоне всех изучаемых концентраций (1–100 мкг/мл). По мере уменьшения интенсивности антоциановой окраски стеблей гречихи снижалась и эффективность получаемых из них экстрактов.

Использование варианта с обработкой ВСЭ из красных стеблей гречихи сорта Изумруд (100 мкг/мл) привело к увеличению количества соцветий с плодами (25 шт. с растения), массы 1000 зерен (35,8 г) и урожайности (2,4 т/га). По крупности зерна (35,9 г) и с максимальной прибавкой урожайности по отношению к контролю на 72 % выделился вариант при обработке ВСЭ из красных стеблей гречихи сорта При 7 с концентрацией 100 мкг/мл. Среди изученных химических препаратов максимальный стимулирующий эффект влияния на урожайность (2,3 т/га), количество соцветий с плодами (22,7 шт.) и крупность зер- на (35,9 г) показал вариант с обработкой эхинохромом с концентрацией 100 мкг/мл.

Исследования показали, что при применении ВСЭ, полученных из красных стеблей, прослеживается положительная тенденция в повышении технологических и биохимических показателей качеств зерна у растений в зависимости от применяемой концентрации. При применении химического вещества эхинохрома отмечено увеличение белка на 14,5 % при обработке с концентрацией 10 мкг/мл (табл. 2). Высокий выход крупы (72,7 %) и низкая пленчатость (27,3 %) выявлены в варианте с применением триметилового эфира эхинохрома (концентрация 10 мкг/мл).

Таблица 1

Влияние биологически активных веществ на урожайность гречихи (2019–2021 гг.)

Вариант ВСЭ

Концентрация раствора, мкг/мл

Высота растения, см

Кол-во соцветий с плодами, шт.

Масса 1000 зерен, г

Урожайность, т/га

1

2

3

4

5

6

Контроль

108,7

19,2

33,4

1,8

Сорт гречихи Изумруд:

из красных стеблей

100

120,7

25,0

35,8

2,4

10

117,4

22,7

34,2

2,0

1

108,2

22,3

34,1

1,9

из красно-зеленых стеблей

100

117,4

20,3

35,3

2,1

10

113,5

20,0

34,0

1,9

1

116,9

20,0

34,9

1,8

из зелено-красных стеблей

100

108,9

21,3

34,3

1,7

10

116,2

20,3

34,4

1,6

1

107,9

20,7

34,5

1,6

из зеленых стеблей

100

109,5

24,7

34,0

1,9

10

107,2

22,7

34,2

1,7

1

111,5

19,7

34,5

1,6

Сорт гречихи При 7:

из красных стеблей

100

113,3

24,8

35,9

2,5

10

115,8

19,7

34,5

2,2

1

115,9

19,0

34,7

2,0

из красно-зеленых стеблей

100

121,0

20,7

35,1

2,2

10

111,4

20,3

34,6

2,0

1

116,7

19,5

34,8

2,0

из зелено-красных стеблей

100

108,2

19,7

34,0

2,0

10

123,3

20,3

34,0

2,0

1

124,4

19,7

34,0

1,9

из зеленых стеблей

100

118,6

19,3

34,3

2,0

10

110,5

17,7

34,5

1,7

1

116,7

16,3

34,6

1,5

Эхинохром

100

109,7

22,7

35,9

2,3

10

108,2

20,7

33,6

2,1

1

120,0

22,3

34,0

1,7

Окончание табл. 1

1

2

3

4

5

6

Нафтопурпурил

100

116,6

21,3

35,2

2,1

10

114,1

21,0

35,6

2,0

1

117,3

18,3

33,1

1,9

Триметиловый эфир эхинохрома

100

122,8

22,3

35,5

2,2

10

120,8

22,3

33,5

2,1

1

121,8

21,7

33,7

1,8

НСР 0,95

6,9

2,8

2,1

0,2

Здесь и далее : ВСЭ – водно-спиртовой экстракт.

Наибольшее содержание флавоноидов (от 0,14 до 0,22 мг/100 г) отмечено при обработке экстрактом из красностебельной гречихи сортов При 7 и Изумруд при концентрации раствора 1; 10; 100 мкг/мл. С пониженным содержанием флавоноидов были контрольные растения, с зе- лено-красной и зеленой окраской стеблей – от 0,11 до 0,15 мг/100 г.

При опрыскивании растений водно-спиртовым экстрактом из красных стеблей гречихи сорта Изумруд с концентрацией 100 мкг/мл увеличилось количество белка до 13,9 % и жира – до 3,4 %.

Таблица 2

Вариант ВСЭ

Концентрация раствора, мкг/мл

Белок, %

Жир, %

Содержание флавоноидов, мг/100 г

Выход крупы, %

Пленчатость, %

1

2

3

4

5

6

7

Контроль

12,8

2,5

0,11

69,7

30,3

Сорт гречихи Изумруд:

из красных стеблей

100

13,9

3,4

0,22

71,3

29,7

10

13,4

3,0

0,21

69,1

30,9

1

13,3

3,0

0,20

68,2

31,8

из красно-зеленых стеблей

100

13,2

2,9

0,20

69,8

30,2

10

13,5

2,8

0,18

69,0

31,0

1

13,2

3,1

0,12

68,0

32,0

из зелено-красных стеблей

100

12,5

3,3

0,15

71,8

28,2

10

13,2

2,9

0,13

67,0

33,0

1

13,3

3,3

0,11

65,0

35,0

из зеленых стеблей

100

12,5

2,4

0,13

69,3

30,7

10

12,7

2,9

0,12

68,7

31,3

1

13,2

3,5

0,11

68,0

32,0

Сорт гречихи При 7:

из красных стеблей

100

13,6

3,6

0,22

72,0

28,0

10

13,6

3,3

0,16

67,3

32,7

1

13,8

3,0

0,14

70,7

29,3

из красно-зеленых стеблей

100

12,6

2,4

0,15

64,8

35,2

10

12,3

2,6

0,12

69,2

30,8

1

12,7

2,7

0,11

63,7

36,3

из зелено-красных стеблей

100

13,2

2,9

0,14

69,8

30,2

10

13,0

3,1

0,13

69,5

30,5

1

13,2

3,1

0,12

69,5

30,5

из зеленых стеблей

100

12,4

3,3

0,12

68,5

31,5

10

12,7

3,1

0,11

65,6

34,4

1

12,4

3,2

0,11

64,5

35,5

Окончание табл. 2

1

2

3

4

5

6

7

Эхинохром

100

13,3

2,7

0,08

71,1

28,9

10

14,5

2,7

0,06

65,7

34,3

1

13,8

3,0

0,06

67,5

32,5

Нафтопурпурил

100

13,8

3,4

0,11

65,9

34,1

10

13,5

2,6

0,08

64,0

36,0

1

13,5

2,6

0,06

65,1

34,9

Триметиловый эфир эхинохрома

100

13,6

2,4

0,08

69,1

30,9

10

13,7

2,8

0,07

72,7

27,3

1

14,1

2,9

0,06

68,3

31,7

НСР 0,95

0,8

0,3

0,01

3,9

2,0

Влияние биологически активных веществ на биохимические показатели и технологические качества зерна гречихи сорта Изумруд (2019–2021 гг.)

Заключение. По результатам исследования установлено, что обработка водно-спиртовым экстрактом из красных стеблей сортов Изумруд и При 7 с концентрацией 100 мкг/мл способствует получению высокой урожайности (2,4–2,5 т/га), повышенному содержанию флавоноидов (0,22 мг/100 г) и влияет на другие хозяйственно ценные признаки.

Таким образом, экстракты, полученные из гречихи, заслуживают внимания как потенциальные фиторегуляторы. Включение биологически активных веществ в технологию возделывания гречихи может стать эффективным способом повышения ее продуктивности, важным резервом улучшения качества урожая и повышения устойчивости растительного организма к стрессовым факторам среды.

Список литературы Влияние биологически активных веществ на формирование урожайности и качества зерна гречихи

  • Биохимическая характеристика белков семян современных сортов гречихи / С.В. Бобков [и др.] // Земледелие. 2015. № 5. С. 42–43.
  • Гагарина И.Н. Изучение влияния биологически активных веществ на иммунитет гречихи // Рациональное использование сырья и создание новых продуктов биотехнологического назначения: мат-лы междунар. науч.-практ. интернет-конф. по актуальным проблемам в области биотехнологии / Ор-ловский ГАУ. Орел, 2020. 458 с.
  • Pavlovskay N.E., Gorkov А.А. Effect of new biologies on winter wheat structure and tech-nological properties / IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Voronezh State Agrarian University named after Empe-ror Peter the Great. 2020. P. 12–22.
  • Никитина В.И., Борцова И.Ю. Оценка образцов гречихи на содержание рутина в лесостепной зоне Красноярского края // Вестник КрасГАУ. 2018. № 5. С. 66–70.
  • Кадырова Ф.З. Влияние биологически активных препаратов на продуктивность растений гречихи // Плодородие. 2020. № 3. С. 44–47.
  • Makarenko O.A., Levitsky A.P. Physiological functions of flavonoids in plants // Physiology and biochemistry of cultivated plants. 2013. 45 (2): С. 100–12.
  • Mierziak J., Kostyn K., Kulma A. Flavonoids as Important Molecules of Plant Interactions with the Environment // Molecules. 2014. 19: P. 16240-65.
  • Сравнительное морфологическое и биохимическое изучение сортов гречихи съедобной (Fagopyrum esculentum Moench) различного происхождения / А.Г. Клыков [и др.] // Дальневосточный аграрный вестник. 2018. № 4 (48). С. 75–82.
  • The peculiarities of buckwheat growing techno-logy in Primorsky krai / L. Moiseynko [et al.] // In-ternational Symposium on Buckwheat and the Dietary Culture, Xichang, China. 2005. P. 21–25.
  • Van Oosten, M. J., О. Pepe, S. De Pascale, S. Silletti, and A. Maggio. 2017. Chemical and Biological Technologies in Agriculture. P. 4–5.
  • Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). 5-е изд., перераб. и доп. М.: Альянс, 2014. 351 с.
Еще
Статья научная