Введение к работе
Актуальность темы. Исследования последних десятилетий показывают, что формирование продуктивности сельскохозяйственных культур, в частности, зерновых, в Нечерноземной зоне ограничивается воздействием стрессовых условий. Среди факторов, наиболее сильно снижающих не только урожай, но и качество зерновых культур, можно отметить засуху в критический период роста растений (Осипова, 2000; Верниченко, 2002; Кузнецов, 2004; Серегина, 2008; Ниловская с соавт., 2009; Hasanuzzaman et al., 2010) и техногенное загрязнение почвы тяжелыми металлами (Черных с соавт., 1999; Зубкова, 2004; Гармаш, 2006; Титов с соавт., 2007; Казнина с соавт., 2011). Это имеет особое значение, т.к. физиолого-биохимические признаки кадмиевого стресса растений схожи с водным, поскольку проявляется в снижении водоудерживающей способности листьев, транспирации и частичном закрытии устьиц (Perfus-Berbeoch et al., 2002; Мазей, 2008; Казнина с соавт., 2011). В связи с этим, нами было сделано предположение, что могут быть сходны и методы снижения негативного действия кратковременной почвенной засухи и высоких концентраций кадмия в почве.
Одним из приемов снижения отрицательного влияния стрессовых факторов на формирование продуктивности является применение минеральных удобрений. Важной проблемой в получении стабильных урожаев высокого качества является оптимизация азотного питания яровой пшеницы. Существенная роль в этом аспекте принадлежит микроэлементам, среди которых особое место занимает ультрамикроэлемент - селен.
В последнее время интерес со стороны исследователей к селену значительно возрос, т.к. основной его функцией в растениях является участие в построении глутатионпероксидазы - фермента антиоксидантной защиты растительного организма от действия свободных радикалов, которые образуются в результате окислительного стресса (Вихрева с соавт., 2009). Вместе с тем, роль селена в формировании продуктивности и влияния его на химический состав зерна в условиях засухи и загрязнения почвы кадмием возрастает и усложняется.
В настоящее время проведено много исследований по изучению влияния различных микроэлементов на продуктивность сельскохозяйственных культур в стрессовых условиях. Однако данных по влиянию селена на формирование продуктивности и некоторые показатели качества у пшеницы сортов, различающихся по засухоустойчивости, практически нет. В связи с этим, значение селена в формировании урожайности изучаемых сортов яровой пшеницы в условиях засухи и загрязнения почвы кадмием является актуальным и практически значимым и требует всестороннего изучения.
Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы являлось изучение роли селена в формировании продуктивности сортов яровой пшеницы в стрессовых условиях.
В задачи исследований входило:
-
Оценка роли селена в формировании продуктивности и фотосинтетической деятельности сортов пшеницы в зависимости от условий выращивания.
-
Изучение влияния селена на азотное питание пшеницы, а также использование азота удобрений и азота почвы в стрессовых условиях.
-
Оценка закономерностей накопления селена и кадмия в товарной части продукции и поглощения основных элементов питания (NPK).
Научная новизна. Впервые на моделях посевов изучено влияние двух способов применения селена на формирование продуктивности и фотосинтетическую деятельность яровой пшеницы при выращивании в стрессовых условиях. Впервые в полевых условиях подтверждены закономерности действия изучаемых способов внесения селена на формирование продуктивности сортов яровой пшеницы. Доказано существование сортовой специфики по отношению к способам обработки селеном пшеницы. С использованием N оценено влияние способов применения селена на размеры потребления азота удобрений и азота почвы в зависимости от уровня азотного питания в стрессовых условиях. Выявлены закономерности накопления селена и кадмия растениями пшеницы в зависимости от условий выращивания. Получены новые экспериментальные данные об особенностях взаимодействия азот - селен и кадмий - селен при поступлении их в растения.
Теоретическая и практическая значимость работы. Полученные данные являются основой для разработки рекомендаций по использованию селена в адаптивных технологиях возделывания яровой пшеницы в Нечерноземной зоне.
Установлена возможность применения способов внесения селена для снижения потерь урожая и увеличения устойчивости пшеницы в условиях засухи и при загрязнении почвы кадмием. Экспериментально обоснованы наиболее эффективные способы применения селена в зависимости от сортовой специфики и воздействия стрессовых условий.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе 2 статьи в журналах, включенных в перечень, рекомендуемый ВАК РФ.
Апробации. Результаты исследований были представлены на международных практических конференциях «Комплексное применение
средств химизации в адаптивно-ландшафтном земледелии» (Москва, 2010); «Макро- и микроэлементы в питании и продуктивности растений», посвященной 145-летию Д.Н. Прянишникова (Краснодар, 2010); «Применение средств химизации для повышения урожайности и качества сельскохозяйственных культур (Москва, 2011); «Засуха: научно-обоснованные подходы к решению проблемы в аграрном производстве», посвященная 125-летию со дня рождения А.П. Шехурдина (Саратов, 2011); «Вестник Мичуринского филиала Российского университета кооперации» (Мичуринск, 2011); «Молодежная наука 2012: технологии, инновации» (Пермь, 2012); «Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России» (Екатеринбург, 2012); «Проблемы и перспективы аграрной науки в России» (Саратов, 2012), посвященной 135-летию со дня рождения А.П. Стебута; «Перспективы применения средств химизации в ресурсосберегающих агротехнологиях» (Москва, 2013); на конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 170-летию К.А. Тимирязева (Москва, 2013).
Основные результаты доложены и обсуждены на заседаниях кафедры агрономической, биологической химии и радиологии РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева (2009-2013 гг.).
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на
