CC BY
1836 Владимирский Землейлець
факторы, определяющие накопление белка и пластических веществ в зерне пшеницы, возделываемой в смешанных с викой посевах
Е.Н. Пасынкова - к. б. н., НИИСХ Северо-Востока Россельхозакадемии
E-mail: niish-sv@mail.ru
Увеличение содержания сырого белка в зерне яровой пшеницы при возделывании ее в смеси с викой в варианте N0 и на фоне N30 обусловлено увеличением поглощения азота корневой системой в период формирования и налива зерна, а при внесении азота в дозах N60 и N90 - за счет увеличения полноты оттока его из вегетативных органов. Наибольшие величины реутилизации пластических веществ у пшеницы отмечены в вариантах монопосева и смешанного посева с преобладанием злакового, наименьшие - в смешанных посевах с викой в равных посевных нормах и с преобладанием в них бобового компонента смеси.
Одним из показателей продукционного процесса естественных и культурных фитоценозов служат донорно-акцепторные отношения, в т.ч. реутилизация азота и пластических веществ (фотоассимилятов). Вопрос о соотношении количества углеводов, накапливаемых в зерне в результате фотосинтеза в период его налива (прямой или текущий фотосинтез) и в результате оттока углеводов, ранее накопленных в вегетативных органах (реутилизация), изучен значительно слабее, чем вопрос об оттоке азотистых веществ. Накопление белка в зерне пшеницы в ее монопосевах (около 2/3) происходит в основном в результате оттока азотистых веществ, накопленных в вегетативных органах до начала его налива, а 1/3 - за счет потребления азота корневой системой в данный период, а накопление углеводов в благоприятные по увлажнению годы на 70-100% формируется в результате текущего фотосинтеза в репродуктивный период. В засушливые годы реутилизация пластических веществ, накопленных до цветения, достигает 50-60% [1-6]. У озимой пшеницы в варианте без внесения азота отмечены наиболее высокие значения реутилизации пластических веществ: по клеверу: 45-55, по вико-овсяной смеси - 31% и с усилением уровня азотного питания реутилизация снижается в два раза [7]. Все вышеизложенное относится к одновидовым посевам озимой и
яровой пшеницы, поэтому возникает интерес к изучению эффективности смешанных посевов зерновых (озимая рожь, яровые: пшеница, ячмень, овес пленчатый и голозерный)и зернобобовых культур (горох, озимая и яровая вика, люпин).
Методика исследований. На основе данных, полученных в полевом опыте в 2000-2002 гг., были изучены вопросы реутилизации и донорно-акцепторных отношений в растениях монопосевов и в смешанных с викой посевах яровой пшеницы. Почва дерново-подзолистая, сформированная на элювии пермских глин, среднесугли-нистая, слабосмытая, среднекислая (рНКс| 4,6-4,8). Содержание фосфора и кал ия 160-198 и 145-181 мг/кг соответственно (по Кирсанову), гумуса 1,90-2,30% (по Тюрину в модификации ЦИНАО). Предшественник - озимая рожь, размещаемая по чистому пару. Схема опыта - полный факториальный эксперимент (ПФЭ), выражаемый формулой 5 х 4, которой предусматривалось изучение зерновой и зернобобовой культур в монопосевах и трех соотношениях компонентов в составе высеваемой смеси без четкого разделения культур по рядам: 1. Яровая пшеница сорта Приокская -монопосев (6 млн. всхожих зерен на 1 га); 2. Вика яровая сорта Орловская 5 - монопосев (2,2 млн. на 1 га); 3. Пшеница + вика (75 и 25% соответственно от нормы высева в чистом виде); 4. Пшеница + вика (50 / 50); 5. Пшеница + вика (25 / 75) на четырех уровнях азотного питания: N0, N30, N60 и N90 до посева (табл. 1). Во все годы опытов в период кущение-цветение наблюдался дефицит осадков, а в период цветение-полная спелость -избыточное увлажнение в 2000 и 2001 гг. и засуха в 2002 г. То есть, метеорологические условия вегетационных периодов в годы проведения полевого опыта существенно не различались: не благоприятствовали росту и развитию растений и формированию высокого уровня урожаев изучаемых культур и особенно зернобобовой, которая, как известно, более влаголюбива, чем злаковая. Более подробно условия и методика исследований, а также не-
которые их результаты опубликованы ранее [8]. Расчет величин факторов, определяющих накопление белка в зерне злаковой культуры, в основу которого положен принцип изменения содержания азота в вегетативной массе в фазе цветения и в зерне и соломе в фазе полной спелости, проведен в соответствии с [9]. Для определения вклада реутилизации пластических веществ в формировании урожая сравнивают величину уменьшения сухой массы вегетативных органов за период формирования и налива зерна с содержанием этих веществ в зерне в фазе полной спелости [10]. Известен и другой метод: определение содержания углерода (С) расчетным путем. Коэффициент перехода от сухого вещества к углероду составляет 0,42 [11]. Сопоставление результатов первого [10] и второго [11] методов определения реутилизации и полноты оттока пластических веществ (как методов изучения донорно-акцепторных отношений в растениях) показало аналогичные результаты.
Результаты и их обсуждение. Ввиду неблагоприятных гидротермических условий весенне-летних периодов вегетации, сложившихся при проведении полевых опытов, на всех уровнях азотного питания получен довольно низкий уровень урожая (табл. 1). Урожайность зерна в среднем по опыту в 2000 г. составила 17,5 ц/га, в 2001 г. - 14,9, в 2002 г. - 12,6; в среднем за годы полевых опытов - 15,0 ц/га. Максимальная урожайность пшеницы получена при возделывании ее в монопосеве в варианте с N90, вики в чистом виде - при внесении N60, смеси пшеницы и вики - в варианте с N90 и в составе высеваемой смеси с преобладанием пшеницы (75/25).
Во все годы проведения полевых опытов возрастающие уровни азотного питания, независимо от вида посева (одновидовой или смешанный), существенно увеличивали урожайность зерна злаковой культуры. При этом урожайность пшеницы была существенно выше, а вики - ниже, чем в их смешанных посевах. В 2002 г. в силу сложившихся гидротермических условий вегетационного периода по-
ВлаЭишрсШ ЗемлеШецг
37
1. Общая урожайность одновидовых и смешанных посевов яровой пшеницы и вики, ц/га
№ вар. Вариант (фактор А) Азот (фактор В) Средняя по А
N0 N30 N60 N90
1. Пшеница(П) 15,0 20,6 25,7 27,8 22,3
2. Вика (В) 4,2 5,4 6,2 6,2 5,5
3. П + В (75 / 25) 14,5 18,9 21,4 22,6 19,4
4. П + В (50 / 50) 12,2 14,8 17,0 19,1 15,8
5. П + В (25 / 75) 9,2 12,2 13,1 13,8 12,1
Средняя по В 11,0 14,4 16,7 17,9 15,0
НСР05 (В) = 1,2 НСР05 (АВ) = 2,1 НСР05 (А) = 1,9
2. Содержание сырого белка в зерне изучаемых культур в среднем за 3 года, %
Вариант (А) Пшеница Вика
Азот, кг/га д.в. (В) Сред. по А Азот, кг/га д.в. (В) Сред. по А
0 30 60 90 0 30 60 90
1. 10,7 11,2 13,1 13,8 12,2 - - - - -
2. - - - - - 26,5 27,7 28,4 29,3 28,0
3. 11,5 12,6 13,8 14,4 13,1 28,0 29,1 29,3 30,4 29,2
4. 12,1 12,8 13,9 14,8 13,4 27,1 27,7 29,4 29,9 28,5
5. 11,5 12,0 13,2 14,3 12,8 27,0 27,6 28,4 29,9 28,2
Сред.В 11,4 12,2 13,5 14,3 12,9 27,1 28,0 28,8 29,9 28,5
НСР05 (В) = 0,7 НСР05 (А) = 0,3 НСР05 (АВ) = 0,8 НСР05 (В) = 1,1 НСР05 (А) = 1,3 НСР05 (АВ) = 1,5
лучен минимальный урожай зерна вики, а действие азотных удобрений на урожай зерна бобовой культуры в монопосеве оказалось несущественным. В среднем за годы исследований также не было получено существенной прибавки урожая вики в монопосеве под действием возрастающих доз азотных удобрений.
Среди смешанных посевов максимальная урожайность зерна во все годы проведения опытов получена в варианте с преобладанием пшеницы в составе высеваемой смеси (75/25), а минимальная - с преобладанием вики (25/75). Вариант с половинными посевными нормами изучаемых культур (50/50) по величине урожая зерна занимал промежуточное положение среди смешанных посевов. Необходимо отметить, что урожай зерна смесей существенно возрастал с уменьшением бобовой и, соответственно, увеличением злаковой культуры в составе высеваемых смесей. С усилением уровня азотного питания урожай смесей с посевными соотношениями 75/25 и 50/50 существенно возрастал до дозы N60, а в варианте с преобладанием вики в высеваемой смеси (25/75) - до дозы N30. При дальнейшем повышении доз азота по сравнению с предыдущей, достоверной прибавки урожая зерна смешанных посевов не отмечено.
В связи с изменениями гидротермического режима периодов вегетации изменялось и содержание сырого белка в зерне пшеницы. Так, в 2000 г. содержание белка в ее зерне в среднем по опыту составило 12,8%, в 2001 г - 12,4, в 2002 г. - 13,4 и 12,9%, в среднем за 2000-2002 гг. Независимо от вида посева с возрастанием уровня азотного питания содержание белка в зерне злаковой культуры возрастало (табл. 2). Следует отметить, что у зерна пшеницы, выращенного в смешанных посевах, на всех уровнях азотного питания во все годы опытов содержание белка и сырой клейковины было существенно выше, чем в ее монопосевах. При этом максимальное содержание сырого белка и сырой клейковины в зерне пшеницы отмечено в вариантах смешанных посевов с посевным соотношением 50/50 от нормы высева в чистом виде, минимальное - в монопосевах пшеницы. С усилением уровня азотного питания, независимо от вида посева, содержание белка в зерне вики возрастало (табл. 2). Однако существенное увеличение его отмечено лишь при внесении N60 по сравнению с вариантом без
его применения и при внесении N90 по сравнению с вариантом N30. При выращивании бобовой культуры в составе смесей с пшеницей в изучаемых соотношениях, независимо от уровня азотного питания, во все годы опытов наблюдалась устойчивая тенденция к увеличению накопления белка в зерне вики по сравнению с ее монопосевом. Причем с увеличением вики в составе высеваемой смеси содержание белка возрастало в меньшей степени, а в варианте с преобладанием вики (25/75) его содержание практически соответствовало уровню ее монопосева.
Исследования показали, что с возрастанием уровня азотного питания, независимо от вида посева, относительная величина реутилизации азота из вегетативных органов в зерно пшеницы возрастала, а поглощение азота корневой системой соответственно
снижалось (рис. 1). При этом в варианте без азотных удобрений и на фоне N30 поглощение азота корневой системой пшеницы в период налива зерна возрастало по сравнению с ее монопосевом в зависимости от соотношения компонентов в составе смеси соответственно в 1,31-1,65 и 1,17-1,48 раза. При внесении N60 и N90, независимо от вида посева и соотношений компонентов в смеси, существенных различий величин реутилизации и соответственно поглощения азота корневой системой пшеницы в период формирования и налива зерна не отмечено. С усилением уровня азотного питания полнота оттока азота из вегетативных органов в зерно в монопосеве пшеницы снижалась (с 75,3 до 72,1%), а в смешанных посевах - возрастала (с 65,9-73,0 на фоне N0 до 79,5 ... 83,7% при внесении N90). При
38
Зладимгрскш Зешедкеад
этом на фоне N0 и N30 полнота оттока азота в зерно в среднем по смесям была в 1,07-1.08 раза ниже, а на фоне N60 и N90 - в 1,07-1,13 раза выше, чем в монопосеве пшеницы (рис. 2).
Таким образом, увеличение содержания белка в зерне пшеницы при возделывании ее в смеси с викой в варианте без азотных удобрений и на фоне N30 обусловлено увеличением поглощения азота корневой системой в период налива зерна, а при внесении азотных удобрений в более высоких дозах (N60 и N90) - за счет увеличения полноты оттока его из вегетативных органов в зерно. Это практически полностью согласуется с данными, полученными ранее [12] при проведении исследований по изучению эффективности смешанных посевов яровой пшеницы Иргина и гороха Альбумен.
С возрастанием доз азотных удобрений в монопосеве пшеницы и в ее смеси с преобладанием злакового компонента (вариант 75/25) реутилизация пластических веществ снижалась: с 39,6 и 35,2% на фоновом варианте до 27,2 и 30,8% на фоне N90 (рис. 3). В смешанном посеве с равными посевными нормами (вариант 50 / 50) и в смеси с преобладанием бобового компонента (25/75) реутилизация пластических веществ в зерновку, наоборот, возрастала: с 15,4 и 14,2 до 44,9 и 44,4% при внесении N90.
Следует отметить, что наиболее близкие значения реутилизации фотоассимилятов, независимо от вида посева и соотношения компонентов в составе высеваемых смесей, наблюдались на фоне N60 (27,8-33,5%). Наибольшие величины реутилизации пластических веществ, независимо от уровня азотного питания, отмечены в вариантах монопосева и смешанного посева с преобладанием злакового компонента (34,3 и 32,9%), наименьшие - в смешанных посевах с равными посевными нормами и с преобладанием в нем бобового компонента смеси соответственно 44,9 и 44,4%. Необходимо отметить, что независимо от вида посева и соотношения в нем компонентов в составе высеваемых смесей, а также уровня азотного питания, большая часть сухого вещества зерновки формировалась за счет текущего фотосинтеза в период ее формирования и налива. Тенденции в изменении роли текущего фотосинтеза в период налива зерна в формировании сухого вещества зерновки пшеницы противоположны изменениям величины реутилизации
пластических веществ, так как эти два процесса являются определяющими в их накоплении и перераспределении. Еще одним важным показателем продукционного процесса служит полнота оттока пластических веществ, накопленных к периоду формирования и налива зерна. Общей тенденцией в изменении полноты оттока пластических веществ, независимо от вида посева, является ее возрастание с усилением уровня азотного питания (рис. 4).
С возрастанием доз азотных удобрений в монопосеве пшеницы и в ее смеси с преобладанием злакового компонента (75/25) полнота оттока пластических веществ возрастала: с 21,1 и 23,1 на фоновом варианте до 30,1 и 32,8% на фоне N90 или на 42,7 и 42,0% соответственно. В смешанном посеве с равными посевными нормами и с преобладанием бобового компонента полнота оттока также возрастала, но, в отличие от монопосева
gflaûuMipckiù ЗемлеШецТ)
39
и варианта смеси с преобладанием злакового компонента, с меньших значений на фоне без азота (с 13,2 и 11,8%) до практически одинаковых с монопосевом и вариантом 75/25 при внесении N90 (32,2 и 29,6% соответственно). Необходимо отметить, что наиболее близкие значения полноты оттока фотоассимилятов, независимо от вида посева и соотношения компонентов в составе высеваемых смесей, наблюдались на фоне N90 (29,6-32,8%).
Таким образом, увеличение содержания белка в зерне яровой пшеницы при возделывании ее в смеси с викой в варианте без азотных удобрений и на фоне их низкой дозы (N30) обусловлено увеличением поглощения азота корневой системой в период формирования и налива зерна, а при внесении N60 и N90 в более высоких дозах - за счет увеличения полноты оттока его из вегетативных органов. С возрастанием доз азотных удобрений в монопосеве пшеницы и в ее смеси с преобладанием злакового компонента (75/25) реутилизация пластических веществ в зерновку снижается, а в смешанном посеве с равными посевными нормами (50/50) и в смеси с преобладанием бобового компонента (25/75) - возрастает. Наибольшие величины реутилизации пластических веществ у растений пшеницы наблюдаются в вариантах
монопосева и смешанного посева с преобладанием злакового компонента, наименьшие - в смешанных посевах с викой с равными посевными нормами и с преобладанием в них бобового компонента смеси.
Литература
1. Павлов А.Н. Накопление белка в зерне пшеницы и кукурузы. - М.: Наука, 1967. 339 с.
2. Минеев В.Г., Павлов А.Н. Агрохимические основы повышения качества зерна пшеницы. - М.: Колос, 1981. С. 99-112.
3. Кумаков В.А. О некоторых физиологических аспектах продуктивности у пшеницы. В сб.: Биологические основы селекции растений на продуктивность. - Таллин, 1981. С. 28-34.
4. Голик К.Н., Гуляев Б.И., Мицко В.Н. и др. Накопление и реутилизация минеральных элементов в растениях озимой пшеницы // Физиология и биохимия культурных растений, 1995. Т. 27. №3. (156). С. 193-197.
5. Евдокимова О.А., Кумаков В.А. Влияние засухи на распределение ассимилятов в растениях яровой пшеницы / Матер. междунар. конф.: Актуальные вопросы экологической физиологии растений в XXI в. - Сыктывкар, 2001. С. 55-56.
6. Коломейченко В.В. Использование показателей продукционного процесса в земледелии, растениеводстве
и селекции // Земледелие, 2007. №5. С. 6-7.
7. Остапенко Н.В., Ниловская Н.Т. Роль дробного внесения азотных удобрений и предшественников в формировании урожая озимой пшеницы // Агрохимия, 1994. №1. С. 11-15.
8. Пасынкова Е.Н. Азотное питание, урожайность и качество зерна яровой пшеницы в одновидовом и смешанном с викой посевах // Агрохимия, 2009. №2. С. 18-27.
9. Павлов А.Н., Синицын С.С. Методические рекомендации по определению физиологических показателей для отбора высокобелковистых генотипов пшеницы и других злаковых культур. -М.: ВАСХНИЛ, 1986. 11 с.
10. Новикова Н.Е. Определение реутилизации веществ как метод изучения донорно - акцепторных отношений в растениях. - В сб.: Продукционный процесс с.-х. культур. - Изд-во: ОрелГАУ, 2001. С. 101-104.
11. Moldau H., Karolin A. Effect of the reserve pool on relationship between respiration and photosynthesis // Photo-synthetica, 1977 (11). №1. P. 38-47.
12. Завалин А.А., Пасынков А.В., Ле-комцев П.В. Влияние уровня азотного питания и азотфиксирующих препаратов на формирование продуктивности пшеницы и гороха в чистых и смешанных посевах // Агрохимия, 2003. №9. C. 26-36.
эффективность системных фунгицидов на яровой пшенице
Н.А. Батяхина - к. с.-х. н., Ивановская ГСХА имени академика Д.К. Беляева. E-mail: ivgsha@tpi.ru
В последнее время яровая пшеница заняла заметное место в зерновом балансе страны. В хозяйствах Владимирского Ополья ее доля составляет 20% площадей посева яровых зерновых. В этой связи в интенсивном земледелии важная роль должна отводиться защите растений, так как многие приемы, направленные на повышение урожая (удобрения, сорт, способы обработки почвы) зачастую способствуют усилению развития болезней, вредителей и сорняков. Следовательно, и защита растений должна быть интенсивной. Для сорта, а точнее для группы сортов, созданных для разных агрозон, необходимо разрабатывать агроэкологические адаптированные интегрированные системы защиты.
Агроэкологическая адаптация предполагает систему мероприятий, соот-
ветствующую условиям зоны, агро-ландшафта, севооборота, и в конечном счете, каждого конкретного поля.
Интегрированность защиты - применение в зависимости от складывающихся условий комплекса агротех-нологических мероприятий:сортовая фитосанитарная агротехника, химическая и биологическая защита.
Фитосанитарные обследования в 2004-2008 гг. во Владимирской области (Егорова, 2008) показали, что основу патогенного комплекса составляют возбудители фузариоза (Fusarium spp.), корневых гнилей (Helminthospo-rium spp.), септориоза листьев и колоса (Septoria tritici; Stagonospora nodorum), бурой ржавчины (Puccinia triticina), мучнистой росы (Blumeria graminis).
Поскольку хозяйства возделывают по нескольку сортов яровой пшеницы, важно знать, применением каких
средств защиты растений можно защитить посевы от болезней и вредителей.
Вопросы эффективности системных фунгицидов и реакция на это разных сортов яровой пшеницы местной селекции в условиях Владимирского Ополья не изучали. Поэтому в 20072008 гг. на серой лесной почве, имеющей реакцию, близкую к нейтральной, высокую степень насыщенности подвижным фосфором и обменным калием, был заложен полевой опыт по общепринятой агротехнике. Использовали два сорта яровой пшеницы МИС и Лада и два системных фунгицида Дивиденд стар - жидкий протравитель семян и Альто супер - для опрыскивания растений от болезней в вегетацию. Исследования вели в звене севооборота: вико-овсяная смесь на зеленый корм - яровая пшеница - яро-
