Введение к работе
Актуальность темы. Одной из форм оптимизации минерального питания растений является использование микроудобрений. В последние годы существенно выросла доля микроудобрений, основанных на использовании органических соединений микроэлементов. Биологическая активность металлов микроэлементов и их участие в важнейших метаболических реакциях клеток во многом зависит от их способности образовывать циклические хелатные структуры. Хелаты микроэлементов имеют преимущества для некорневой подкормки, так как их молекулы целиком попадают в лист, а не накапливаются с сопутствующими ионами на поверхности листа. Эффективность действия хелатных соединений на растения связана с их малой токсичностью, пролонгированностью действия, меньшим адсорбированием их почвой по сравнению с неорганическими солями, в результате чего они длительное время способны поглощаться растениями (Бинеев, Казаков, 1983; Евсторатьева и др., 1984; Бинеев и др., 1986).
Одним из видов хелатных форм микроудобрений, производимых в Российской Федерации, являются жидкие удобрительно – стимулирующие составы (ЖУСС), пригодные для разнопланового применения. В основе препаратов ЖУСС лежат комплексные соединения микроэлементов хелатного типа, где в качестве лигандов выступают аминоспирты (моно-, ди- и триэтаноламин). В настоящее время проведены опыты на различных культурах, которые показали высокую эффективность применения различных видов ЖУСС при разных способах их использования (Гареев и др, 1997; Срослова, 1997; Бубнова, 1998; Борздыко, Ташевцев, 1999; Хисамеева и др., 1999).
Однако остается не исследованным вопрос о пролонгированном влиянии ЖУСС на устойчивость и продуктивность сельскохозяйственных растений, поскольку существует возможность кумулятивного действия этого препарата при его длительном применении.
Цель и задачи исследований. Целью нашей работы явилось изучение последействия медь-молибденового ЖУСС-2 при некорневой обработке в рекомендуемых для производства концентрациях на продукционные и физиолого-биохимические процессы яровой пшеницы, учитывая различные уровни организации (организменный, популяционный и клеточный). Исходя из указанной цели были поставлены следующие задачи:
-
Провести агрохимический анализ опытного участка почвы.
2. Изучить качественные показатели урожая яровой пшеницы (содержание клейковины и медь).
3. Изучить последействие ЖУСС-2 различной кратности обработки на адаптивный потенциал яровой пшеницы (продуктивность, урожайность и устойчивость).
4. Исследовать последействие ЖУСС-2 на некоторые физиолого-биохимические процессы клеток яровой пшеницы в полевых и модельных условиях (барьерную функцию мембран, активность ферментов антиоксидантной защиты, ПОЛ, фотосинтетическую деятельность).
5. Дать оценку экономической эффективности и целесообразности некорневой предобработки яровой пшеницы ЖУСС-2.
Научная новизна. Впервые исследовано последействие некорневой обработки хелатным микроудобрением ЖУСС-2 на продуктивность и урожайность яровой пшеницы. Впервые изучены физиолого-биохимические механизмы и её положительного последействия.
Положения, выносимые на защиту 1. Некорневая предобработка яровой пшеницы различной кратности жидким микроудобрением ЖУСС-2 приводит к активизации физиологических процессов и увеличению адаптивного потенциала (устойчивости, продуктивности и урожайности).
2. Механизм положительного последействия основан на пролонгированном полифункциональном влиянии (антиоксидантном, мембраностабилизирующем, антистрессорном и стимулирующем) в связи с кумулятивным эффектом меди препарата в семенах.
Практическая значимость. Полученные результаты позволяют рекомендовать способ обогащения сельскохозяйственной продукции микроэлементами и увеличения устойчивости и урожайности растений через их некорневую предобработку жидкими микроудобрениями марки ЖУСС.
Реализация результатов исследования. Исследования носят фундаментальный характер. В дальнейшем планируется разработка рекомендаций по увеличению специфической устойчивости сельскохозяйственных растений к различным неблагоприятным факторам среды при некорневой предобработке жидкими микроудобрениями марки ЖУСС-2. Полученные экспериментальные данные используются в учебном процессе в курсах «Минеральное питание» и «Устойчивость растений».
Апробация работы. Результаты исследований были доложены на международных научно-практических конференциях ( Пенза, 2005 г); на ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов КазГАУ (2004-2007 гг.); конкурс научных работ аспирантов им. Н.И. Лобачевского (Казань, КГУ, 2006; получен диплом I степени).
Объем работы. Диссертация изложена на 156 страницах и состоит из введения, трех глав и выводов; содержит 23 таблиц; 5 рисунков; 48 приложений. Список использованной литературы включает 168 наименований, из которых – 28 работ зарубежных авторов.
Работа выполнена при поддержке грантов Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ РАН) и НИОКР АНТ.
Объектами исследования являлись яровая пшеница сорта Люба (2004, 2006г.г.) и сорта МиС (2007г.); районируемых в РТ. Для изучения пролонгированного эффекта ЖУСС-2 исследовали семена пшеницы, вызревшие на растениях после обработки ЖУСС-2 различной кратности (2004 г.).
Полевые опыты были проведены на опытных полях Учхоза КазГАУ на серой лесной почве среднесуглинистого механического состава. Участок имел ровный микрорельеф. Почва средне- и хорошо окультуренная. Обработка почвы включала лущение, вспашку и культивацию.
Удобрение вносились в дозе N60 P60 K60 под предпосевную культивацию. В качестве минеральных удобрений использовалась нитроаммофоска (16:16:16) в дозе по физическому весу 375кг/га. Посев проводили рядовым способом сеялкой СН-16 на глубину 5-6 см с нормой высева 6 млн. всхожих семян на 1 га. Обработку пестицидами не проводили. Урожай убирали прямым комбайнированием «Сампо-500».
В годы исследований наблюдались различные метеорологические условия. Вегетационный период 2004 года был неблагоприятным по количеству выпавших осадков (переувлажненным).
Метеоусловия вегетационного периода 2006 года практически не отличались от среднемноголетних.
Метеоусловия вегетационного периода 2007 года отличались от среднемноголетних. В мае и июне осдков было ниже нормы,а в июле было выше в 1,6 раз. Температура в мае и в августе была выше среднемноголетних значений.
Схема полевых опытов:
- 1 вариант – контроль (пшеница без обработки);
- 2 вариант – семена растений, выращенные из зерна пшеницы, которая была опрыснута 0,1% раствором Cu, Mo-ЖУСС-2 ТУ 2189-002-ОП-2789377698 однократно в фазу кущения;
- 3 вариант – семена растений, выращенные из зерна пшеницы, которая была опрыснута этим препаратом двукратно в фазах кущения и выхода в трубку;
- 4 вариант – семена растений, выращенные из зерна пшеницы, которая была опрыснута этим препаратом трехкратно в фазах кущения, выхода в трубку и колошения.
Методика модельного опыта
Семена пшеницы замачивали на 1 сутки в водопроводной воде и затем высевали на стекло, покрытое влажной марлей и помещенное в кювету с 0,25 мМ СаСl2. При подготовке к опыту растения с корнями легко извлекались без повреждений. Проростки выращивали при комнатной температуре и освещении. Показания снимали через сутки после опрыскивания. Расход препарата аналогичен расходу в полевом опыте. Анализировали по 10 растений в 3-4-кратной повторности. Исходный рН растворов 6,1-6,5.
Учетная площадь вариантов полевых опытов составляла 40 м2 (по 10 м2 в 4х повторностях каждый вариант). Учет густоты стояния растений определяли в фазе полных всходов и перед уборкой путем подсчета на 4-х площадках по 0,33 м2 на каждом варианте; нарастание наземной биомассы - по фазам развития растений путем взвешивания растительных проб; структуру урожая - методом индивидуального анализа растений пробных снопов, отобранных с постоянных площадок (по 0,33 м2 в трехкратной повторности по каждому варианту); вес 1000 семян - по ГОСТ 9353-90.; определение лабораторной всхожести семян - согласно ГОСТ 10968-72. Урожайность учитывали путем поделяночного обмолота с пересчетом на 100% чистоту и стандартную влажность. Расчет экономической эффективности проводили на основе технологических карт по действующим нормативам и расценкам. Агрохимическую характеристику почвы определяли по ГОСТам. рН среды пахотного слоя определяли согласно ГОСТ 277533-88; Р2О5 - ГОСТ 27753.5-88; К2О - ГОСТ 27753.6-88; В - ГОСТ 50688- 94; Zn – ГОСТ Р 50686 – 94; Mo – ГОСТ Р 50689 - 94; Сu - ГОСТ- Р 50684-94; Со - ГОСТ- Р 50687-94; Мn - ГОСТ- Р 50682-94; NH4+ -ГОСТ 26489-85; NO3- - ГОСТ 26951-85. Содержание меди в растениях определяли методом атомно-абсорбционной спектроскопии (Чернавина и др., 1978), клейковины – по ГОСТ 13586.1 – 68.
Устойчивость к полеганию оценивали методом Аткинса - Кокостелева (цит. по Ламан, Каллер, 1988) по отношению массы трех нижних междоузлий к их длине; засухоустойчивость - по коэффициенту реализации колоса (КРК), характеризующему увеличение массы колоса в период от цветения до восковой спелости (Кумаков, Игошин, 1988). Относительную засухоустойчивость определяли по депрессии ростовых процессов после помещения семян в раствор сахарозы (3 атм) – в условиях физиологической засухи (Полевой, Чиркова, 2001); холодостойкость – по набуханию семян при пониженной температуре (+4С) (Лаханов,1988); жаростойкость – по депрессии ростовых процессов при повышенной температуре (+54С) (Волкова,1981.). Перекисное окисление липидов характеризовали по образованию МДА (Вieri,1960). Активность СОД определяли по способности фермента ингибировать фотохимическое восстановление нитросинего тетразолия (Giannopolitis, Ries, 1977); за единицу активности (ЕА) СОД принимали количество препарата, способного подавить реакцию восстановления нитросинего тетразолия на 50 %. Cодержание растворимого белка оценивали по методу Брэдфорд (Вгаdford, 1976). О выходе К+ корневыми клетками судили по изменению количества К+ в инкубационной среде. Измерения К+ проводили на пламенном фотометре ПФМ - 101. Накопление углерода в листьях яровой пшеницы – мокрым сжиганием по Аликову (цит. по Третьякову и др., 2003); определение содержания фотосинтетических пигментов – спектрофотометрически в спиртовой вытяжке (Гавриленко и др. 1975). Статистическая обработка данных проводилась дисперсионным методом (Доспехов, 1973). В работе применяли также методы математической статистики (Плохинский,1970) с программным обеспечением Excel и Statistic. Данные на рисунках и таблицах представляют собой средние значения из 3 - 4 повторностей характерного опыта с ошибкой. Повторность опытов 3-10 кратная. О достоверности разницы между вариантами судили по критерию Стьюдента при уровне значимости Р0,05 и НСР0,5. Символ «*» обозначает недостоверность различий между контрольным и опытным вариантами.
