Земледелие
ВЛИЯНИЕ ГЕРБИЦИДОВ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ
Е.Ф. ФАДЕЕВА,
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Н.Г. МАЛЫШКИН,
ассистент кафедры экологии и рационального природопользования, Тюменская ГСХА, г Тюмень
Ключевые слова: продуктивность и качество зерна яровой пшеницы, обработка гербицидами, изменения биохимических и технологических показателей качества зерна.
Химический метод борьбы с сорной растительностью - неотъемлемый элемент современных технологий возделывания сельскохозяйственных культур. Как показывает практика и опыт научно-исследовательских учреждений, целесообразно использование гербицидов, способных не только снижать уровень засорения, но и обеспечивать значительный прирост урожая [1].
В мире и в нашей стране в обороте находится несколько сотен наименований гербицидов. Их группируют по химической структуре, характеру действия на растения, способам применения, степени опасности для человека и теплокровных животных, по опасности воздействия на окружающую среду [2]. В связи с этим актуальной является оценка потенциальной опасности для агрофитоценоза возможной гербицидной нагрузки. Для
Таблица 1
Урожайность пшеницы в зависимости от применяемого гербицида (2005-2007 гг.), т/га
Вариант опыта Урожайность зерна, т/га
2005 г. 2006 г. 2007 г. Среднее
Контроль (без прополки) 2,8 3,8 4,9 3,8
Производные сульфонилмочевины
Гренч, СП (15 г/га) 3,1 3,8 4,2 3,7
Секатор, ВДГ (200 г/га) 3,0 4,3 5,4 4,2
Кросс, ВГР (0,15 л/га) 2,8 2,8 4,2 3,3
Логран, ВДГ (10 г/га) 3,2 2,7 4,4 3,4
Гранстар, СТС (15 г/га) 3,5 2,8 3,4 3,2
Арилоксиуксусные и арилоксифеноксипропионовые кислоты
Фенфиз, ВР (1,5 л/га) 2,4 3,3 5,0 3,6
Элант, КЭ (1,0 л/га) 2,2 3,2 4,2 3,2
Гепард экстра, КЭ (0,6 л/га) 3,2 3,2 4,6 3,7
Производные бензойной кислоты
Банвел, ВР (0,3 л/га) 3,0 3,7 2,6 3,1
Ковбой, ВГР (0,19 л/га) 3,6 2,9 3,2 3,2
Дифезан, ВР (0,2 л/га) 3,4 3,5 3,6 3,5
Баковые смеси
Гренч, СП + Кросс, ВГР (7,5
г/га + 0,075 л/га) 3,5 3,5 4,5 3,8
Гепард экстра, КЭ + Секатор,
ВДГ 3,1 3,2 4,2 3,5
Банвел, ВР + Логран, ВДГ
(0,15 л/га + 0,7 л/га) 3,4 2,6 3,9 3,3
НСР 05 0.06 0.01 0.05
обеспечения благоприятной экологической ситуации необходим компетентный подход к выбору препаратов и регламентация уровня химической нагрузки на единицу площади посева в конкретных почвенно-климатических условиях их применения [3].
Исследованиями П.Ф. Ионина в условиях юга Западной Сибири было установлено, что гербициды Пума Супер и 2,4-Д обеспечивали прибавку урожая до 3-5 ц/га, при этом количество клейковины в зерне возрастало на 2-3% и улучшались хлебопекарные свойства муки [4]. В условиях юга Тюменской области Р.И. Белкиной установлено, что использование в посевах пшеницы современных гербицидов в виде баковых смесей не только повышает продуктивность культуры, но и улучшает показатели массы 1000 зерен (до 3 г) и содержание клейковины (до 5%) [5].
Однако проблемы, связанные с гербицидами, имеют свою специфику. Потенциальная опасность их негативного воздействия на растительные объекты гораздо выше, чем у других классов пестицидов. Это имеет не только общеэкологическое, но и хозяйственное значение.
Цель и методика исследований
Цель наших исследований - оценка влияния гербицидов на урожайность, технологические и биохимические показатели качества зерна яровой пшеницы в условиях Северного Зауралья.
Исследования проводили в 20052007 гг. на опытном поле Тюменской ГСХА. В качестве объекта исследований использовали яровую пшеницу сорта Новосибирская 15. Для химической прополки использовали гербициды разных классов химических соединений. Агроэкологическую оценку эффективности гербицидов проводили при использовании максимальных рекомендованных доз их применения. Норма расхода рабочей жидкости - 150 л/га.
Обработку гербицидами проводили в фазу кущения пшеницы ранцевым опрыскивателем Neptun 15. Урожайность, элементы её структуры, технологические показатели качества зерна определяли по общепринятым методикам. Кислотность зерна определяли по болтушке; фракционирование белков по Осборну; б-амилазную активность рефрактометрическим методом.
Изучение влияния гербицидов на урожайность и элементы её структуры, показало, что в условиях оптимальной влагообеспеченности и благоприятного температурного режима (2005 г.) прибавка урожая, по сравнению с контролем (без прополки), составила 0,2-0,8 т/га. Использование сульфонилмочевинных гер-
Efficiency and quality of grain of a spring wheat, processing by herbicides, changes of biochemical and technological parameters of quality of grain.
Рисунок 1. Зависимость между дозой дикамбы в составе действующего вещества и урожайностью яровой пшеницы в условиях засушливого года
16
Ш молочная спелость И восковая спелость И полная спелость
Рисунок 2. Динамика накопления белка по фазам созревания пшеницы, %
бицидов позволило получить дополнительную прибавку урожая зерна 0,2-0,7 т/га, при максимальной - на варианте с Гранстаром. Производные бензойных кислот повышали урожай на 0,2-0,8 т/га, а баковые смеси на
0,3-0,7 т/га (табл.1). Прибавка была обеспечена за счет гибели сорных растений в посеве, а её неравномерность по вариантам за счёт разной эффективности гербицидов против комплекса сорных растений. Гербициды Фенфиз и Элант снижали урожай соответственно на 0,4-0,6 т/га. Это связано с токсичностью высоких концентраций данных препаратов
на культуру, которая проявлялась в снижении морфологических показателей растений пшеницы и элементов структуры урожая по сравнению с контролем.
По результатам исследований в 2006 г., с превышением среднемесячной температуры воздуха на 3,2°С, а затем снижением на 2,2оС от нормы и избыточным количеством осадков, в два раза превышающих норму, наблюдалось снижение урожайности по всем вариантам, обработанным гербицидами, на 0,3-1,2 т/га и элементов структуры урожая: массы зерна колоса (до 1,2 г), массы 1000 зерен (1,2-1,5 г). Ис-
Земледелие
ключение составил вариант с Секатором, где прибавка составила 0,5 т/га. Снижение урожайности по вариантам объясняется многими факторами: высокой засореённостью посевов (45-115 шт./м2), низкой биологической эффективностью гербицидов против комплекса сорных растений и высокой чувствительностью культуры при её обработке в более поздние фазы развития. Последняя декада мая и июнь характеризовались обильными осадками, в связи с чем обработка культуры против сорняков была сдвинута на период, соответствующий фазе выхода в трубку пшеницы. К этому времени сорный компонент уже набрал мощную фитомассу и находился в фазе цветения, что способствовало его устойчивости к гербицидам, следовательно, и их низкой эффективности. Пшеница в более поздние фазы развития очень чувствительна к химической нагрузке, что проявилось в снижении морфологических показателей растений и элементов структуры урожая и, как следствие, недобору зерна. Наиболее оптимальная фаза обработки пшеницы
- фаза кущения.
В засушливом 2007 г. с превышением среднедекадной нормы температуры воздуха на 3,7-3,8оС и недобором осадков в последней декаде июня (13,7 мм) и в июле (20,5 мм) достаточно отчётливо проявилось токсическое действие максимальных доз гербицидов на пшеницу. Наблюдали отставание в росте и развитии культурных растений, которое проявилось в снижении высоты растений, в среднем, на 8-13 см, и урожайности на 0,3-2,3 т/га. Максимальное снижение урожая зерна пшеницы в условиях этого года наблюдали на вариантах, обработанных производными бензойной кислоты. Причем установлена обратно пропорциональная зависимость между дозой действующего вещества в препарате (дикамбы) и урожайностью.
Максимальное снижение урожайности (2,3 т/га) было на варианте, обработанном Банвелом, доза дикамбы в его составе была 480 г/л. Ковбой (368 г/л дикамбы) снижал урожайность культуры на 1,7 т/га, а Дифезан (344 г/л дикамбы) на 1,3 т/га (рис. 1).
Прибавку урожая обеспечили препараты Секатор (0,5 т/га) и Фенфиз (0,1 т/га). В целом, за три года исследований наиболее пластичным по отношению к метеоусловиям был Секатор, он обеспечивал высокое снижение засорённости посевов чувствительными к нему видами сорняков и высокую техническую эффективность.
Полученные данные показывают, что эффективность гербицидов во многом зависит от температуры и влажности воздуха на момент обработки и на протяжении периода защитного действия препарата, фазы сорного растения, а техническая эффектив-
ность от фазы защищаемой культуры.
Влияние современных гербицидов на биохимические и технологические показатели качества зерна проявилось следующим образом. В большинстве случаев использование препаратов, относимых к регуляторам роста, улучшило качественные характеристики зерна.
В 2005 г. количество клейковины в зерне пшеницы было выше на 4-5% в вариантах Фенфиз, Элант, Секатор, по сравнению с контролем (группа качества I и II). В этих же вариантах отмечен самый высокий показатель содержания клейковинных белков (глиадина и глютенина) в фазу полной спелости зерна. Он превысил контрольный показатель в 1,4-1,5 раза. На такую же величину отличался от контрольного показатель общего содержания белка в зерне. Стек-ловидность зерна в большинстве случаев зависела от количества клейковины в зерне и общего содержания белка.
Дополнительно, с целью оценки устойчивости зерна к предуборочному прорастанию, определяли активность фермента амилазы и кислотность зерна. Известно, что во влажном зерне амилазная активность значительно возрастает, что приводит к прорастанию зерна на корню и ухудшению его хлебопекарных качеств.
Так как уборка яровой пшеницы проводилась во влажную погоду, наблюдали повышение активности ами-лолитических ферментов в тех вариантах, где культура не подвергалась обработке гербицидами, относимыми к регуляторам роста. Самый высокий показатель активности амилазы отмечен на контроле и в варианте Дифезан (10 и 14 у.е.). В варианте Фенфиз, Секатор, Гепард экстра активность фермента была в десять раз ниже, чем на контроле, а в варианте Элант - в два раза меньше контрольного показателя. Определение кислотности зерна показало, что в среднем она была на 5-10% ниже, чем на контроле, в вариантах Фенфиз, Дифезан, Секатор и Гепард экстра.
В 2006 г. содержание клейковины в зерне пшеницы было достаточно высоким во всех вариантах опыта, на уровне 29-31% и выше. Однако по качеству клейковины отличались
преимущественно те варианты, в которых использовались гербициды, стимулирующие рост растений: Фен-физ, Гепард экстра, Гренч, Секатор (I группа). В вариантах Кросс, Ковбой, Логран и Элант клейковина уступала по качеству (II группа). Количество клейковинных белков в вариантах Гепард экстра, Гренч, Элант, Фенфиз, Логран и Дифезан, начиная с фазы молочной спелости, было в 1,5-2,0 раза выше, чем на контроле. Общее содержание белка также было выше контрольных показателей в 1,5-2,0 раза. Следует отметить, что данная тенденция имела место также в фазу восковой и полной спелости зерна. В выше перечисленных вариантах количество труднорастворимых белков и общее их содержание превышало аналогичные показатели на контроле в 1,3-1,8 раза (рис. 2).
Гербициды, относимые к регуляторам роста, оказали положительное влияние на активность фермента амилазы и кислотность зерна. Уже в фазу молочной спелости амилазная активность была в два-семь раз ниже, чем на контроле, в вариантах Элант, Фенфиз, Гренч, Секатор. В фазу восковой и полной спелости зерна данная тенденция сохранилась. По сравнению с контролем, в выше перечисленных вариантах активность амилолитических ферментов была в два - три раза ниже и составила в фазу полной спелости не более двух
- трёх единиц.
Показатель кислотности зерна в вариантах с гербицидами, относимыми к регуляторам роста, снизился по сравнению с контролем в 1,5-2,0 раза, начиная с фазы молочной спелости, и в дальнейшем сохранялся на низком уровне.
В 2007 г. по показателю натуры выгодно отличались варианты Фен-физ, Элант, Секатор и Гранстар, они были на уровне контроля. По остальным препаратам наблюдали снижение натуры до 20-33 г/л. Стекловидность была высокой в вариантах Банвел, Фенфиз, Кросс, Гранстар, здесь показатели были близки к контролю. Масса 1000 зёрен была самой высокой в вариантах Фенфиз, Секатор, Гепард экстра, Ковбой - на уровне контроля и выше.
Содержание клейковины в зерне пшеницы было высоким во всех ва-
Земледелие
риантах опыта, - на уровне 30-36% (I группа качества). И только щуплое зерно пшеницы в варианте Банвел, с низким показателем натуры, обеспечило ещё более высокий результат по содержанию клейковины (до 43%) и клейковинных белков. Количество клейковинных белков (глиадина и глютенина), в вариантах Гепард экстра, Элант, Фенфиз, Гранстар, начиная с фазы молочной спелости, было практически в два раза выше, чем на контроле. Общее содержание белка также было выше контрольных показателей в 1,5-2,0 раза. Следует отметить, что данная тенденция имела место также в фазу восковой и полной спелости зерна.
Гербициды, относимые к регуляторам роста, оказали положительное влияние на активность фермента амилазы и кислотность зерна. Уже в фазу молочной спелости амилазная активность была в 1,5-7 раз ниже, чем на контроле, в вариантах Элант, Фен-физ, Гепард экстра. В фазу восковой и полной спелости зерна данная тенденция сохранилась, в вышеперечисленных вариантах, по сравнению с контролем, активность амилолити-ческих ферментов была в несколько раз ниже, составив в фазу полной спелости не более 1-4 у.е. В то же время в вариантах контроль, Банвел, Ковбой и Секатор активность данного фермента была высокой, на уровне 16-33 единицы. Показатель кислотности зерна в ходе созревания оставался на низком уровне в вариантах Секатор, Фенфиз, Элант, на уровне контрольного, и не превышал допустимых пределов.
Выводы. Анализ
В целом, обработка посевов яровой пшеницы современными гербицидами и прежде всего, стимулирующими рост растений оказала положительное влияние не только на продуктивность, но и на качество зерна. В большинстве случаев повысились показатели стекловидности зерна, натуры, количества и качества клейковины, содержания клейковинных белков. Одновременно снизились активность фермента амилазы и кислотность зерна. Такие изменения биохимических и технологических показателей качества зерна впоследствии благоприятно отражаются на хлебопекарных свойствах муки.
Литература
1. Захаренко В.А., Ченкин А.Ф. Справочник по применению гербицидов. - М.: Московский рабочий, 1982. - 160 с.
2. Захаренко В.А., Захаренко А.В. Борьба с сорняками // Защита и карантин растений. - 2004. - №4. - С. 11-15.
3. Словцов Р.И. Экологическая оценка безопасности гербицидов для агроценоза // Рекомендации по региональному применению гербицидов в Российской Федерации. - М.: РАСХН, 1998. - С. 15-22.
4. Ионин П.Ф., Власенко А.Н., Власенко Н.Г. и др. Рекомендации по региональному применению гербицидов. - М.: РАСХН, 1998. - С. 98-99.
5. Белкина Р.И. Пути решения проблемы качества зерна в лесостепной зоне Западной Сибири. Докт. дис...с.-х. наук. - Тюмень, 2000. - 342 с.