Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Изменения биологических показателей пивоваренного ячменя под действием химических элементов
1.1. Биологическая характеристика культуры ячменя 9
1.2. Потребность культуры ячменя в макроэлементах 23
1.3. Влияние эссенциальных микроэлементов и ксенобиотиков на основные биологические показатели культуры ячменя 32
1.3.1. Функции эссенциальных микроэлементов в растениях ячменя
1.3.2. Физиологическая роль эссенциальных микроэлементов в растениях ячменя
1.3.3. Накопление микроэлементов (тяжелых металлов) растениями в условиях техногенного загрязнения
Глава 2. Объекты и методы
2.1. Климатические и метеорологические особенности района исследования
2.2. Погодные условия в годы исследований 54
2.3. Схема и методика проведения опытов 59
2.4. Характеристика почв в районе исследований 62
Глава 3. Влияние обработок микроэлементами на биоморфологические показатели растений ячменя
Глава 4. Влияние некорневой обработки микроэлементами на фотосинтетическую активность растений ячменя
Глава 5. Влияние некорневой обработки растений ячменя микроэлементами на урожайность, показатели его качества и фитоэкстракцию тяжелых металлов
Глава 6. Функциональная диагностика 2 102
6.1. Определение потребности растений в элементах питания с помощью анализа почв и растений
6.2. Методика определения фотохимической активности хлоропластов
6.3. Результаты лабораторных исследований, проведенные методом экспресс-диагностики
6.4. Использование метода экспресс-диагностики для коррекции микроэлементного состава растений при вегетации
Выводы 112
Предложения производству 114
Библиографический список
- Влияние эссенциальных микроэлементов и ксенобиотиков на основные биологические показатели культуры ячменя
- Погодные условия в годы исследований
- Влияние некорневой обработки растений ячменя микроэлементами на урожайность, показатели его качества и фитоэкстракцию тяжелых металлов
- Методика определения фотохимической активности хлоропластов
Введение к работе
Актуальность. В научной литературе описаны значительные
эффекты от применения очень слабых концентраций хелатов
микроэлементов (Цой, 2007; Митрохина, 2008), эффект от которых
сопоставим с действием макроудобрений на продуктивность культур. В
настоящее время при выращивании пивоваренного ячменя по интенсивным
технологиям на практике начали применяться некорневые подкормки
удобрениями с микроэлементами, что связано с появлением на рынке
агрохимикатов широко доступных удобрений в растворимых формах. По
имеющимся в научной литературе данным такие подкормки могут быть
высокоэффективными: при малых дозах применения (1-3 кг/га в физической
массе) они оказывают достоверное положительное действие, вызывая
повышение урожайности сельскохозяйственных культур, в частности
озимой пшеницы и сахарной свеклы (Гуреев и др., 2005; Митрохина,
Проценко, 2009). Однако, экологические аспекты применения металлов
изучены не в полной мере. В ряде случаев применение металлов в качестве
удобрений вообще бывает не обоснованным. Так, исследования последних
лет показали, что в некоторых регионах РФ наблюдалось превышение ПДК
в почвах и сельскохозяйственных культурах таких элементов как медь,
цинк, молибден и др. (Прохорова, Матвеев, 2006), превышение ПДК ТМ в
зерне озимой пшеницы (Бриндукова, 2010). Изменение
биоморфологических показателей растений ячменя под действием тех или других микроэлементов при применении их в малых дозах в настоящее время практически не изучено. Под действием синергетических и антагонистических свойств отдельных элементов (Глебова, 2010) обработка хелатами металлов может изменять показатели фитоэкстракции ячменя по отношению к некоторым металлам, в том числе, ксенобиотикам. Поэтому вопрос изучения экологической целесообразности применения того или иного элемента для увеличения продуктивности культур является в настоящее время весьма важным. Одним из способов изучения необходимости и возможности применения микроэлементов является оценка потребности в них растений по фотохимической активности хлоропластов.
Научная новизна. Впервые в ЦЧЗ изучено воздействие отдельных металлов в хелатированных формах и их сочетаний на продуктивность и биоморфологические показатели ячменя интродуцированного сорта «Скарлет», показатели его качества и фитоэкстракцию по отношению к тяжелым металлам.
Целью работы является изучение влияния некорневого применения некоторых химических элементов, в том числе хелатов металлов, на биоморфологические показатели ячменя, его продуктивность и качество зерна, а также особенности выноса биомассой ячменем некоторых ксенобиотиков.
Для реализации цели были поставлены следующие основные задачи:
Изучить действие хелатов металлов на рост растений ячменя, длину и количество междоузлий растений, длину, ширину, озерненность колоса.
Выявить действие хелатов металлов на особенности роста листовой пластины ячменя сорта «Скарлет» и коэффициент продуктивности фотосинтеза.
Изучить изменение показателей урожайности и качества зерна ячменя: крупности, выравненное, энергии и способности прорастания, а также показателей биомассы в зависимости от действия хелатов металлов: железа, марганца, цинка, меди на серых лесных и черноземных почвах.
Изучить действие обработок хелатами металлов на фитоэкстракцию культурой ячменя тяжелых металлов.
Изучить потребность растений ячменя в элементах питания методом экспресс-диагностики с помощью полевой переносной лаборатории «Аквадонис» на основе фотохимической активности хлоропластов.
Установить влияние экологических факторов на фотохимическую активность хлоропластов ячменя на черноземной и серой лесной почве.
Практическая значимость работы заключается в том, что совершенствование приемов некорневой обработки ячменя сорта «Скарлет» с учетом его биологических особенностей и внедрение методов экспресс-диагностики могут обеспечить получение высоких и гарантированных урожаев пивоваренного ячменя в Курской области.
Благодарности. Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Е.П. Проценко за постоянное внимание к работе, ценные советы и рекомендации на всех этапах исследований. Особую благодарность автор выражает заведующей кафедрой ботаники Овсянниковой Елене Николаевне за ценные научные консультации, а также Сидорову Владимиру Ивановичу - директору СПК «Русь» - за предоставленную возможность для реализации практической части работы. Автор также благодарен всем сотрудникам кафедры ботаники КГУ, оказавшим помощь в работе.
Апробация работы.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научных исследований кафедры ботаники Курского государственного университета, ее результаты включены в научные отчеты кафедры. Результаты исследования были доложены ею на научных конференциях: Всероссийской научно-практической конференции «Инновации, землеустройство и ресурсосберегающие технологии в земледелии» (Курск: ВНИИЗиЗПЭ, 2007); на научно-практических конференциях Курского отделения Межрегиональной общественной организации «Общество почвоведов им. В. В. Докучаева» (Курск, 2007, 2008); на международной научно-технической конференции в Курском государственном техническом университете «Медико-экологические информационные технологии-2007».; на Международной научной конференции Российской академии сельскохозяйственных наук «Агрохимические технологии, приемы и способы увеличения объемов производства высококачественной сельскохозяйственной продукции» (Москва, 2008).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 145 страницах компьютерного текста, включает 33 таблицы и 20 рисунков. Состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений производству. Библиографический список включает 112 наименований, в том числе 15 наименований зарубежных авторов.
Влияние эссенциальных микроэлементов и ксенобиотиков на основные биологические показатели культуры ячменя
Корневая система ячменя обладает меньшей усваивающей способностью, чем у других зерновых культур, а его растения отличаются интенсивным потреблением питательных веществ на ранних фазах. В этой связи для получения высокого урожая ячменя необходим повышенный запас легкоусвояемых питательных веществ в почве.
Стебель. Ячмень — более низкорослое растение, чем рожь и озимая пшеница. Высота стебля у районированных в зоне сортов ячменя варьирует в широких пределах. Ячмень, как и другие зерновые культуры, образует из почек, расположенных в узле кущения, побеги, которые определяются сортовыми особенностями и почвенно-климатическими факторами. Стебель ячменя — соломина — состоит из 4—8 междоузлий. Нижнее междоузлие стебля самое короткое, верхнее - имеет наибольшую длину. Толщина, наоборот, уменьшается от основания к вершине стебля. Значительное снижение толщины стебля приводит к ломкости колоса.
Важные качества стебля — его прочность и эластичность. Прочность и неполегаемость стебля зависят главным образом от сортовых особенностей.
Лист. Растение ячменя образуют листья из стеблевых узлов. Они расположены на стебле поочередно в двух рядах. Каждый лист имеет влагалище и листовую пластинку.
Колос. Соцветие у ячменя — колос — состоит из коленчатого стержня и одноцветковых колосков (цветков), расположенных на выемках стержня. Колосовой стержень у ячменя сравнительно прочный, не распадается при созревании на отдельные колоски. Грани члеников колосового стержня покрыты тонким опушением.
На каждом уступе колосового стержня расположены колоски. Двурядные ячмени, к которым относятся районированные в Центрально-Черноземной зоне сорта, имеют средний плодущий колосок, 2 боковых остаются бесплодными. Ячмень опыляется преимущественно собственной пыльцой в результате чего не происходит раскрытия цветка. Цветение у ячменя продолжается весь день, но наиболее интенсивно оно протекает в послеполуденные часы. Интенсивность цветения зависит также и от погоды.
Плод ячменя - зерновка. Зерно ячменя довольно крупное: длина 7-Ю мм, ширина 2—3 мм. Признак крупности зерна, являясь наследственным, сильно, однако, подвержен влиянию внешней среды. Анатомическое строение зерновки ячменя сходно с остальными хлебными злаками. При продольном разрезе зерновки различают покровные ткани, алейроновый слой, эндосперм и зародыш. Зародыш вместе со щитком - живая часть зерновки. Эндосперм содержит питательные вещества в виде крахмала и белка, необходимые растению в начальный период жизни. Рост и развитие. Растения ярового ячменя проходят следующие фазы развития: прорастание, появление всходов, кущение, выход в трубку, колошение, цветение, созревание. Вегетационный период. Ячмень — наиболее скороспелая культура среди яровых колосовых. Продолжительность межфазных периодов подвержена значительной изменчивости. Всходы. Для прорастания семени ячменя требуются определенная температура, влага, а также доступ воздуха.
Зерно ячменя может прорастать при температуре 1-3 градуса тепла. Лучшая температура для появления дружных всходов + 15 - + 20. Небольшие заморозки (-4 - 5) всходы ячменя переносят безболезненно. Прорастающие семена и всходы очень чувствительны к неблагоприятным условиям окружающей среды (недостаток влаги, плотная почва, образование почвенной корки, глубокая заделка семян, низкие температуры). Время от посева до появления всходов определяется в основном агротехникой. Обеспечение оптимальных условий для появления дружных всходов и в итоге получения высокого урожая — основная задача агротехники.
Кущение. При появлении третьего листа ячмень начинает куститься, то есть образовывать боковые побеги. Главный узел кущения расположен обычно в почве на глубине 1-3 см в зависимости от ее типа и влажности. Важно, чтобы узел кущения находился в увлажненном слое почвы, так как в этих условиях растения хорошо развивают вторичные корни. Однако в производственных условиях необходимо избегать как слишком глубокой, так и мелкой заделки семян. При глубокой заделке семян всходы появляются с опозданием, ослабленные, что приводит к снижению кустистости. При мелкой заделке семян и близком расположении узла кущения к поверхности почвы растения страдают от недостатка влаги, что приводит к слабому развитию вторичных корней. Установлено, что с увеличением нормы высева расположение узла кущения более мелкое.
Интенсивность кущения лимитируется сроком сева. При позднем посеве ячмень слабее кустится, так как эта фаза проходит при недостатке влаги в почве и повышенных температурах. Продолжительность и интенсивность кущения определяются многими факторами (биологическими, погодными, агротехническими - сроком посева, глубиной заделки семян, нормой высева, удобрениями).
Погодные условия в годы исследований
К числу железосодержащих ферментных систем, значение которых для процессов жизнедеятельности растений совершенно очевидно, должны быть отнесены еще два катализатора железопорфириновой природы — пероксидаза и каталаза. Пероксидаза давно была известна как ферментная система, которая широко представлена в растительном мире. Известно, что в присутствии марганца пероксидаза способна окислять некоторые дикарбоновые кислоты Классическая роль пероксидазы — это участие в реакциях окисления ряда органических субстратов перекисью водорода. Пероксидаза в присутствии перекиси водорода катализирует образование радикалов, доноров водорода. При окислении пероксидазой различных субстратов марганец либо катализирует образование Н2С 2, либо непосредственно включается в окисление органических соединений. Еще одно гематиновое соединение, обладающее каталитическим действием, роль которого в обмене организмов почти не известна — это каталаза. Активный центр каталазы менее доступен, чем таковой пероксидазы. Очевидно и другое, что, регулируя все многообразие процессов и реакций, которые осуществляются при участии и сопровождаются образованием перекисей, каталаза выполняет весьма ответственную роль в обмене организмов. Трудно переоценить все последствия, которые могут явиться результатом перенасыщения тканей перекисями, образующимися в огромных количествах в процессе жизнедеятельности организмов. Может быть, в связи с этим и не следует искать для каталазы иной роли, чем регуляция обмена перекисей.
Эти данные далеко не полно характеризуют роль железа в жизнедеятельности растений, а также значению основных соединений железа. Непосредственное участие многих из этих соединений в основных процессах и функциях клетки устанавливает универсальную роль железа в общем обмене всех классов организмов. Хлороз растений и роль железа в синтезе хлорофилла Основным и постоянным признаком, сопровождающим нарушение в использовании железа растением, является расстройство работы пигментного аппарата и подавление синтеза зеленого пигмента листа — хлорофилла. Многочисленные виды хлороза, встречающиеся в условиях естественного произрастания растений - обязательное следствие железной недостаточности.
Хлороз растений может быть вызван отсутствием железа или явиться следствием задержки поступления этого элемента из питательной среды. Уменьшение доступности железа часто возникает под влиянием самых разнообразных причин. Здесь может сказаться увеличение щелочности среды (присутствие больших количеств карбонатов кальция и магния); в этих условиях железо преимущественно находится в виде солей фосфорной, угольной и кремниевой кислот, плохо растворимых и мало доступных растению.
На кислых почвах снижение эффективности использования железа может быть вызвано избытком тяжелых металлов — меди, цинка, кобальта, марганца и др. Часто причиной хлороза растений является недостаток калия, фосфора, кальция. На поглощение железа листьями и транспорт его в корни при внекорневой подкормке сильно влияет валентность железа и форма его связи в соединениях (Агафонова, 1964). Распределение железа внутри клетки также в значительной степени зависит от характера используемого для обработки соединения. Так, из раствора Fe +-солей поглощение железа надземными органами снижается, а транспорт его в корни замедляется, по сравнению с поступлением и передвижением be -железа.
При использовании Fe-ЭДТА валентность железа в значительно большей степени сказывается на транспорте его в корни. Подщелачивание среды (рН 7,5) сильнее тормозит поглощение железа листьями из раствора сульфата, чем из Fe-ЭДТА.
Физиологическая роль бора. Бор может быть отнесен к группе микроэлементов, необходимость которых твердо установлена. При нарушении условий питания бором констатированы определенные сдвиги в водообмене, включая и водообмен протоплазмы, изменения в поглощении воды и транспирации. Отмечено положительное влияние бора на абсорбцию катионов и обратное действие на поглощение анионов; показано участие этого элемента в образовании пектиновых веществ клеточной стенки, а также в углеводном и азотном обмене.
Этот элемент может влиять на скорость и направление ферментативных реакций, входя, например, в состав не белка фермента, а субстрата реакции. Не являясь частью фермента, бор будет активировать или наоборот инактивировать субстраты многих осуществляющихся с участием фермента реакций, регулируя тем самым скорость процессов, представляющих самые различные стороны обмена.
Вероятность подобных предположений вытекает из способности бора давать различной устойчивости комплексные соединения. Наибольший интерес представляют комплексы бора с полигидроксильными соединениями. Условием образования комплексных соединений борной кислоты (боратов) с органическими веществами является наличие у последних расположенных рядом в расположении гидроксильных групп.
К настоящему времени накопилось достаточно фактов, устанавливающих, что внесение кальция, с одной стороны, подчеркивает борную недостаточность, с другой, - ослабляет токсичность этого элемента. Повышенные дозы бора, как правило, уменьшают содержание растворимого кальция в молодых листьях и часто увеличивают его концентрацию в старых. В культурах без бора, по мере увеличения доз кальция, симптомы недостаточности кальция постепенно исчезают и у растений появляются признаки типичной борной недостаточности.
Влияние некорневой обработки растений ячменя микроэлементами на урожайность, показатели его качества и фитоэкстракцию тяжелых металлов
Анализируя данные таблицы 8 следует отметить, что особое влияние на биоморфологические показатели растений ячменя оказали растения, обработанные некорневым способом такими микроэлементами, как железо, марганец, борная кислота. Оказывая влияние на процесс продуктивности, заметную прибавку дали данные микроэлементы в образовании продуктивных стеблей (марганец - 335 шт., борная кислота - 410 шт., железо - 440 шт.) по отношению к контролю - 290 шт. Внесение данных микроэлементов увеличило среднее количество стеблей на 70 -100 шт.
Также здесь хорошо прослеживается положительное воздействие использовавшегося комплексного водорастворимого удобрения «Акварин» (таблица 9).
Некорневое применение «Акварина» увеличивает среднее количество стеблей, продуктивных стеблей, длину растения и междоузлий, что связано с набором всех необходимых микроэлементов для растений, правильное сочетание их доз.
В данном опыте проводились исследования биоморфологических показателей растений ячменя на черноземе типичном в течение 2-х лет - 2007 -2008гг. Установлено, что обработка хелатами таких микроэлементов как железо, цинк, молибден, бор заметно увеличили озерненность колоса по сравнению с колосом растений, не прошедших обработку (контроль) с 10-13 зерен в 2007-2008гг до 16-21 шт. соответственно при обработке хелатом железа (ЭДТА). Увеличились показатели средней высоты растения и средней длины колоса, так как эти элементы участвуют во многих физико-биологических процессах, являясь их катализаторами (таблица 10)
Обработка железом дала ожидаемо высокие результаты - увеличение высоты растения до 47,7 см, ср. длины колоса до 6,4 см, его озерненности до 16 зерен, так как железо участвует в образовании хлорофилла, являясь составной частью ферментов, катализирующих синтез зеленого вещества, а также играет важную роль в дыхании растений, так как входит в состав дыхательных ферментов. Участие данного микроэлемента в синтезе ростовых веществ -ауксинов отражается в увеличении основных биопоказателей.
Цинк, как и железо, принимает участие в биосинтезе ростовых веществ -ауксинов - достоверно увеличивая показатели средней высоты растения (от 35,2 см до 41,6 см в 2008 г, (таблица 11). Также заметно изменились показатели средней длины колоса (длина колоса стала больше на 0,9 см) и его озерненности в сторону увеличения, так как данный элемент участвует в углеводном, белковом, фосфорном и липоидном обменах (Изучение проводилось в опыте 1, приведены данные за 2 года и представлены в таблицах 11 и 12).
Сопоставление биологических показателей растений ячменя выявило, что некорневая обработка бором увеличило эти показатели в благоприятные условия 2008 года. Как известно данный микроэлемент оказывает влияние на анатомическое строение, углеводный и белковый обмены, а также непосредственно на семенную продуктивность - количество зерен в колосе. Однако действие борной кислоты в засушливых условиях 2007 года, по-видимому, оказало несколько угнетающее воздействие на рост растений, противопоставив его показателям средней длины колоса, озерненность колоса при этом увеличилась по сравнению с контрольным вариантом.
Действие молибдена на данные показатели проявилось лишь в 2007 году, когда погодные условия были менее благоприятные для развития растений ячменя - погода была сухая. Оказывая влияние на биосинтез белков и аминокислот, а также принимая участие в окислительно-восстановительных процессах в углеводном обмене, синтезе хлорофилла под действием молибдена увеличились значения средней высоты растений до 42,1 см, длины колоса до 6,0 см и его озерненности до 16 шт. по сравнению со значениями растений, не прошедших обработку (таблица 12).
Действие данного микроэлемента в засушливый период вероятно связано с тем, что адсорбированный или доступный молибден можно вытеснить водой из почвы (вымывается) и в условиях достаточного увлажнения растения не испытывали острого дефицита молибдена в 2008 г и, следовательно, эффект при некорневой обработке был ниже. Также возможные различия в эффективности действия молибдена связаны с высокой кислотностью почв опытного поля.
Как известно доступность молибдена увеличивается при уменьшении кислотности, и как мы видим из таблицы 12 на опытном участке в 2007 году кислотность была повышена, особенно гидролитическая (7,28 мг/100 г почвы). Возможно, вследствие влияния этих почвенных факторов и погодных условий не оказали достоверного влияния на биоморфологические показатели обработки солями меди и марганца (таблица 12).
Анализируя полученные данные, можно отметить, что для рационального применения микроэлементов по вегетации растений необходимо проводить исследования биоморфологических показателей, так как эффективность применения некорневых удобрений, особенно в период кущения во многом зависит от свойств почв, а также увлажнения почвы и температурного режима (Вильяме, 1949; Муха, 2004).
В опыте 2 изучение биоморфологических показателей растений ячменя на серых лесных почвах проводилось в 2008, 2009гг на опытных участках, которые по агрохимическому составу практически не отличались. Исследуя влияние некорневых подкормок микроэлементами, было выявлено, что все микроэлементы на серых лесных почвах дали увеличение средней высоты растений - от 56,6 см в контрольном варианте до 69 см в варианте с растениями, обработанными борной кислотой. Остальные биоморфологические показатели были близки к контрольному значению (таблица 14) (Дозы основные см. схему опыта 2). Таблица 14. Биологические показатели растений ячменя, 2008, 2009гг.
Однако некорневая обработка марганцем и бором дала уменьшение среднего количества междоузлий с 5 до 4. Вероятно, это связано с тем, что увеличение содержания данных микроэлементов в растениях вызвало активный рост стебля вследствие активного накопления ауксинов и медленного накопления гибберилинов (Рассель, 1939; Водяницкий, 2005). Темпы удлинения стебля регулируются поступающими ауксинами и накоплением гиббереллинов. Очередное междоузлие переходит к интенсивному росту при снижении темпа роста у предыдущего. Для каждого отдельного междоузлия характерны медленный первоначальный рост при переходе клеток к растяжению и замедление роста клеток у зрелого междоузлия. В благоприятных условиях самые длинные междоузлия формируются в средней части побега. В сложных климатических условиях 2008 - 2009гг - сухая холодная погода в начале и середине вегетации растений способствовали тому, что, по - видимому, растения испытывали стресс в начале своего развития, и лишь к концу роста погодные условия нормализовались для роста междоузлий - что нашло отражение в их длине -последние 2 междоузлия самые длинные.
Таким образом, усредненные данные свидетельствуют о том, что некорневая обработка микроэлементами слабо повлияла на биоморфологические показатели растений ячменя относительно влияния микроэлементов на серых лесных почвах, вероятно вследствие того, что типичные черноземы содержат достаточное количество подвижных форм микроэлементов, доступных для растений, а дополнительная обработка отдельными микроэлементами в ряде случаев вызывала угнетающее воздействие.
Анализируя полученные данные (приложение 10) можно сделать вывод о влиянии некорневой обработки микроэлементами на биологические показатели растений ячменя. Положительный эффект достоверно оказала обработка железом, марганцем, цинком, борной кислотой. Хорошо отозвались растения и на обработку комплексным удобрением «Акварин». Выяснилось, что в ходе исследований необходимо также учитывать влияние внешних факторов на рост и биопоказатели ячменя, такие как: температурный режим в период вегетации, влагообеспеченность почв, их тип, микроэлементный состав и агрохимическую характеристику.
Методика определения фотохимической активности хлоропластов
Одним из важнейших факторов, оказывающих существенное влияние на урожайность и пивоваренные качества зерна ячменя, являются удобрения. Научно-обоснованное применение минеральных удобрений улучшает условия питания, ускоряет развитие растений, рост надземной массы и корней, а, следовательно, увеличивает устойчивость против засухи, уменьшает отрицательное действие болезней и вредителей, что и ведет к повышению урожайности и качества продукции. По мере интенсификации земледелия роль минеральных удобрений будет возрастать, одновременно будет усиливаться и взаимосвязь растение-среда-урожай (Неттевич, Аниканова, Романова, 1981).
При возделывании пивоваренного ячменя особенно важно создать оптимальные условия питания с целью формирования высоких урожаев нужного качества (Ютимашевский, 1991).
Применение минеральных удобрений под ячмень может значительно изменить величину урожая и качество зерна, при этом существенное значение имеют виды, дозы, формы и сроки их использования.
По биологическим особенностям ячмень отличается повышенными требованиями к уровню питания, что объясняется очень коротким вегетационным периодом (90 - 100 дней) и чрезвычайно быстрым усвоением питательных веществ (Кулаковская 1970; Смирнов, Муравин 1984; Панников, Минеев 1977). Многочисленными исследованиями показано, что среди яровых зерновых ячмень имеет наибольшую энергию кущения и слабо развитую корневую систему. Таким образом, более короткий период вегетации и особенности биологического развития обусловливают сравнительно высокую потребность в питательных веществах (Неттевич, Сергеев, Лызков 1974; Ламан, Стасенко, Каллер 1984).
Изучение действия некорневой обработки микроэлементами на продуктивность и качество зерна, изучение характера взаимосвязи этих показателей с биоморфологическими свойствами, определяющими урожайность, является важной задачей нашей работы,
Большое значение для создания урожая имеет способность растений многократно использовать элементы минерального питания.
При оценке обеспеченности растений элементами питания следует иметь в виду, что часть их может быть реутилизирована (использована повторно), например, при их оттоке из листьев в репродуктивные органы. Однако такие элементы, как железо, марганец, бор, медь и цинк, не реутилизируются (Большаков, 1993; Муха, Чаплыгин, 2006).
Многочисленные данные о поглощении элементов минерального питания растениями позволяют заключить, что процесс питания зависит от уровня обеспеченности всеми элементами. Как правило, повышение концентрации в среде какого-либо элемента вызывает не только увеличение содержания его в растениях, но и влияет на содержание других элементов.
При различных уровнях обеспеченности элементами минерального питания взаимодействие между ними протекает неодинаково, и могут наблюдаться быстрые переходы антагонизма в синергизм и наоборот. Так, снижение температуры и освещенности усиливает действие избыточных доз элементов минерального питания, а повышение влажности несколько снижает отрицательное действие избыточных количеств минеральных элементов.
За годы наших исследований формировался разный по величине урожай зерна ячменя (табл. 21). Надо отметить, что реакция этой культуры на внесение микроэлементов по годам была различной, но закономерности при этом остаются неизменными и прослеживаются во все годы исследований. Средняя урожайность культуры растений, не прошедших некорневую обработку микроэлементами, с 2007 по 2009гг колебалась от 2,7 до 3,4т/га, в среднем составляя 3,0 т/га.
В случае, когда растения проходили некорневую обработку микроэлементами, урожайность была выше. Также здесь хорошо прослеживается положительное воздействие использовавшегося комплексного водорастворимого удобрения «Акварин» (таблица 21). Здесь прослеживается некая связь между биоморфологическими показателями и урожайностью. Как известно из предыдущей главы некорневое применение «Акварина» увеличивает среднее количество стеблей, продуктивных стеблей, длину растения и междоузлий, что связано с набором всех необходимых микроэлементов для растений, правильное сочетание их доз. При применении комплексного водорастворимого удобрения «Акварин» урожайность зерна культуры заметно увеличивалась. Максимальная его эффективность наблюдалась в 2009 году и составила 3,8 т/га, прибавка к урожаю по сравнению с контрольным вариантом растений без обработки при этом составила 1,1 т/га. Однако прибавка от обработки Акварином в 2007 г по сравнению с контрольным вариантом была не столь заметна и составила всего 0,2 т/га, что вероятно связано с погодно-климатическими условиями -засушливое лето 2007 года отрицательно сказалось на способности водорастворимого удобрения доступно поглощаться растениями ячменя.
Практически также отреагировали растения на погодные условия засушливого лета 2007 года, прошедшие некорневую обработку такими микроэлементами как бор и молибден. Прибавка к урожаю по сравнению с контрольным вариантом растений, не прошедших обработку также была незначительна и составляла всего 0,3 и 0,2 т/га соответственно. В данном случае прослеживается четкая корреляционная связь между урожайностью и морфологическими показателями, та как действие борной кислоты в засушливых условиях 2007 года оказало несколько угнетающее воздействие и на рост растений, о чем говорилось в предыдущей главе.
В 2008 - 2009гг эта прибавка была также не столь выражена - в среднем отличие составляли всего на 0,3 - 0,5 т/га. Довольно интересную картину изменения урожайности наблюдали при обработке солями марганца: независимо от года, метеорологических и климатических условий, стабильность показателей урожайности ячменя сохранялась на среднем значении 3,0 т/га, как и в контрольном варианте. Средняя высота растений ячменя в этом варианте при обработке солью данного микроэлемента также практически не отличалась (табл. 22.)
