Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 6
2. Природно-климатические условия проведения опыта. Методика исследований 36
2.1. Климат и почвы Тверской области, условия проведения опыта 36
2.2. Метеорологические условия в годы проведения исследований 37
2.3. Место проведения исследований. Характеристика почвы 40
2.4. Цель и задачи исследований 41
2.5. Схема опыта, повторность, размер делянок 41
2.6. Методика учетов и наблюдений 43
3. Экспериментальная часть 47
3.1. Влияние предпосевной обработки семян на энергию прорастания, всхожесть и силу начального роста 47
3.2. Влияние предпосевной обработки семян на полевую всхожесть 58
3.3. Влияние предпосевной обработки на инфицированность семян и поражение корневыми гнилями 65
3.4. Адаптивные и урожайные свойства семян и методика их изучения 71
3.5. Влияние предпосевной обработки семян на рост, развитие растений и фотосинтетическую деятельность 80
3.6. Влияние предпосевной обработки семян на продуктивность растений и качество урожая 87
4. Изучение сравнительного действия фунгицидов и препарата бикасоль 91
5. Энергетическая оценка эффективности различных вариантов предпосевной обработки семян 97
6. Производственное применение комплексной предпосевной обработки семян и препарата бикасоль 99
Обсуждение результатов опытов 101
Выводы 103
Библиографический список 104
Приложения
- Влияние предпосевной обработки семян на энергию прорастания, всхожесть и силу начального роста
- Влияние предпосевной обработки семян на рост, развитие растений и фотосинтетическую деятельность
- Изучение сравнительного действия фунгицидов и препарата бикасоль
- Производственное применение комплексной предпосевной обработки семян и препарата бикасоль
Введение к работе
Актуальность темы: Погодно-климатические условия Тверской области в целом неблагоприятны для получения семян с высокими посевными качествами. Большое количество осадков, пониженная интенсивность солнечной радиации, дефицит активных положительных температур в период налива зерна существенным образом влияют на формирование и созревание семян,на их структуру и химический состав, зараженность патогенами. Семена, характеризующиеся низкой энергией прорастания и высокой зараженностью корневыми гнилями, в оптимальных условиях лаборатории прорастают, но в поле гибнут. Полевая всхожесть непредсказуема, вследствие чего возможно изреживание всходов, вторичные или растянутые всходы и, соответственно, недружность созревания и повышенное травмирование зерна. Применяемые в настоящее время в сельскохозяйственном производстве методы химического обеззараживания от болезней имеют ряд недостатков, важнейшими из которых являются токсичность и высокая стоимость. Протравливание семян, уменьшая зараженность, тем не менее не способствует повышению дружности всходов. Потери, связанные со снижением полевой всхожести, весьма значительны. Существует множество конкретных рекомендаций касательно предпосевной подготовки семян и способов стимулирования их прорастания. Они достаточно разнообразны: с помощью физиологически активных веществ, лазерно-гамма излучений, водород"о-плазменной обработки, электрического поля коронного разряда, предпосевное замачивание в растворах химических веществ (Ижик Н.К., 1976; Овчаров К.Е., 1978; Куварин В.В., 1985, 1985; Наумов Г.Ф,, 1985; Кудрук П.А., 1992 и др.). Однако, различные методики ввиду сложности проведения работ, высокой стоимости, недостаточной эффективности не нашли широкого применения в сельскохозяйственном производстве. Поэтому поиск нового надежного и безвредного способа комплексной предпосевной подготовки семян, который сочетал бы эффективное их обеззараживание и стимуляцию к дружному прорастанию и не требовал технологического решения, т.е. позволял использовать уже имеющиеся в хозяйствах машины - протравители, является актуальной проблемой. Теоретический интерес представляет выяснение механизма действия различных факторов на прорастание, определение оптимальных доз, сроков и способов комплексной подготовки семян к посеву, изучение их адаптивных свойств.
Цель и задачи исследований:
разработать для семеноводческих хозяйств
Нечерноземной зоны новый прием предпосевной обработки семян зерновых культур, позволяющий стимулировать дружное прорастание, повышающий устойчивость к неблагоприятным условиям, а так же подавляющий развитие корневых гнилей;
-теоретически обосновать возможность воздейстия на адаптивные и урожайные свойства семян предпосевной обработкой.
Научная новизна работы определяется тем, что в условиях Нечерноземной зоны впервые изучено воздействие энергетически активных веществ; получены экспериментальные данные о влиянии «стартового» состояния семян на урожайность, разработана технология применения комплексного (фунгицидного и стимулирующего), экологически чистого, эффективно повышающего адаптивные свойства препарата бикасоль. Препарат апробирован на кондиционных и некондиционных семенах. Показано влияние различных методов предпосевной подготовки на начальные этапы прорастания и адаптивные свойства семян. Впервые по результатам опыта при проращивании в оптимальных и стрессовых условиях дана сравнительная оценка различных партий семян на потенциальную урожайность.
Теоретическое и практическое значение работы. Доказанная экспериментально возможность улучшения посевных и адаптивных свойств семян зерновых культур, в том числе и некондиционных по всхожести, за счет комплексной обработки биологически активным экстрактом и микроэлементами является основанием для практического использования этого способа предпосевной подготовки семян, что позволяет полнее реализовать потенциальные возможности повышения урожая. Проведенные исследования способствуют углублению знаний сущности физиологии прорастания семян в оптимальных и стрессовых полевых условиях и расширению представлений о возможных путях регулирования этих процессов.
Апробация полученных результатов исследований.
Основные положения диссертации доложены и обсуждены на научно-практических конференциях Тверской государственной сельскохозяйственной академии (1993, 1994, 1995, 1997, 1998).
Публикации материалов. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 117 страницах машинописного текста и включает: введение, обзор литературы, методику исследований, результаты собственных исследований, обсуждение полученных результатов, выводы,
список использованной литературы, включающий 225 наименований, в т.ч. 49 иностранных авторов и приложения. Работа иллюстрирована 30 таблицами, 13 рисунками (графиками).
Влияние предпосевной обработки семян на энергию прорастания, всхожесть и силу начального роста
Факторами, определяющими эффективность предпосевной обработки семян, являются два наиболее важных и нормируемых показателя -энергия прорастания и лабораторная всхожесть.
В опытах с кондиционными и некондиционными семенами ячменя и овса установлено, что варианты предпосевной обработки оказывают большее влияние на начальные этапы прорастания, табл. 3.1.1. и 3.1.2.
Протравливание некондиционных семян байтаном в рекомендуемой дозе 2 кг/тонну приводит к снижению по сравнению с контролем энергии прорастания и лабораторной всхожести. Так, энергия прорастания семян овса уменьшилась до 53,6% и составила 87% от контроля; семян ячменя - до 49,6% или 95% от контроля. При этом лабораторная всхожесть сократилась на 4,2 и 3,4% соответственно.
Токсическое действие рекомендуемых доз протравителя усиливается при хранении обработанных семян. Угнетение первичных этапов прорастания сопровождается снижением силы начального роста, что так же подтверждает вывод о негативном воздействии фунгицида на зародыш. Уменьшение показателя силы начального роста по сравнению с контролем в варианте байтан 2 составило у некондиционных семян ячменя -3,3 см, у семян овса - 2,9 см. Такая же тенденция наблюдается и у кондиционных семян.
Обработка раствором медного купороса не оказывает заметного влияния на кондиционные семена обеих культур, но отрицательно сказывается на некондиционных.
Например, при обработке семян овса действие медного купороса проявилось следующим образом: у некондиционных семян энергия прорастания и лабораторная всхожесть уменьшились на 3,5 и 3,7% соответственно; а у кондиционных отмечено повышение энергии прорастания с 78,3 в контроле до 81,5%) в варианте, всхожесть увеличилась с 94,1 до 95,0% соответственно.
Положительный результат получен при использовании калиевой щелочи. Энергия прорастания семян ячменя возросла на 19% по сравнению с контролем. Это можно объяснить обогащением прорастающих семян калием, что подтверждает выводы К.Е. Овчарова (1969) и дополнительной нейтрализацией накопленных в зерне продуктов анаэробного дыхания, эффект которой описан в работах Б.Ф. Германова (1986).
Обработка биоэкстрактом привела к снижению энергии прорастания и лабораторной всхожести некондиционных семян ячменя. Это связано с сильным поражением фузариозом и корневыми гнилями. Кондиционные семена ячменя и овса имели показатели прорастания и всхожести на уровне контрольных. Различия по силе начального роста также не установлены. Очевидно, биоэкстракт целесообразно использовать при предпосевной обработке свободных от патогенов семян.
Инкрустация (байтан + NaKMLTj при использовании байтана в дозе 1 кг/т несущественно стимулирует прорастание кондиционных семян, но резко отрицательно сказывается на всхожести и энергии прорастания некондиционных. Снижение дозы байтана до 0,5 кг/т семян сглаживает негативное влияние фунгицида на посевные показатели. Та же закономерность отмечена и по силе начального роста.
При совместном применении сниженной дозы байтана (0,5 кг/т) и биоэкстракта, несмотря на то, что существенных различий по силе начального роста проростков по сравнению с контролем не установлено, влияние этого варианта на посевные качества семян остается заметным. Так, при обработке семян ячменя, энергия прорастания в контроле была равной 71,8%, в варианте - 84,8%; всхожесть соответственно - 94,8 и 98,0%.
Обработка препаратом бикасоль заметно стимулирует энергию прорастания и лабораторную всхожесть некондиционных семян ячменя и овса и повышает силу начального роста. Сила начального роста некондиционных семян овса возросла с 16,0 см на контроле до 19.4 см в варианте, прибавка составила 21,5%.
Различия между вариантами по силе начального роста определяются даже визуально, что представлено на рис. 1, 2, 3, 4, 5. Фотографическое изображение пятнадцатидневных проростков, выращенных из семян ячменя, обработанных в соответствии со схемой опыта, указывает на стимулирующее действие калиевой щелочи, а равно и всех вариантов, в состав которых включена калиевая щелочь: комплексная 2, комплексная 3, бикасоль. Установлено, что прорастание семян было более выравненным, а развитие проростков - более дружным.
При использовании медного купороса наблюдается неодинаковое действие: у некондиционных семян ячменя сила начального роста увеличивается ( она была в контроле 14,5 см, в варианте - 15,2 см), а на кондиционные семена такая обработка не оказывает заметного влияния (16,0 и 15,7 см соответственно). У овса показатели обработанных и контрольных семян были примерно равными.
В вариантах 6, 7 и 8 дополнительное введение в биоэкстракт бай-тана способствует снижению зараженности. Но при этом негативное влияние протравителя на некондиционные семена сохраняется. Угнетающий эффект прямо пропорционален количеству фунгицида в составе комплекса: увеличение дозы приводит к усилению токсического действия. Влияние дозы протравителя в составе комплексов на прорастание семян ячменя и овса показано на рисунках 6 и 7.
В отличие от всхожести, энергия прорастания как показатель «стартового» состояния семян, в большей степени зависит от дозы байтана, используемой в составе комплексов.
Так, обработка комплексом 1 способствовала снижению энергии прорастания семян ячменя на 5,4%; а комплексом 3, в котором доза байтана составляет 25% от рекомендуемой, - только на 0,3%. Энергия прорастания контрольных семян овса была равной 78,3%, а при обработке с добавкой в комплексы фунгицида в количестве 2, 1 и 0,5 кг/т - соответственно 77,3; 77,8 и 81,6%. Уровень обеззараживания был достаточно высок.
Влияние предпосевной обработки семян на рост, развитие растений и фотосинтетическую деятельность
При проведении фенологических наблюдений было зафиксировано, что некондиционные семена всходили в среднем на три дня позже, но в дальнейшем развитии растений эти различия сглаживались. К моменту наступления фазы колошения (выметывания) на всех полевых делянках сформировался нормальный стеблестой, сходный с производственными посевами.
В таблицах 3.5.13 и 3.5.14 показана конечная густота стояния растений ячменя и овса. При высеве некондиционных семян ячменя в среднем по вариантам она была меньше (от 236 до 333 шт/кв.м), чем у кондиционных (260 - 347 шт/кв.м). Такая же закономерность прослеживается и у овса. Это обусловлено, по-видимому, более высокой полевой всхожестью и лучшей выживаемостью.
Варианты опыта различаются по уровню сохранности растений к уборке. У ячменя положительно выделились следующие варианты: на некондиционных семенах - обработка калиевой щелочью, комплексная по схеме биоэкстракт + байтан 0,5 и бикасоль; на кондиционных - только бикасоль. Увеличение густоты стояния растений перед уборкой у некондиционных семян овса по сравнению с контролем отмечено в вариантах калиевая щелочь, биоэкстракт + байтан 0,5 и бикасоль, а кондиционных -биоэкстракт, комплексная 3 и бикасоль.
В этих же вариантах установлено наименьшее поражение корневой гнилью. Что подтверждает выводы В.А. Чулкиной и В.Ф. Пересыпкина (1979) о большом влиянии интенсивности развития этой болезни на укоренение растений в почве и их дальнейший рост.
Важным параметром является густота продуктивного стеблестоя, оказывающая влияние на урожайность.
Использование биоэкстракта, а равно и всех вариантов обработок, в состав которых входит биоэкстракт, отразилось в увеличении общего количества продуктивных побегов растений ячменя по сравнению с контролем соответственно на 22% при посеве некондиционными семенами и 19% при посеве кондиционными; вариант комплексная 3 - 23% и 18%; вариант биоэкстракт + байтан 0,5 кг/т - 13% и 7%; вариант бикасоль -21% и 33%.
Существенной разницы в вариантах, содержащих байтан (байтан 2, комплексная 1, инкрустация совместно с NaKMLQ по сравнению с контролем не установлено.
Учет фотосинтетической деятельности посевов проводили в фазу цветения. Результаты приводятся в табл. 3.5.15 и 3.5.16. Растения ячменя и овса имели хорошо развитую фотосинтетическую систему (площадь листьев ячменя - 2648,4 - 3216,2 тыс. м2/га; овса - 3819,2-5336,1 тыс. м2/га).
Изучаемые варианты предпосевной обработки семян оказали влияние на формирование листовой поверхности. Самая высокая ассимиляци-онная площадь листьев (3216,2 тыс. м /га у растений ячменя и 5248,6 тыс. м /га у овса) установлена при использовании биоэкстракта. У овса отмечен положительный эффект от комплексной обработки (варианты 7 и 8).
Чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) характеризует интенсивность фотосинтеза посева и измеряется количеством сухой органической массы в граммах, которое синтезирует 1 м2 листовой поверхности в сутки. ЧПФ у растений ячменя была выше, чем у растений овса. Повышение ЧПФ по сравнению с контролем у ячменя определено в вариантах с использованием биоэкстракта, калиевой щелочи и комплекса 3. В этих трех вариантах отмечено так же увеличение площади флагового листа. ЧПФ растений овса по всем вариантам обработок была на уровне контрольной. Увеличение площади флагового листа определено только в двух вариантах - при инкрустации семян пониженными дозами байтана (1 кг/т и 0,5 кг/т) с прилипателем.
Сбор биомассы изменялся по годам в зависимости от количества осадков в весенне-летний период. В пределах одного года этот показатель больше зависел от густоты стояния растений на делянке, чем от от способов предпосевной обработки высеянных семян. В опытах установлено, что в среднем за 5 лет наибольшее накопление надземной биомассы растениями ячменя и овса отмечено в вариантах: комплекс 3 и бикасоль, соответственно ячмень-4,02 и 3,95 т/га, табл. 3.5.17; овес - 4,70 и 4,76 т/га, табл. 3.5.18.
Существенных различий между вариантами опыта по высоте растений также не установлено.
Изучение сравнительного действия фунгицидов и препарата бикасоль
В данном опыте мы поставили задачу определить, является ли угнетение начальных этапов прорастания характерным только для препарата байтан, или это присуще и другим фунгицидам.
Опыт проводился на ведущих зерновых культурах зоны - ячмене сорта Абава и овсе сорта Буг. Всхожесть семян ячменя - 93%). Семена овса были двух вариантов: со всхожестью 95% и некондиционные, всхожесть которых была равной 70%.
Изучались следующие варианты:
1. Контроль - семена без обработки.
2. Предпосевное опрыскивание семян водой. Расход воды - 1% от веса семян.
3. Инкрустация семян фунгицидом витавакс, прилипатель - 2%-ный раствор NaKMU,. Доза витавакса - 2 кг на тонну семян.
4. Инкрустация семян фунгицидом байтан-универсал. Прилипатель - 2%-ный раствор NaKML],. Доза байтана - 2 кг/т семян.
5. Обработка семян препаратом бикасоль. Расход рабочего раствора препарата - 10 л на тонну семян.
Методика опыта сохранена та же, что и ранее. При использовании байтана и витавакса имеет место снижение энергии прорастания и лабораторной всхожести. Байтан сильнее действует на некондиционные семена. Так, если лабораторная всхожесть контрольного образца семян овса была равной 69,8% , то после обработки витаваксом и байтаном она уменьшилась до 68,0 и 62,5%) соответственно, табл. 4.1.
Препарат витавакс угнетает прорастание кондиционных семян обеих культур. В этом варианте разница между обработанными и контрольными семенами составляет от 17% у овса до 21% у ячменя.
Опрыскивание водой приводит к незначительному снижению показателей энергии прорастания и лабораторной всхожести.
Препарат бикасоль положительно влияет на всхожесть и энергию прорастания семян. Например, при обработке семян овса энергия прорастания контрольной партии равна 74,8%, а в варианте бикасоль она возросла до 84,3%. Аналогичные данные получены на семенах овса с пониженной всхожестью, где в результате обработки энергия прорастания увеличилась на 6% по сравнению с контролем. Семена, обработанные препаратом бикасоль, прорастают более дружно, при этом отмечены более выравненные проростки, снижается дефицит силы роста, табл. 4.2.
Обработка семян ячменя препаратом байтан снижает силу начального роста как в оптимальных условиях проращивания, так и в условиях повышенного осмотического давления, когда дефицит силы начального роста достигает 60,8%, в контроле он равен 43,7%, табл. 4.3.
Данные опыта подтверждают сделанный нами ранее вывод, что способность семян к активному, дружному прорастанию положительно коррелирует с урожайными свойствами. Установлено, что бикасоль, стимулируя начальные ростовые процессы и уменьшая дефицит силы начального роста, способствует увеличению как расчетного, так и фактического урожая.
В полевых условиях вегетационного периода 1998 года преобладали две формы инфекции: семенная и смешанная, а процент поражения почвенной инфекцией невелик. При предпосевном протравливании семян обеих культур фунгицидами получены положительные результаты, повысился процент здоровых всходов, табл. 4.4. В то же время выявлены высокие фунгицидные возможности бикасоли. Обработка некондиционных семян овса этим препаратом снизила процент поражения семенной инфекцией с 20,4% в контроле до 8,8%.
Опрыскивание семян водой эффекта поверхностного обеззараживания не дает и поэтому в этом варианте процент поражения проростков близок к контрольному.
Нами установлена прямая зависимость между устойчивостью семян к стрессам и полевой всхожестью. Приемы стимулирования семян оказываются эффективными и в неблагоприятных полевых условиях. Так, препарат бикасоль повышает по сравнению с контролем энергию прорастания семян овса на 9,5%, сила начального роста увеличивается с 16,5 до 18,1 см. Показатель полевой всхожести в варианте наивысший и равен 81%, табл. 4.5.
Протравливание байтаном, негативно влияющее на начальные ростовые процессы и устойчивость семян к стрессовым условиям, приводит к снижению полевой всхожести до 79%.
Воздействуя на энергию прорастания и силу начального роста соответствующей предпосевной обработкой, можно влиять на интенсивность роста в период формирования массы растения, и, соответственно, на урожай зерна. Данные по структуре урожая представлены в табл.4.6.
У обеих культур при применении препарата бикасоль, по-видимому, вследствие более интенсивного кущения, повышается количество продуктивных стеблей. Это явление имеет место на фоне достаточного обеспечения растений азотом в фазу кущения. Прибавка урожая в вышеназванном варианте колебалась от 7 до 20% от контроля, т.е. 3 - 4 ц/га.
Таким образом, данным опытом подтверждена высокая стимулирующая и фунгицидная активность препарата бикасоль и существенное угнетение всходов овса и ячменя фунгицидами байтан-универсал и витавакс.
Производственное применение комплексной предпосевной обработки семян и препарата бикасоль
Разработка методов комплексной предпосевной обработки семян зерновых культур ведется в лаборатории промышленного семеноводства Тверской Государственной сельскохозяйственной Академии с 1978 года. Экспериментальным путем все эти годы апробировались различные варианты и состав комплексов, разрабатывалась технология их возможного промышленного применения. Все препараты прошли проверку на семенном материале первичных питомников яровых и озимых зерновых культур, высеваемых в лаборатории.
На основе биоэкстракта и калиевой щелочи был разработан новый экологически чистый препарат бикасоль. Препарат дешевле, чем фунгициды, прост в изготовлении и применении, позволяет использовать для обработки уже имеющиеся в хозяйствах машины-протравители типа ПСШ.
С 1995 года в семхозах НПС «Семена» проходит его производственное испытание. С этой целью лабораторией передано хозяйствам 5160 литров препарата, что позволило обработать 8385 тонн семян. Список хозяйств и количество обработанных препаратом семян приведены в табл. 6.1.
Эффективность препарата изучалась на озимых культурах: озимой пшенице и озимой ржи. Получены так же положительные отзывы. Во всех случаях препарат бикасоль существенно повышал энергию прорастания, всхожесть, силу начального роста при значительном подавлении возбудителей корневых гнилей.
Отмечен положительный эффект на полевую всхожесть (на 10-20%), густоту стояния растений, кущение и урожай (прибавка от 3 до 7 ц/га).
Препарат апробирован Областной станцией химизации и Областной ветбаклабораторией , изучался Областной станцией защиты растений.
Рекомендован Коллегией управления земледелия Тверской области к применению, оформлены документы на авторские права. Имеется разрешение на его применение Санитарной инспекции области.
