Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 8
1.1. Кремний в природе 8
1.2. Кремний в жизни растений 12
1.2.1. Поступление кремния в растения
1.2.2. Кремний и основные элементы питания растений 21
1.2.3. Влияние кремния на физиологические процессы 24
1.3. Влияние соединений кремния на плодородие почв 32
1.4. Влияние кремниевых удобрений на урожайность и качество сельскохозяйственных культур 34
ГЛАВА 2. Условия и методика исследований 42
2.1. Почвенно-климатические условия 42
2.2. Характеристика кремнийсодержащего сырья диатомита
2.3. Биологические особенности культур 50
2.4. Методика проведения исследований 54
ГЛАВА 3. Влияние диатомита на показатели фенотипическои структуры стебля растений 58
3.1. Биометрические измерения растений ячменя 58
3.2. Биометрические измерения растений озимого тритикале 69
ГЛАВА 4. Влияние диатомита и разных доз азотных удобрений на структуру и урожайность ярового ячменя 75
ГЛАВА 5. Влияние диатомита и азотных удобрений на структуру и урожайность озимого тритикале. экономическая эффективность применения диатомита 85
ГЛАВА 6. Влияние диатомита на агрохимические свойства почвы и содержание элементов питания в растениеводческой продукции 91
6.1. Изменение агрохимических свойств дерново-подзолистой почвы 91
6.2. Потребление и вынос питательных элементов культурами 93
6.3. Оценка устойчивости озимого тритикале к полеганию 102
Выводы и предложения 105
Литература 107
- Кремний в жизни растений
- Влияние соединений кремния на плодородие почв
- Биологические особенности культур
- Биометрические измерения растений озимого тритикале
Введение к работе
В условиях снижения плодородия почв и в связи с постоянно повышающимися ценами на минеральные удобрения значительное внимание должно уделяться поиску новых, в том числе нетрадиционных источников минерального питания. Среди биофильных макроэлементов важное место в жизни растительных организмов занимает кремний. Он играет большую роль в метаболизме растений, слагает их скелетную часть, позитивно воздействует на прочность стеблевого компонента, тем самым повышает устойчивость к стрессовым факторам внешней среды (Потатуева, 1968; Воронков, 1978; Бахнов, 1979; Алешин, 1982; Матыченков, 1990; Ермолаев, 1992; Куликова, 2004). Несмотря на большие валовые запасы кремния в почве, при интенсивном использовании пахотных земель происходит обеднение гумусного горизонта доступными (аморфными) формами кремния. При урожайности зерновых культур в пределах 20-60 ц/га баланс кремния в агроэкосистемах всегда отрицательный и составляет в дефиците 6-20 кг/га (Голованов, 1998). Фитолиты (опал) соломы при мульчировании и запахивании осенью не решают проблему обеспеченности почвы кремнием вследствие его инфильтрации в более глубокие слои и трансформации в малорастворимые соединения. Недостаток в кремнии проявляется и на известкованных почвах с реакцией среды, близкой к нейтральной, а также при высокой обеспеченности их подвижным фосфором. Для восполнения дефицита необходимо внесение кремниевых удобрений. Поскольку отечественная промышленность не выпускает кремнийсодержащие удобрения, большое значение приобретают природные источники доступного кремния. Среди них перспективными являются диатомиты, трепела, опоки и др. В Российской Федерации поставлено на баланс 31 месторождение диатомитов и 20 месторождений трепелов с прогнозными запасами порядка 50 млрд. м3. Весьма перспективным является использование высококон-
центрированной кремнийсодержащей породы - диатомита Инзенского месторождения, разрабатываемого в Ульяновской области в промышленных масштабах. Его использование в системе удобрения является одним из перспективных подходов при комплексной разработке высокоинтенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур.
Применение диатомита в Поволжье как в чистом виде, так и в смеси с куриным пометом (органоминеральное удобрений «Диакур») положительно повлияло на урожайность овощных и зерновых культур, способствовало активизации микробиологической активности, улучшению агрофизических показателей плодородия почвы (Яшин, 2004). При испытании диатомита в закрытом грунте на овощных культурах отмечен хороший результат по урожайности и устойчивости к сосущим вредителям (Лобода, Яковлева, 2000). Что касается эффективности применения диатомита на зерновых культурах в условиях Центрального Нечерноземья, то сведений по этому вопросу имеется недостаточно. Это и вызвало необходимость в проведении данных исследований.
Цель и задачи исследований. Цель исследований состояла в изучении влияния диатомита на рост, развитие и урожайность ярового ячменя и озимого тритикале при возделывании на дерново-подзолистых почвах.
В задачи исследований входило:
исследовать элементы фенотипической структуры стебля (высота, диаметр второго нижнего междоузлия) изучаемых культур при разных дозах внесения диатомита;
дать оценку устойчивости озимого тритикале к полеганию по результатам биометрических измерений и содержанию кремнезема (S1O2) в соломе;
установить влияние разных доз диатомита на урожайность и содержание N, Р, К, Si в растениях;
определить вынос питательных элементов продукцией зерновых культур и воздействие диатомита на агрохимические показатели почвы;
дать экономическую оценку применения диатомита.
Научная новизна. Впервые на дерново-подзолистой почве в условиях Центрального Нечерноземья установлено положительное влияние кремнийсодержащего сырья - диатомита на рост, развитие и урожайность ячменя и тритикале. Выявлены сортовые различия в эффективности диатомита на ячмене Зазерский 85 и Владимир. Показано, что его применение при достаточном азотном, фосфорном и калийном питании способствует увеличению диаметра стебля (соломины) в районе второго междоузлия и укорачиванию растений. Об этом свидетельствует показатель отношения длины стебля (L) к его диаметру (d). Установлены критерии устойчивости растений тритикале к стеблевому излому по содержанию оксида кремния в соломе. При возделывании тритикале эффективность диатомита в большой мере проявляется в последействии высоких доз диатомита. При этом повышается вынос кремния непродуктивной частью растений и создаются условия для мобилизации подвижных фосфатов в почве.
Практическая значимость. Полученные экспериментальные данные на примере биогенного вещества - диатомита указывают на необходимость использования кремнийсодержащих удобрений для получения высоких урожаев зерновых культур. Они послужат дополнением к нормативным материалам при составлении рекомендаций по применению макро-, микроудобрений в современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур.
Апробация работы. Результаты исследований представлены на Международной научной конференции «Агроэкологическая эффективность применения средств химизации в современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур» (Москва, ВНИИА, 2005 г.); Межвузовской научно-практической конференции «Молодые ученые ВУЗа - сельскохо-
зяйственному производству» (Смоленск, 2006 г.); на конференции, посвященной 75-летию НИИСХ ЦРНЗ «Достижения и перспективы селекции и технологического обеспечения АПК в Нечерноземной зоне РФ» (Немчи-новка, 2006), научно-техническом совете технологического центра НИИСХ ЦРНЗ, 2007 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 4 научные статьи, в т. ч. одна в журнале «Плодородие» по списку ВАК.
Кремний в жизни растений
Способностью ассимилировать кремний обладают как корни, так и листья растений. При этом небольшая часть кремнезёма поглощается из дождевой воды. Многие авторы придерживаются мнения, что поступление кремния в растения есть механический, пассивный процесс. Присутствие в них этого элемента объяснялось отложением захваченных током воды кремневой кислоты или коллоидного кремнезёма в периферийных тканях и на стенках проводящих сосудов. Однако такая точка зрения не может объяснить, почему поглощение многими растениями больших объемов воды, содержащих растворимую кремнекислоту, не приводит к накоплению в них существенного количества кремния. Ассимиляция кремния не является простой диффузией раствора кремнекислоты, а есть метаболический процесс. Пассивный и активный процессы не исключают друг друга. При метаболическом процессе ассимиляция кремния растениями подчиняется законам диффузии до тех пор, пока количество доставляемого кремнезема не превысит потребности растения. После этого диффузия начинает регулироваться физиологической системой растения (Воронков, 1978). Вопрос о форме поглощения кремния растениями в настоящее время не до конца разрешён. Одни авторы считают наиболее доступной низкомолекулярную форму коллоидной кремнекислоты (Барсукова, 1979). Другие (Lan-wers, 1974) думают, что только мономеры кремневой кислоты могут быть использованы растениями. Эти авторы показали, что растения могут деполи-меризовать полимерную кремнекислоту, а после этого использовать мономеры. Низшие растения (водоросли, грибы) могут употреблять в биохимических процессах только мономеры.
Отмечено (Пономарёв, 1966), что в растения через корневую систему могут поступать посредством диффузии водорастворимые соединения кремния (эфиры ортокремневой кислоты и многоатомных спиртов). J. Shoichi (1965) считает, что кремний в растении содержится в трех формах: ионной, коллоидной, труднорастворимой. При этом на долю труднорастворимого кремния падает 90% общего содержания этого элемента в растении. Содержание ионного кремния составляет от 0,5 до 8% и колеблется у различных растений (Потатуева, 1968). Коллоидной кремниевой кислоты в растении может содержаться до 2%. banning (1958) считает, что нет полной ясности о формах кремния в растении. Хеммерс (1949) считает, что поскольку растворимая кремнекислота, а вовсе не коллоидные частички кремнезема, проникает через мембраны растений, то окремнение их происходит сразу после освобождения растворимого кремнезема через разложение силикатных минералов и до его полимеризации. Барури (1949) делает вывод, что механизм окремнения основан на связи кремния с целлюлозой и хранит в себе много биологических деталей. Предполагают, что кремний в известной степени определяет структуру и проницаемость клеточных мембран.
Его соединения также определенным образом действуют на лизосомы (внутриклеточные образования), способные расщеплять белки, нуклеиновые кислоты и полисахариды и могут накапливаться в митохондриях (элементах клеток, обеспечивающих их энергией). Проникновение ортокремниевой кислоты во внутренние мембраны происходит путём обычной диффузии (Воронков, Кузнецов, 1984). А. Шарно (1953) и К. Шварц (1978) вывели и идентифицировали фермент силиказу, который освобождает кремний из его соединений. Этот фермент присутствует в мембранно-связанной форме в митохондриях и микросомах (Воронков, Кузнецов, 1984). Выделенная К. Шварцем силиказа оказалась даже способной высвобождать кремниевую кислоту из синтетических кремнийорганических соединений. Она отличается необыкновенной теплостойкостью. Основным источником кремния является почва. Растения поглощают кремний из почвенного раствора, глин и труднорастворимых силикатов. Источником этого элемента в какой-то степени может быть и кварц (Аллер, 1963). Но наиболее доступен для питания растений кремний, находящийся в почвенном растворе. Здесь его содержание колеблется в пределах 1-1200 мг/л (Перельман, 1989). Непосредственно в растения кремний поступает в виде аниона кремневой кислоты (Si032 ), а также иона Si(OH)3", монокремниевой кислоты (H4Si04) и различных эфиров и кислот (Ермолаев, 1992). Несмотря на то, что содержание кремния в грунтовых водах невелико (20-50 мг/л), он впитывается растениями в значительных количествах. Так, за год с 1 га зерновые извлекают 105-120 кг двуокиси кремния, овощи - 10, картофель - 8 кг. Двуокись кремния составляет более половины минеральных веществ, которые зерновые усваивают из почвы. Несмотря на зависимость поглощения растением кремния от его количества в почвенном субстрате, содержание и потребность в нём определяется биологическими особенностями растения (Базилевич, 1971). Растения, интенсивно ассимилирующие его из почвы, получили название «кремнефильных». К ним относятся и многие культурные растения, особенно злаки (пшеница, овёс, ячмень, просо и др.). Эти растения произрастают в среде, богатой хорошо усвояемым кремнием и поэтому легко концентрируют его в своих тканях. При исследовании поглощения кремния корнями ржи и подсолнечника установлено, что при концентрации в питательном растворе кремнезёма 450 мг/л он накапливается преимущественно в корнях, а при концентрации менее 150 мг/л - в ростках и листьях. При меньшей концентрации кремния, когда в почвенном растворе преобладает растворённый кремнезём, он с током воды попадает к листьям. Высокие концентрации растворённого кремнезёма не оказывают токсического действия на растения (Воронков, 1975). Часто значительное количество поглощённого растением кремния накапливается в корнях. Это можно видеть у таких растений, как клевер, рис, сорго. У ростков пшеницы кремний первоначально накапливается в корнях и только потом - в стеблях и листьях.
У сорго в первые 3-6 недель наблюдается уменьшение содержания кремнезёма в корнях. Способность риса ассимилировать кремний резко снижается при отсечении корней, но с развитием новых быстро восстанавливается. Кремний лучше адсорбируется старыми корнями. Процессы его накопления в корнях и надземной части риса в период роста протекают независимо друг от друга, но в корнях кремния меньше, чем в надземной массе. Количество поглощённого рисом кремния прямо пропорционально его концентрации в почве и в питательном растворе. У растений, потребляющих много кремния, поглощение в большой мере зависит от запасов доступного кремнезёма в почве. Поглощение его растениями, особенно рисом, увеличивается с увеличением влажности почвы.
Влияние соединений кремния на плодородие почв
Внесение в почву удобрений, содержащих кремний, резко улучшает микробиологию, водно-физические свойства и структуру почв. Силикатные коллоиды, например гидросиликат натрия, повышают поглотительную способность тяжелых почв. Конденсация кремниевой кислоты приводит к связыванию мельчайших частиц почвы в крупные агрегаты. Благодаря этому на тяжелых почвах улучшается поглощение воды и питательных веществ растениями, рост корней и, следовательно, улучшаются условия роста в критические периоды вегетации, например, в засуху и в период низких температур. Химический механизм клеяния основан на присутствии в обычном клее рас-творимого силикат-иона (S1O3) . Доказано, что такой же ион находится в почве и именно он обеспечивает клеящее действие в создании структуры и комочков почвы (Ермолаев, 1992). Б.П. Лобода и Н.Н. Яковлева (2000) указывают, что в условиях вегетационного опыта внесение в почву диатомита Инзенского месторождения в дозе из расчета 20 т/га в первый год приводило к снижению рН, гидролити ческой кислотности, увеличению степени насыщенности почв основаниями и увеличению содержания подвижных фосфатов. Кроме этого, применение диатомитов повышало содержание обменного кальция и магния в почве. Наблюдалось, что диатомиты до 40% связывали аммоний при внесении аммиачной селитры в дозе 90 кг/га. В своих исследованиях на улучшение агрохимических и агрофизических параметров чернозема выщелоченного после внесения диатомита указывает Е.А. Яшин (2004). Увеличивалось количество агрономически ценных агрегатов, снижалась плотность почвы, повышалась водоудерживающая способность.
Внесение ЭС-40 в почву в количестве 3-35 мл/кг увеличивало в 2-4 раза микробиологическую активность почвы. Заметно увеличилась численность микроорганизмов, усваивающих органические и минеральные формы азота, азотфиксирующих, аммонификаторов, целлюлозоразрушающих и микроскопических грибов. Увеличение количества микроорганизмов можно рассматривать как фактор улучшения пищевого режима почвы. Как отмечалось выше, использование кремнийсодержащих препаратов увеличивает эффективность пестицидов, позволяет сократить количество обработок, что в совокупности с уменьшением доз приводит к экономии пестицидов и улучшению агроэкологической обстановки. С помощью кремниевых удобрений можно снизить опасность водной эрозии почв. L.D. Norton (1995) объясняет данный эффект тем, что удобрения увеличивают антифильтрацию почвы путём коагуляции коллоидов. Появление кремния в почве нейтрализует кислотность, создает щелочную среду. Внесение кремнийсодержащих комплексных удобрений повышает в несколько раз эффект раскисления почв, заменяет в 2-5 раз количество извести, резко увеличивает влагообеспеченность и пропорционально коэффициент использования извести.
Проявление биологической активности кремния связано с присутствием в почве биологически активных соединений и ионов Si(OH)"4 , Si(OH)"2, Si(F6)"2 , (Si03)"2 , потерей гидроксильной группы (ОН)", крайне необходимой и составляющей процесса раскисления почв. В связи с тем, что один атом кремния теряет от 4 до 6 групп (ОН)", а кальций только 2 группы (ОН)-Са(ОН)2, то не трудно убедиться, что одна часть кремния замещает 2-4 части кальция. Другая сторона этого вопроса заключается в том, что в процессе дальнейшего превращения часть кремния переходит в летучие метаболиты SiH4, SiF4, SiCU- В этом случае каждый атом кремния повязывает 4 атома водорода, то есть значительно больше и быстрее, чем при одном известковании, тем более расход указанных метаболитов в почве очень велик, так как они являются основными составными частями жизни почвы. Такое повязывание атомов водорода и снабжение гидроксильными группами (ОН)" - главное и более действенное в раскислении почв. Внесение кремниевых удобрений на кислых почвах значительно повышает освобождение и усвоение фосфора, способствует связыванию и удержанию в почве кальция. Кремний снижает токсичность марганца, алюминия и железа, в связи с чем расширяет возможности кислых почв. Актуальна борьба с засолением почв, принимаемые меры промывки и гипсования недостаточно эффективны, требуют длительного времени, большого количества воды, средств, затрат труда. В системе мер с засолением почв находят применение цеолиты. А.А. Ермолаев (1992) рекомендует для этих целей кислые цеолиты: стельбиты, гейландиты, мордениты. Такие цеолиты отличаются более низким Si/Al, большей ролью кальция, они хорошо рыхлят почву, обогащают ее редкими элементами, обеспечивают детоксикацию ядохимикатов, различных вредно-токсичных элементов почвы. Для поддержания баланса кремния в почве необходимо внесение кремниевых удобрений. Основатель теории минерального питания растений Ю. Либих (1840), опираясь на данные по химическому составу растений, первым пришел к выводу о необходимости внесения кремниевых удобрений под сельскохозяйственные культуры.
Он в 1838 году поставил первый вегетационный опыт на сахарной свекле. Его данные свидетельствовали об увеличении массы корнеплодов и содержании в них сахара. В 1856 г. Д.Б. Лооз заложил первый полевой опыт "Grass Park" на Ротамстедской станции (Rotham-sted Station) в Англии, где в одном из вариантов предусматривалось ежегодное внесение кремниевого удобрения. Этот эксперимент продолжается до сих пор, и вариант с данным видом удобрения обеспечивает стабильную прибавку урожая. В России инициатором изучения и испытания кремниевых удобрений был Д.И. Менделеев, который в 1870 г. предложил использовать аморфный диоксид кремния. В 1881 г. в США J. Zippicott запатентовал коммерческое кремниевое удобрение. В широкую практику кремнийорганические соединения начали входить лишь в 1957 году. Кремниевые удобрения используются для повышения урожайности культурных растений. Чаще всего это культурные шлаки, силикаты и др. кремнийсодержащие соединения. Кроме того, созданы сложные искусственные удобрения, содержащие кремний. Силикат натрия оказался эффективным средством для повышения растворимости удобрений. Кремний входит в состав смеси для обработки семян, клубней, луковиц, стимулирующей рост растений (Кабашникова и др., 1998). В Японии и Мадагаскаре, чтобы восполнить баланс кремния в почвах, вносят рисовую шелуху и солому (Velly, 1975; Elawad, Green, 1979). Кремнеземистые металлургические шлаки и золу тепловых станций в Японии применяют на деградированных почвах рисовых полей в дозах 10-20 т/га (Kemmler, 1969). На недеградированных почвах рекомендуют применять меньшие дозы шлака от 1 до 3 т/га (Raju, 1977). Исследования Г.А. Барсуковой (1979, 1986), В.А. Рочева (1980), Р.В. Швейкиной (1986), Н.Е. Самсоно
Биологические особенности культур
В опытах действие диатомита испытывали на сортах ярового ячменя и озимого тритикале. Ячмень. Ячмень - важная зерновая культура, используемая в нашей стране на кормовые и пищевые цели. По биологическим особенностям ячмень отличается повышенными требованиями к уровню питания, что объясняется коротким вегетационный периодом (60-110 дней) и быстрым ходом потребления питательных веществ. Период поглощения питательных веществ из почвы у ячменя заканчивается в середине вегетации, примерно за 40 дней до созревания. Больше всего питательных веществ усваивается в период кущения. По выносу питательных веществ ячмень мало отличается от озимых культур. Для формирования урожая 1 тонны зерна вместе с соломой он потребляет примерно 25-30 кг азота, 10-15 кг фосфора и 20-25 кг калия. Культура не очень требовательна к теплу, лучше переносит засуху, при нормальных условиях хорошо кустится. Ячмень - культура раннего сева. Запаздывание с посевом на 7-Ю дней снижает урожайность на 20-30%. Ячмень плохо переносит кислые почвы. Для его нормального развития требуется реакция почвы, близкая к нейтральной (рН 6-7). Рациональная доза фосфора (Рг05) под ячмень в Центральном районе Нечерноземной зоны колеблется в пределах 40-60 кг/га, по слабоудобрен-ным пропашным и зерновым культурам следует вносить 60-80 кг/га N, по многолетним травам 40-60 кг/га. Дозы калия (К20) под ячмень меняются в зависимости от обеспеченности почв этим элементом. В среднем они составляют 40-60 кг/га.
Дозы, соотношение питательных элементов в них, сроки внесения дифференцируются в зависимости от сорта и хозяйственного назначения урожая ячменя - в основном на кормовые или пивоваренные цели. При выращивании высокобелкового кормового ячменя необходимо повышенное азотное питание в сочетании с оптимальным фосфорным и калийным. В пивоваренном ячмене важны высокое содержание крахмала и выход экстракта, что может быть обеспечено на хорошем фосфорно-калийном фоне, повышенное азотное питание ячменя ухудшает его пивоваренные качества. Сорта ячменя, используемые при интенсивной технологии, должны быть как минимум перспективными, с высокой потенциальной урожайностью, устойчивы к полеганию, маловосприимчивы к болезням, обеспечивающими получение наибольших урожаев от вносимых удобрений и химических средств защиты растений. В исследованиях выращивали сорта Зазерский 85 (Республика Беларусь) и Владимир (НИИСХ ЦРНЗ). Сорт Зазерский 85 создан в Белорусском научно-исследовательском институте земледелия в сотрудничестве с институтом зерновых культур в Бернбург-Хадмерслебене (Германия). Выведен методом индивидуального двухкратного отбора из гибридной популяции № 95/73. Сорт интенсивного типа, высокоурожайный, пивоваренного направления. Относится к западноевропейскому агротипу. Разновидность - нутанс. Биологической особенностью сорта является способность к высокому продуктивному кущению и синхронному развитию продуктивных стеблей. В оптимальных условиях сорт формирует густой продуктивный стеблестой - 800-900 ко-лосьев на 1 м . Зерно средней крупности (масса 1000 зерен - 38-46 г), среднепоздний (длина вегетационного периода - 82-88 дней), короткосте бельный (высота растений 75-85 см), устойчив к полеганию, влаголюбивый, восприимчив к пыльной головне, стеблевой ржавчине и сетчатому гельминтоспориозу. Сорт отличается экологической пластичностью. Сорт Владимир. Этот сорт ячменя создан в ГНУ НИИСХ ЦРНЗ совместно с
Рязанским НИПТИ АПК (20% авторских прав). С 2004 года проходит государственное испытание. Сорт высокопластичен, устойчив к засухе, полеганию и кислотности почвы. Получен методом индивидуального отбора из гибридной популяции F3. В качестве материнской формы взят сорт озимого двурядного ячменя Lobea, отличающийся высокой устойчивостью к мучнистой росе. Отцовская линия 134/8 h 339 отобрана из материала ГНУ НИИСХ ЦРНЗ на се-лективных средах с высоким содержанием подвижного алюминия (А1 -5 мг/100 г раствора) в институте биотехнологии. Сорт ярового ячменя Владимир имеет полупрямостоячий куст. Растение среднерослое. Колос параллельной формы, средней плотности, длиной 8-Ю см. Положение колоса на стебле полупрямостоящее. Кончики остей имеют сильную антоциановую окраску, ушки - слабую. Восковой налет на влагалище флагового листа средний, на колосе отсутствует. Зерновка - бочкообразная, крупная. Тип опушения основной щетинки зерновки -длинный. Окраска алейронового слоя зерновки - белая. Масса 1000 зерен 47-56 г. Сорт среднеспелый, вегетационный период 68-87 дней. Устойчивость к полеганию обеспечивает прочная упругая соломина. Продуктивная кустистость на уровне стандарта. Отличается быстрым ростом в фазе всходов. Сравнительно устойчив к пыльной головне, слабовосприимчив к твердой головне, сетчатой пятнистости, корневым гнилям и ринхоспориозу. Может быть использован на зернофуражные цели, в пищевой и пивоваренной промышленности. Озимый тритикале. Это новый вид растения - пшенично-ржаной гибрид.
Продолжительность вегетационного периода колеблется от 275 до 340 дней. Цветение растений ускоряется с долготой дня. Большинство сортов малотребовательны к теплу. Они способны развиваться при температуре 1-2С. Кущение может происходить осенью и весной. При благоприятных условиях произрастания растения озимого тритикале дают в среднем 3-5 стеблей на куст. В условиях Центрального Нечерноземья лучшими предшественниками являются пары - чистые или сидеральные, занятые (вико-овес, горох-овес, горчица и др.). Культура очень требовательна к повышенному фосфорно-калийному и умеренному азотному питанию с осени, что является важным условием для получения высоких урожаев. Максимум потребления питательных веществ (до 70%) падает на фазы кущения и выхода в трубку. Поэтому озимый тритикале осенью и ранней весной должен быть обеспечен всеми элементами питания. Сорт Антей создан в НИИСХ ЦРНЗ совместно с Марийским НИИСХ и Научно-производственной фирмой «Российские семена». Получен индивидуальным отбором из гибридной комбинации Fi(85-1503 х Е71)хВиктор. Антей имеет следующие ботанические и биологические особенности. Куст промежуточный, стебель средней толщины и прочности, полый, высотой 105-110 см. Колос белый, веретеновидный, плотный, с восковым налетом, остистый. Ости белые, средней длины и грубости. Колосковая чешуя средняя, узкая, ланцетовидная, неопушенная. Зерно крупное, полуудлиненное, красное. Масса 1000 зерен 43-48 г. Сорт среднеспелый, хорошо отрастает весной. Имеет генетически обусловленную высокую густоту продуктивного стеблестоя, на уровне озимой пшеницы.
Биометрические измерения растений озимого тритикале
Исследования по морфологическим признакам структуры стебля проводили на растениях озимого тритикале в полевом опыте в течение 2005-2006 гг. Определения величины изучаемых биометрических показателей (диаметр второго междоузлия и длина стебля), подтвердили результаты, полученные на ячмене в вегетационных опытах (рис. 7 и 8). Исследования 2005 года показали, что при равных показателях высоты растений на контрольном фоне (без диатомита) и по дозам азотного питания -111-112 см, внесение диатомита в разных дозах укорачивало стеблестой посевов озимого тритикале в среднем на 3 см в варианте РК (НСР05 = 2,3 см), 4-6 см - с внесением N30 (НСРо5 = 1,9 см), 6-8 см - N60 и N9o (НСР05 = 3,9 и 2,8 см соответственно). При этом диаметр второго междоузлия в зависимости от совместного действия азота и диатомита возрастал. При рассмотрении диаграмм хорошо видно, что доза N3o на фоне без диатомита увеличивала диаметр второго междоузлия на 0,4 мм, N60 и N9o - 0,6 мм относительно РК -варианта. Роль диатомита в увеличении диаметра стебля отчетливо видна на варианте РК. Возрастающие дозы диатомита повышали этот показатель соответственно на 0,2, 0,4 и 0,8 мм (при HCPos = 0,15 мм). В варианте ИзоРбоКбо дозы диатомита дополнительно увеличили диаметр на 0,1-0,4 мм в сравнении с контрольным фоном без диатомита (при HCPos = 0,12 мм). С внесением 60 и 90 кг/га азота диаметр вырос на 0,1-0,2 мм (при HCPos = 0,12 и 0,14 мм соответственно). В среднем по всем измеренным растениям максимальный диаметр второго междоузлия составил 4,9 мм, который, что характерно, был получен даже на безазотном варианте при дозе внесенного диатомита 1200 кг/га. Схожая тенденция получена при выполнении биометрических определений в 2006 году. Сначала необходимо выделить один момент. Замеры высоты растений в 2006 выявили сильное отличие от данных 2005 года: минимальная длина стеблей на вариантах без азота в 2006 г. составила 118 см против 101 см в 2005, максимальная (на вариантах с внесением азота) - соответственно 132 см и 112 см (рис. 7 и 8).
Причина этого не совсем ясна, т.к. высота растений тритикале по информации авторов сорта (каталог сортов НИИСХ ЦРНЗ) должна быть в пределах 105-115 см (что полностью соответствует данным 2005 г.). Возможно, ответ кроется в благоприятных климатических условиях 2005-2006 г. и оптимальных сроках сева культуры. Увеличение дозы азота приводило к повышению высоты растений. Если проследить диаграммы, представленные на рисунке 8 по вертикали сверху вниз, то отчетливо видно, что на фоне без внесения диатомита высота растений выросла со 118 см на безазотном варианте до 132 см с внесением максимальной дозы Ngo- На фоне с внесением 300 кг/га диатомита растения озимого тритикале по высоте практически не отличались от растений контрольного фона. Дозы диатомита 600 и 1200 кг/га в последействии на безазотном варианте снизили высоту растений на 2 см . Достоверность статистических результатов выражается наименьшей существенной разностью в 0,9 см. Они же при всех дозах азота обеспечили постоянство снижения, которое при высоте растений на контрольном фоне 127-132 см составило те же 2-3 см (при НСР05 = 1,1-1,2 см). Дозы диатомита повышали диаметр второго междоузлия на 0,2 мм в варианте РК (при HCPos = 0,1 мм), 0,2-0,5 мм - в варианте с N30 (при НСР05 = 0,2 мм) и 0,2-0,4 мм - N60 и N90 (при НСР05 = 0,2 мм).
Расчет по совокупному показателю отношения высоты растений к диаметру междоузлия в течение двух лет показал однозначность воздействия кремния диатомита на структуру стеблестоя озимого тритикале (табл. 8). Относительно фона без внесения диатомита данный интегральный показатель по абсолютной численной величине на фонах с дозами диатомита был существенно ниже. Это прослеживается как в год действия диатомита (2005 г.), так и в последействии (2006 г.). Уменьшение данного показателя говорит о значительном изменении самой фенотипической структуры. Можно утверждать, что растения становятся более «коренастыми», что, естественно, обуславливает в большей степени их устойчивость к стрессовым погодным факторам, и, как следствие, к полеганию. Полегаемость - генетически обусловленное свойство, проявляющееся в реакции вида растения и сорта на конкретные условия роста, т.е. программа развития вида и сорта заложена в его генетическом аппарате и реализуется в соответствии с внешними условиями. В усилении приспособительных возможностей растений важное место занимает агротехника возделывания. В наших исследованиях - это обеспеченность почвы доступным кремнием -«строительным материалом», обеспечивающим прочность целлюлозной ткани клеток растений. В течение 3 лет в вегетационных опытах при выращивании ярового ячменя сортов Зазерский 85 и Владимир изучали действие возрастающих доз кремния в форме диатомита и азотных удобрений. Урожайность культуры является важнейшим показателем при рассмотрении эффективности того или иного агротехнического приема, системы удобрения в комплексе со средствами защиты растений. Рассмотрим результаты исследований по каждому году и сорту в отдельности. Структуру урожая ячменя в 2004 году оценивали по следующим показателям: количеству продуктивных стеблей (при постоянном числе оставленных в сосуде растений, равном 15), массе колоса, числу зерен в колосе, массе 1000 зерен.
Данные по сорту Зазерский 85 показаны в таблице 9. На всех вариантах с применением азотных удобрений наблюдается практически удвоение числа продуктивных стеблей. С повышением вносимой дозы азота происходит увеличение числа зерен в колосе, но одновременно снижается масса 1000 зерен и колоса в целом. С увеличением дозы диатомита происходит не очень выраженный, но все же рост массы колоса. Четко просматривается влияние диатомита на максимальном фоне его внесения, приводящее к укрупнению зерна и вместе с тем снижению числа семян в колосе относительно азотных вариантов без диатомита, что может благоприятно сказываться на устойчивости растений к полеганию. В таблице 10 представлена структура урожая ячменя сорта Владимир. Картина по этому сорту иная, чем по сорту Зазерский 85. На фоне диатомита 3 г/кг почвы масса 1000 зерен снизилась незначительно в сравнении с контрольным фоном, число семян в колосе не уменьшилось, а, наоборот, выросло, что привело к увеличению средней массы колоса (0,9-1,0 г) в условиях данного эксперимента.
