Содержание к диссертации
Введение
1. Роль использования регуляторов роста и микро элементов в формировании урожайности и качества продукции растениеводства 9
1.1. Общее представление о регуляторах роста и их роль в формировании урожайности и качества продукции растениеводства 9
1.2. Физиолого-биохимические механизмы использование микроэлементов в растениеводстве 25
1.3. Физиолого-биохимическая роль молибдена и марганца в растениеводстве 30
1.4. Взаимодействие микроэлементов молибдена и марганца 32
2. Методика исследований и условия проведения опытов 36
2.1. Почвенный покров и его агрохимическая характеристика 39
2.2. Метеорологические условия 41
3. Влияние регуляторов роста и микроэлементов на посевные качества и фотосинтетическую деятельность ячменя (результаты исследований) 46
3.1 Параметры прорастания ячменя 47
3.2 Фотосинтетическая деятельность ячменя 56
4 Урожайность и качество пивоваренного ячменя при обработке семян регуляторами роста и микро элементами 72
4.1 Урожайность и элементы структуры урожая ячменя 72
4.2 Содержание макроэлементов и микроэлементов в зерне ячменя 78
4.3 Содержание тяжелых металлов и радионуклидов в зерне ячменя 84
4.4 Качество зерна пивоваренного ячменя 88
5 Экономическая и энергетическая оценка применения регуляторов роста и микроэлементов в технологии возделывания ячменя 104
5.1 Экономическая эффективность предпосевной обработки семян 104
5.2. Энергетическая оценка предпосевной обработки семян 106
Заключение 110
Выводы 112
Предложения производству 114
Список литературы 115
Приложения .146
- Общее представление о регуляторах роста и их роль в формировании урожайности и качества продукции растениеводства
- Взаимодействие микроэлементов молибдена и марганца
- Фотосинтетическая деятельность ячменя
- Содержание макроэлементов и микроэлементов в зерне ячменя
Введение к работе
Актуальность исследований. Средне-Волжский регион занимает одно из первых мест по площади посевов зерновых и бобовых культур в Российской Федерации, однако резервы роста и продуктивности используются еще не в полной мере.
Современные сорта и гибриды сельскохозяйственных культур обладают высоким потенциалом продуктивности и для более эффективных путей повышения аграрного сектора экономики с экологической точки зрения в практику растениеводства следует отнести метод предпосевной обработки семян микроэлементами и регуляторами роста, которые вызывают активизацию метаболических процессов в растительном организме в исключительно малых дозах, способны защитить растение от стрессовых воздействий и патогенов, что является необходимым для формирования урожая (Ягодин Б.А., 1988,1990; Шевелуха B.C., 1999; Гайсин И.А. и др., 1999, 2000; Костин В.И. и др., 1997, 1998, 1999, 2000; Самуилов Ф.Д. и др., 1999, 2000; Кириллов А.Ф., 2001; В.И.Костин 1997, 1999, 2001; Е.Н.Офицеров 1999, 2001 и др.; Дозоров А.В., 2003; Таланов И.П., 2003).
В настоящее время возрастает роль исследований по разработке адаптивных технологий возделывания культур с высоким уровнем урожайности, повышением устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды, снижением пестицидной нагрузки и улучшением минерального питания растений макро- и микроэлементами. Вместе с тем, комплексные исследования с применением микроэлементов, регуляторов роста и биологически активных веществ естественного происхождения для обработки семян сельскохозяйственных культур проводились в условиях лесостепи Поволжья в недостаточной степени. Углубленное изучение данного направления необходимо для обоснования энергосберегающих технологий производства сельскохозяйственной продукции высокого качества и широкого их применения в производстве.
Известно, что у некоторых зерновых культур высокое качество продукции трудно сочетается с урожайностью. Тем не менее, есть много методов и приемов, соблюдением которых можно добиться увеличения урожайности без ухудшения качества продукции. Одним из таких способов является предпосевная обработка семян регуляторами роста и микроэлементами.
Однако в условиях лесостепи Поволжья, еще нет достаточно данных по использованию пектина, гиббереллина, гетероауксина и микроэлементов для обоснования теоретических и практических аспектов использования разных химических факторов для обработки семян перед посевом.
В связи с этим выбор настоящей темы диссертационной работы связан с исследованиями посвящеными решению научной проблемы - получения качественного зерна ячменя без применения ядохимикатов с хорошими пивоваренными свойствами.
Исследования проводились в соответствии с тематическими планами и программами Министерства сельского хозяйства РФ (номер государственной регистрации № 06.9.20.011.65), а также по обычным программам и являются составной частью плана научной работы Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии.
Цель исследований. Целью исследований явилось изучение влияние предпосевной обработке семян ячменя регуляторами роста (гиббереллином, гетероауксином, пектином) и микроэлементами (сульфатом марганца MnSo4 и молибдатом аммония (NH^MoO^ для оптимизации продукционного процесса, улучшения пивоваренных свойств в условиях лесостепи Поволжья.
Для выполнения поставленной цели в программу исследований входило решение следующих задач:
Изучить влияние предпосевной обработки семян росторегуляторами и микроэлементами на посевные качества семян ярового ячменя;
Выявить влияние используемых факторов на фотосинтетическую деятельность посевов ярового ячменя;
Определить урожайность и качество зерна пивоваренного ячменя;
Изучить массовую долю белка натуру, массу 1000 семян, пленчатость и экстрактивность ярового ячменя в зависимости от применения регуляторов роста и микроэлементов;
Изучить содержание макро-, микроэлементов, витаминов, тяжелых металлов и радионуклидов в зерне ячменя в зависимости от используемых факторов;
Дать экономическую и энергетическую оценку изучаемых приемов в технологии возделывания ячменя.
Научная новизна. Применительно к условиям лесостепи Поволжья на основе лабораторных и полевых опытов выявлены оптимальные сочетания регуляторов роста и микроэлементов с высоким взаимодействующим эффектом и установлены стимулирующие концентрации разных веществ по своей природе для обработки семян опытной культуры, с целью улучшения посевных качеств семян, наибольшего выхода продукции при наименьших затратах материальных и энергетических ресурсов, без применения пестицидов для получения экологически чистой продукции. Изучено влияние регуляторов роста в чистом виде и в сочетании с микроэлементами на ростовые процессы, фотосинтетическую деятельность, урожайность, качество и пивоваренные свойства ярового ячменя. Впервые для данной культуры установлены корреляционные связи между физиологическими процессами, урожайностью и качеством продукции.
Положения, выносимые на защиту:
физиологическая концепция использования росторегуляторов и микроэлементов для обработки семян ярового ячменя и оценка его посевных качеств;
влияние используемых факторов на фотосинтетическую активность и ее
связь с урожайностью и качеством продукции;
- экономическая и энергетическая оценка приемов технологии возделыва
ния ячменя.
Практическая значимость. Предложенная производству система обработки семян перед посевом обеспечивает более высокую урожайность ярового ячменя с хорошими качественными характеристиками зерна. Данный аг-роприем - экологически безопасный, малозатратный, повышает экономическую и энергетическую эффективность и конкурентоспособность зернового хозяйства в условиях рынка. Под действием используемых факторов выявлены физиологические закономерности в течение онтогенеза, которые могут служить основой для управления процессами жизнедеятельности растений. В сложившихся условиях обострения экологической обстановки актуален вопрос загрязнения окружающей среды различными химическими веществами, избыток которых нарушает нормальное протекание биологических процессов в растении и в конечном итоге создает угрозу получения экологически опасной продукции растениеводства.
Результаты исследований по применению используемых факторов находят практическое применение в хозяйствах Ульяновской области, в частности в ООО «Новая жизнь» цильнинского района, ГУ СП «Ясашноташлин-ское» Теренгульского района. Предложенная система обработки семян обеспечивает более высокую урожайность и качество, показывает на перспективность применения регуляторов роста и микроэлементов для выращивания экологически чистого ячменя для пивоваренной промышленности.
Апробация работы. Материалы исследований докладывались на ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава УГСХА (2002-2004 гг.), на областной научной конференции «Молодые ученые - агропромышленному комплексу» (Ульяновск, 2002), на Международной научно-практической конференции «Актуальные направления развития экологически безопасных технологий производства, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» (Воронеж, 2003), на Всероссийской научно-практической конференции «Роль средств химизации в повышении продуктивности агроэкосистем» (Уфа, 2003), на Межвузовской научной конфе-
ренции «Современные энерго- и ресурсосберегающие, экологически устойчивые технологии и системы сельскохозяйственного производства» (Рязань, 2003), на Межвузовской научной конференции «Физиолого-биохимические аспекты обработки семян сельскохозяйственных культур» (Ульяновск, 2003), на Всероссийской научно-производственной конференции «Инновационные технологии в аграрном образовании, науке и АПК России» (Ульяновск, 2003), на Международной научно-практической конференции, «Агропромышленный комплекс: состояние, проблемы, перспективы». (Пенза, 2004).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 научных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений производству, включает 27 таблиц, 7 рисунков и 23 таблиц в приложении. Список литературы включает 318 наименований, в том числе 60 иностранных авторов.
Общее представление о регуляторах роста и их роль в формировании урожайности и качества продукции растениеводства
Гормоны растений, или фитогормоны (слово «гормон» в переводе с греческого означает «возбуждать» или «вызывать»), вырабатываемые растениями органические вещества, отличные от питательных веществ и образующиеся обычно не там, где проявляется их действие, а в других частях растения. Эти вещества в малых концентрациях регулируют рост растений и их физиологические реакции на различные воздействия. Многоклеточным организмам характерен такой тип регуляции, который связан с взаимодействием между отдельными клетками, тканями или даже органами. Для осуществления такой регуляции в организме растений вырабатываются вещества -гормоны.
Изучение фитогормонов началось в 1880 году с выхода в свет книги Чарлза Дарвина «Способность к движению растений», в которой приведены наблюдения над изгибом колеоптиля овса при одностороннем освещении (Ф.Л.Калинина, Ю.Г.Мережский, 1965).
Существенным этапом в исследовании факторов регуляции тропизма являются работы В. Роттерта, применявшего совершенную методику для анализа тропизмов. В 1925 году Н.Г. Холодный и W.Went (1935), являясь авторами гормональной теории роста тропизмов, показали, что в верхушках проростков содержится вещество диффундирующее в агар и способное в малых количествах вызывать изгибы колеоптилий, имитируя тропизмы, и стимулировать растяжение клеток.
На основании ряда исследований (Thimann K.V., 1934, 1936; Went F.W., 1935; Goodwin R.H., 1937; Skoog F., Schneider C.L., Malan P., 1942) сложилось мнение о том, что нормальное развитие растений контролируется тонко сбалансированным комплексом веществ координирующих, стимулирующих и ингибирующих рост. В конце 30-х годов М.Х.Чайлахяном (1937) была создана гормональная теория цветения растений, согласно которой цветение рассматривается как процесс, управляемый специальным гормональным комплексом - флоригеном, образующимся в листьях и перемещающимся в стеблевые почки.
С 1950 г. начались очень интенсивные исследования в области использования химических веществ для регуляции роста и развития растений. Подобно тому, как использование ингибиторов обмена вещества позволило лучше понять обменные процессы, использование регуляторов роста и развития привело к коренному сдвигу в изучении этой области физиологии (Раки-тин Ю.В., Крылов А.В., 1950; Турецкая Р.Х., 1953, 1959; Мельников Н.Н. и др., 1954; Ракитин Ю.В., 1965; Bentley S.T., 1950; Edgerton L., Hoffman M.B., 1951; Burstrom H., 1955; Albersheim P., Bonner J., 1959).
Химические вещества использовались для того, чтобы изменить ассимиляционную активность, а также различные процессы роста и развития и таким образом усилить или, наоборот, ослабить действие на растения факторов внешней среды (Barron E.S.G., Flood V., 1950; Brian P.W., Hemming H.G., Radley M., 1955; Cooke A.R., 1956; Skoog F., Miller CO., 1957; Plummer Т.Н., Leopold A.C., 1957; Lochart J.A., 1961).
Сегодня учение о фитогормонах - одно из ведущих в познании закономерностей роста растений (Е.Р.Виленский, В.В.Бойко, 1984 ). На основе фитогормонов химическим путем созданы синтетические регуляторы роста и развития - гербициды, ретарданты, дефолианты и др. химические препараты.
В настоящее время известно большое количество химических веществ, найденных в растениях или синтезированных, которые обладают разнообразием действия на рост, развитие и продуктивность сельскохозяйственных культур. Ряд физиологически активных веществ в зависимости от их концентрации оказывает на растения различное действие. В низких концентрациях они активируют рост, в высоких - тормозят.
Все регуляторы роста разделены на две группы: органические и неорганические соединения. Все они применяются в различных областях, например: ауксин - регуляция роста (Р.Х.Турецкая, 1961, 1975; А.И.Меркис, 1982), кампозан - замедляет рост растений (Л.В.Рункова, 1978, 1980), этилен- ускоряет старение клеток (H.K.Pratt, L.D.Goeschi, 1969; M.Lieberman., A.T.Kunishi., 1970; W.H.Egbert, J.Z.William, 1977); метионин незаменим для синтеза белков в организме (X.А.Маурина, 1969), янтарная кислота стимулирует рост, гиббереллин рост и растяжение клеток (В.А.Воробьев, В.В.Полевой, 1964; М.Г.Николаева, 1968; Б.Х.Турьяне, Л.А.Эзерниеце, Х.А.Маурианя, 1969; I.Mac-Millan, B.O.Phinney, 1978, З.П.Гнатенко, 1984), цинин - стимулирует деление клеток, 3-индалилацетамид - стимуляция образования корней (Т.М.Косогова, 1986), кинетин - образование новых почек (H.O.Collier, 1962; А.Леопольд, 1968, Н.С.Турков, И.А.Фролов, 1970; М.И.Запреметов, 1974), тиоурация - торможение роста растений и прорастание семян, метиловый эфир - торможение роста клубней картофеля при длительном хранении, 2,4Д - уничтожение двудольных сорняков и активация роста помидор (И.И.Гунар, 1952; О.В.Титова, 1959; А.Крафт, 1963; Ю.В.Ракитин, 1965, 1983; К.К.Врочинский, В.Н.Маковский, 1979), рибофлавин - активация прорастания семян, тиамин - предпосевная обработка семян для активации роста корней (Marr Е., Forti G., 1948; Ф.Л.Калинин, Ю.Г.Мережский, 1965; Biran I., H.alevy A.Y., 1973; Т,В.Лихолат, Т.М.Косогова, 1986).
Каждый из перечисленных фитогормонов является основой системы, включающей в себя ферменты синтеза, связывания (конъюгирования) и освобождения гормона из связанного состояния, способы мембранного и дальнего транспорта, механизмы действия, которые определяются наличием рецепторов и их локализацией и, наконец, ферменты, кофакторы и ингибиторы разрушения фитогормона. В свою очередь, системы отдельных классов фитогормонов связаны в единую гормональную систему. Эта связь осуществляется на уровне как метаболизма фитогормонов, так и механизма их действия (Кудоярова и др., 1991; Курапов П.Б. и др., 1996; Полевой В.В., 1997; Pottabhi, 1990).
По данным ряда авторов (Кулаева О.Н., 1982; Полевой В.В., 1982; Ку-лаева О.Н., 1995; Корочкин Л.И., 1996; Тарчевский И.А., 1999) действие фи-торегуляторов можно рассматривать как сигналы для переключения программы физиологических процессов в организме. Сигнальные системы клеток растений воспринимают, умножают и передают на геном первичный внутриклеточный сигнал. Это приводит к экспрессии определенных генов и ответу клеток на первичный сигнал (гормон, элиситор)
Взаимодействие микроэлементов молибдена и марганца
Роль молибдена, марганца, в окислительно-восстановительных реакциях биохимических процессов отражена в научных работах Т.Я.Жизневской (1972), М.Я.Школьника (1974).
По данным И.А.Арнеса, Ю.Д.Иванова (1972), П.И.Анспока (1990), В.А.Исайчева (1997) молибден усиливает активность нитритредуктазы и гид-роксиламинредуктазы. Нитратредуктаза при участии молибдена катализирует восстановление нитратов до нитритов, а нитритредуктаза также при участии молибдена восстанавливает нитриты до аммиака и аминокислот. Этим объясняется положительное действие молибдена на повышение содержания белков в растениях.
По данным Власюка П.А. и др. (1968, 1969) и Хмара А.А. и др. (1978) марганец участвует в формировании и деятельности фотосинтетической системы растений, в реакциях фоторазложения воды с выделением молекулярного кислорода.
Я.В.Пейве (1980) считает, что избыток подвижного марганца, имеющий место на некоторых кислых подзолистых почвах, может оказать вредное действие на развитие растений. Поэтому применение марганцевых удобрений должно производиться в строгом соответствии с особенностями почв. В условиях известкования подзолистых почв потребность в марганцевых удобрениях возрастает. Молибден является микроэлементом, принимающим активное участие в фиксации молекулярного азота и восстановлении нитратов (Я.В.Пейве, 1963).
Микроэлементы марганец и молибден положительно действуют на процессы синтеза хлорофилла в листьях и уменьшают распад хлорофилла в темноте, уменьшают полуденную депрессию фотосинтеза. Молибден снижает также возрастную депрессию фотосинтеза. Предпосевная обработка семян 0.05% раствором солей марганца при температуре 40-50С дало повышение урожайности кукурузы на 5-7 ц/га. Для предпосевного намачивания семян различных культур можно применять растворы сернокислого марганца в концентрации 0.05-0.1% в количестве 10 л на 1 ц семян (П.И.Анспок, 1990). И.А.Буркин (1968) предлагает использовать молибден и для внекорневой подкормки, и для намачивания семян. В предпосевном намачивании применять 0,05-0,1% растворы из расчета 8-10 литров на 1 ц семян, при внекорневой подкормке обычно применяют 0,01-0,05% растворы молибденово-кислого аммония в количестве 600 литров на га. Марганец повышает интенсивность дыхания, одной из важных сторон физиологической роли является его участие в биосинтезе РНК и ДНК, в синтезе витаминов, в азотном, углеводном, метаболизмах (П.А.Власюк, 1956; Я.В.Пейве, 1960; М.Г.Абдуталыбов, 1961; И.А.Чернавина, 1970; З.М.Климовицкая и др., 1976). Марганец при нитритном питании ведет себя как восстановитель, а при аммиачном как окислитель (П.А.Власюк, 1946). В.И.Костиным совместно с В.А.Исайчевым (1994-1997) было установлено, что микроэлементы марганец и молибден стимулируют ростовые процессы на начальных этапах прорастания семян. Анализ литературного материала подтверждает ранее замеченную закономерность о всестороннем влиянии микроэлементов молибдена и марганца на активизацию физиолого-биохимических процессов, что приводит к изменению продуктивности растений и улучшению качества продукции. 1.4. Взаимодействие микроэлементов молибдена и марганца Взаимодействие ионов является весьма сложным процессом (Я.В.Пейве, Г.Я.Ринкис, 1962; Г.Я.Ринкис, 1972, 1973; А.А.Анисимова, А.П.Ганичева, 1978; В.Ф.Портянко, 1980; М.Ф.Охрименко, Л.М.Кузьменко, А.А.Сивак, 1984; Б.А.Ягодин, 1985; Ж.З.Гуральчук, И.Н.Гудков, 1987; И.А.Гайсин, 1989), включающим не только конкуренцию их при поступлении в растение, но и более глубокие биохимические и физиологические изменения в процессе метаболизма, не уступает по своему значению таким экологическим факторам жизни как температура, свет и т.д., поэтому существует необходимость изучения процессов антагонизма и синергизма ионов с целью более рационального применения удобрений и создания равновесного соотношения элементов в среде обитания и в самом растении. П.А.Власюк (1980) рекомендовал изучить сущность антагонизма при больших и синергизма при малых концентрациях ионов в составе почвы, микроорганизмов и растений. Продуктивность культур максимальна при содержании всех элементов питания в субстрате. Концентрация же элемента имеет три максимума: при оптимальной дозе, резком недостатке, резком избытке использования элемента в субстрате, с увеличением дефицита используемого элемента явление синергизма переходит в антогонистическое, а при усилении избытка антогонизм переходит в синергизм (Г.Я.Ринкис, В.Ф.Ноллендорф, 1982). Имеются многочисленные данные, характеризующие взаимное влияние макро- и микроэлементов. Например, по данным С.И.Тома (1984) бор уменьшает поступление актионов, а катионов повышает. При повышенной концентрации кальция увеличивается поступление молибдена и уменьшается поглощение и усвоение бора и т.д. K.Warington (1954) показал токсичность марганца, молибдена в растениях сои, гороха, льна тем сильнее, чем они больше обеспечены железом. А.П.Щербаков (1957) установил явление физиологического антагонизма и синергизма магния, железа и микроэлементов меди, цинка, марганца в растениях гречихи. По данным М.Ф.Охрименко, А.М.Кузьменко, А.А.Сивак (1987) синергитическое действие на озимой пшенице проявляют марганец и молибден, на сахарной свекле марганец и бор, марганец и литий. Весьма эффективным влиянием меди и молибдена даже при высокой дозе молибдена отмечена при выращивании яровой пшеницы (Э.Д.Орлова, 1971). В.И.Костин (1988, 1990, 1991) установил синергетический эффект между микроэлементами и ионизирующей радиации при выращивании различных сельскохозяйственных культур. Ж.З.Гуральчук, И.Н.Гудков (1987) обнаружили взаимодействие не только на уровне макро- или микроэлементов, но и между ними. C.Bojtas, E.Glen (1983) установили взаимодействие калия, меди, кадмия, G.Clnerrier (1979) между алюминием и кальцием, A.D.Robson M.G.Pifman (1983) между кальцием и марганцем, A.Wallace (1984) показали взаимодействие железа и кальция, Y.Cirimme (1982) между аллюминием и магнием. Б.А.Ягодин и др. (1990) установили, что действие молибдена было максимальным при использовании кобальта, цинка. Но не все сочетания микроэлементов высоко эффективны с макроэлементами, например, меди с фосфором (Ю.А.ГТотатуевой, И.Я.Янчук, 1989). Имеются данные Ю.А.ГТотатуевой (1990), что совместное внесение бора, молибдена, меди, марганца, цинка возможно со всеми двойными и тройными комбинациями этих элементов, то есть со всеми видами минеральных удобрений.
Фотосинтетическая деятельность ячменя
Обработка семян способствовала возрастанию полевой всхожести и в последующем более интенсивному накоплению биомассы ячменя (Д.Б. Сологуб и др., 1999; Л.В. Виноградова, 2000; В.В. Бердников, 2001; А.А. Завалин, Л.В. Виноградова, 2000; Мд. А.Х. Сиддики, 2001; А.А. Завалин, Т.М. Духанина и др., 2003; Н.В. Корягина, 2004).
На основании математической обработки установлено, что в среднем за годы исследований, корреляционное отношение (R) между полевой всхожестью и урожайностью равнялось R=0,68. Уравнение регрессии У= -89,51 +1,81 хХ
Коэффициент детерминации является более прямым способом выражения зависимости одной величины от другой, и в этом отношении он предпочтительнее корреляционному отношению. Он показывает ту долю варьирования признака Y (урожайность), которая обусловлена степенью колебания признака X (полевая всхожесть). Коэффициент детерминации, D= 45,75 %.
Таким образом, наши исследования показывают, что под влиянием регуляторов роста и микроэлементов происходит активация ростовых процессов, способствующих улучшению посевных качеств семян, таких как энергия прорастания , всхожесть и сила роста. По данным статистической обработки урожайность зависит от полевой всхожести, а полевая всхожесть увеличивается за счет использования регуляторов роста и микроэлементов.
Фотосинтез является основным физиологическим процессом, определяющим уровень урожайности сельскохозяйственных культур, т.к. за счет него образуется 90-95% сухого вещества растений. Листовая поверхность является наиболее подвижным показателем роста.
В современном сельскохозяйственном производстве растения используют для формирования урожая 0,7-2% ФАР (Ничипорович А.А. и др., 1961).
Среди совокупности факторов, определяющих рост, развитие и общую продуктивность растений, ведущая роль принадлежит фотосинтезу. Как указывает А.А. Ничипорович (1956), формирование фотосинтетического аппарата представляет сложный процесс. В ранние фазы роста и развития преобладают процессы новообразования и роста листьев, а в более поздние процессы отмирания, связанные с усиленной транспортировкой пластических веществ в репродуктивные органы.
Управление процессами фотосинтеза, их регулирование, представляет собой один из наиболее эффективных путей управления продукционными процессами растений, соответственно воздействуя на урожайность. Продуктивность растения определяется общим характером ростовых процессов и интенсивностью роста отдельных органов, длительностью периода вегетации растения и активной жизни отдельных органов. (А.А. Ничипорович, 1970).
И.С.Шатилов, Г.С.Голубева (1969) указывают, что урожай чаще всего бывает низким из-за недостаточно быстрого увеличения площади листьев в начальные этапы онтогенеза и ее ограниченных размеров, следовательно, приемы, ускоряющие развитие ассимиляционной поверхности листьев, являются основным условием повышения урожайности.
Листья — основные рабочие органы растений, и листовая поверхность ячменя при создании благоприятных условий может увеличивать свои размеры. А.А.Ничипорович (1970), И.С.Шатилов, Г.С.Голубева (1969) отмечают, что урожайность чаще всего бывает низкой из-за недостаточного быстрого увеличения площади листьев в начальные фазы онтогенеза и ее ограниченных размеров. Следовательно, приемы, ускоряющие размеры ассимиляционного аппарата, являются главным средством повышения урожайности. От длительности направленности процессов синтеза и гидролиза, происходящих в листе, зависит не только величина, но и качество урожая. Поэтому выяснениє влияния предпосевной обработки семян регуляторами роста и микроэлементами на развитие листовой поверхности в наших исследованиях сыграло положительную роль.
Предпосевная обработка семян регуляторами роста и микроэлементами, способствует созданию условий, от которых возможно зависит продукционный процесс ярового ячменя.
Урожай растений определяется, прежде всего, размерами ассимиляционной поверхности, продолжительностью и интенсивностью её работы (А.Н. Бегишев, 1953; А.А. Ничипорович, 1955; Г.В. Чаповская, А.Г. Замарев, 1975).
В наших исследаваниях показано, что на опытных вариантах наибольшее влияние на площадь листьев оказывает пектин с молибденом и марганцем, пектин с молибденом и гиббереллин. Нарастание листовой поверхности происходит за счёт увеличения количества и размера листьев, соответственно изменяется и общая площадь листьев на гектаре. Максимальная площадь листьев у опытных растений сформировалась в период колошения. В дальнейшем наблюдалось постепенное снижение площади листовой поверхности, связанное с отмиранием листьев нижнего яруса, (табл. 9).
Данные (рис.5) показывают, что характер кривой одинаковый, но имеются количественные различия.
В фазу всходов заметных различий по площади листьев на всех вариантах не наблюдается. В фазу кущения наблюдается существенное увеличение площади ассимиляционной поверхности по всем исследуемым вариантам.
Содержание макроэлементов и микроэлементов в зерне ячменя
Количество продуктивных стеблей за 2002 — 2004 годы по вариантам имеют близкие количественные показатели. Наибольшее количество стеблей сформировалось в 2004 году: 380 - 453 шт/м2,376 - 445 шт/м2 в 2003 году и в 2002-381-432 шт/м2.
Во все годы исследований на вариантах с регуляторами роста и микроэлементами количество продуктивных стеблей в среднем на 7 - 16 % больше, чем на контроле. Как правило, более высокая масса зерна формируется в годы с невысокой температурой воздуха во время налива зерна и продолжительным периодом зернообразования. Решающим фактором, способствующим хорошему наливу зерна, является достаточная увлажненность почвы и невысокая температура воздуха в данный период.
Продуктивность колоса - число зерен в колосе и масса зерна с колоса -в 2002 году была на 25 % ниже, чем в последующие два года, что, вероятно, обуславливается более ранним прекращением фотосинтетической деятельности и роста, а также ухудшением оттока метаболитов в репродуктивные органы при недостатке влаги.
Математической обработке подвергались такие факторы, как: количество продуктивных стеблей, длина растения, длина колоса, число зерен в колосе, масса зерна в колосе и масса 1000 семян. Анализ данных показал, что семенная продуктивность ячменя зависела только от некоторых элементов. Так, в 2002 году главными элементами структуры урожайности стали длина колоса и масса 1000 семян в колосе. В 2003 г. к ним прибавился показатель -длины растения и количества продуктивных стеблей. В 2004 году урожайность зависела и от числа зерен в колосе. зависимая переменная; Xj, Х2 - независимые переменные; а - общее начало отчета; bi,b2- коэффициенты частной регрессии.
Рассматривая уравнение, можно судить о том какой фактор влияет в большей степени на урожайность. Регрессивный анализ данных показал, что в 2002 году урожайность завесила на 61,4 % от длины колоса (г = 0,85).
В 2003 году определяющим элементом структуры была длина растения (53,7 %), (г = 0,77), от массы 1000 зерен урожайность зависела от 4 до 5,2 %. В 2004 году было выявлена связь (г = 0,86) между урожайностью и количеством продуктивных стеблей, от массы 1000 семян урожайность зависела на -29,1 %.
Математическая обработка данных многофакторном методом дисперсионного анализа подтверждает эффективность применения регуляторов роста и микроэлементов.
Урожайность ячменя, как показали наши исследования, существенно зависела от метеорологических условий вегетационного периода и от предпосевной обработки семян регуляторами роста и микроэлементами (табл.15).
При дефиците влаги под действием пектина и микроэлементов, гиббе-реллина и марганца урожайность повышалась на 0,6; 0,6; и 0,7 т/га. в 2002 году, на 1,3, 1,3 и 1,4 т/га в 2003 году соответственно.
В среднем за 3 года на варианте совместной обработке пектином и микроэлементами прибавка составила - 0,7 т/га., с гиббереллином - 0,7 т/га, на варианте с марганцем- 0,8 т/га., обработка семян микроэлементами дала прибавку урожайности по сравнению с контролем - 0,5 т/га., с гетероауксином - 0,33 т/га.
Таким образом наши исследования показывают что стартовые процессы роста и фотосинтетическая деятельность растений впоследствии оказали влияние на урожайность, ибо урожайность сельскохозяйственных культур, в том числе ячменя зависит от всех физиолого-биохимических процессов, протекающих в растениях в течение онтогенеза, увеличение урожайности обусловлено не только усилением ростовых процессов в течение вегетационного периода, но и повышением устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды.
Накопление азота, фосфора и калия является важнейшим показателем качества продукции.
Микроэлементы участвуют в таких важнейших биохимических процессах, как дыхание (медь, цинк, марганец, кобальт), фотосинтез (марганец, медь), синтез белков (марганец, кобальт, никель, хром), белковый, углеводный и жировой обмен веществ (молибден, ванадий, кобальт, вольфрам, марганец, цинк), синтез гумуса (медь) (Троицкий Е.П., 1969).
В наших исследованиях определялось содержание макро- и микроэлементов в урожае ячменя (табл. 16, 17, прил. с 14 по 19). В 2002 году установлено, что содержание азота увеличивается на 0,03 - 0,33 % в зависимости от варианта. Наибольший показатель наблюдается в вариантах пектина с молибденом и пектина с микроэлементами.
В 2003 и 2004 годах содержание азота было выше на этих же вариантах. По вариантам с использованием гиббереллина и гетероауксина за годы исследований наибольшее содержание азота отмечалось в 2003 году. Сходная тенденция прослеживается по варианту с совместным применением микроэлементов.
Нами установлено, что по годам исследований содержание азота увеличивалось на 0,02-0,22 % в зависимости от варианта, при этом наилучшие результаты получены в вариантах пектин + марганец и пектин + молибден, что выше контроля на 0,18-0,22%. Роль фосфора в процессах, происходящих в растительном организме, велика. Это связано с тем, что фосфор входит в состав витаминов, протоплазмы, в состав ядра клетки. В наших опытах, содержание фосфора в зерне, колебалось в среднем от 0,29 до 0,37 %. Наилучшие показатели наблюдались в вариантах пектина с микроэлементами, что выше контроля на 0,08%.. По вариантам с гибберел-лином и гетероауксином количество фосфора по отношения к контролю, увеличилось на 0,01 и 0,03 %. Роль калия в растениях обусловлена образованием и передвижением углеводов, синтезом белков, повышением гидрофильности протоплазмы и увеличением ее водоудерживающей способности, а, следовательно, повышением продуктивности сельскохозяйственных культур (И.С. Газизов, А.А. Зя-лалов и др., 1999; W. Anacker, V. Stoy, 1958). Наибольшее содержание калия в зерне ячменя наблюдается на вариантах с применением марганца совместно молибденом и пектина с микроэлементами которое увеличивалось в среднем на 0,05 и 0,06 % соответствено по отношению к контролю. В остальных вариантах данный показатель также превышал контроль.
