CC BY
24
УДК / UDC 633.16: 631.547.15:631.58
ФИТОСАНИТАРНОЕ СОСТОЯНИЕ ПОСЕВОВ ЯЧМЕНЯ В ЗВЕНЕ СЕВООБОРОТА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ
PHYTOSANITARY CONDITION OF BARLEY CROPS IN CROP ROTATION DEPENDING ON THE ELEMENTS OF CULTIVATION TECHNOLOGY
Никитин A.H.*, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Nikitin A.N., Candidate of Agricultural Sciences, Senior Researcher Пузик A.A., научный сотрудник Puzik A.A., Researcher ФГБНУ «Федеральный научный центр лубяных культур», Тверь, Россия Federal Research Center for Bast Crops, Tver, Russia Птицына H.B., кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Ptitsyna N.V., Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor
Перепичай М.И., кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Perepichai M.I., Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor ФГБОУ ВО «Смоленская государственная сельскохозяйственная
академия», Смоленск, Россия Federal State Budgetary Educational Establishment of Higher Education "Smolensk State Agricultural Academy", Smolensk, Russia *E-mail: [email protected]
Исследования проводились с целью выявления влияния условий выращивания на полевую всхожесть ячменя и устойчивости к опасным патогенам в начальный период развития. Исследования проводили в 2014-2018 гг. на опытном поле ФГБОУ ВО Смоленская ГСХА. Почва опытного участка дерново-подзолистая среднесуглинистая среднеокультуренная слабокислая (pHkci = 5,8-6,0). Глубина пахотного горизонта 20-25 см. Перед проведением закладки опытов проводился отбор и анализ образцов почвы. Содержание элементов питания: гумус - 2,00-2,10%; подвижного фосфора - 148-152 мг на 1 кг; обменного калия -163-170 мг на 1 кг абсолютно сухой почвы. В опыте 1 полевая всхожесть в зависимости от года изменялась незначительно V = 7,79-11,7%, в зависимости от нормы высева V = 2,59,8%. Ранние сроки сева обеспечили наиболее дружное прорастание семян ячменя. В опыте 2 биологическая эффективность протравливания была выше в вариантах с зараженными семенами, протравливание здоровых семян не всегда оказывало положительный фитосанитарный эффект, особенно при более глубокой заделке. Предпосевное протравливание Раксилом Ультра в норме 0,5 л/т повышало всхожесть на 16-50% при зараженности семян выше порога вредоносности, особенно заметно при большей глубине посева. В вариантах со здоровыми семенами увеличение всхожести было менее значительным (8-12%). Протравливание стимулировало развитие подземных органов проростков ячменя, длина зародышевых корней, особенно при меньшей глубине посева, возрастала. Максимального развития обыкновенная гниль достигала на эпикотиле проростков, превысив порог вредоносности (15%) в 2-2,5 раза, особенно в вариантах без протравливания.
Ключевые слова: Hordeum vulgare L., технология посева, полевая всхожесть, корневая гниль.
The studies were conducted to identify the impact of growing conditions on field germination of barley and resistance to dangerous pathogens in the initial period of the development.The studies were conducted in 2014-2018 on the experimental field of the Smolensk State Agricultural Academy. The soil of the experimental plot is sodpodzol, middle-loamy, cultivated soil, slightly acidic (pHKCl= 5.8-6.0). The depth of the arable horizon is 20-25cm. Before
conducting the experiments, soil samples were selected and analyzed. The content of the nutrients were: humus - 2.00-2.10%; mobile phosphorus - 148-152 mg per 1 kg; exchangeable potassium - 163-170 mg per 1 kg of completely dry soil.In experiment 1, field germination depending on the year changed slightly V = 7.79-11.7%, depending on the seeding rate V = 2.5-9.8%. Early sowing terms provided the most friendly germination of barley seeds. In the experiment 2, the biological effectiveness of pretreatment was higher in variants with infected seeds; pretreatment of healthy seeds did not always have a positive phytosanitary effect, especially with deeper incorporation. Pretreatment with RaksilUltra at the rate of 0.5 l/t increased the germination rate by 16-50% if infestation of seeds is above the threshold of harmfulness, especially when the depth of sowing is greater. In the variants with healthy seeds, the increase in germination was less significant (8-12%). The pretreatment stimulated the development of underground organs of barley seedlings, the length of the embryonic roots, especially at a lower depth of sowing, increased. Maximum development of common blight reached the epicotyl of seedlings, which exceeded the threshold of harmfulness (15%) in 22.5 times, particularly in the variants without treatment.
Key words: Hordeum vulgare L., seeding technology, field germination, root rot.
Введение. Российская Федерация является одной из крупнейших стран-производителей и импортеров зерна. В пищевой и перерабатывающей промышленности зерно составляет основу его производства, что во многом определяет межотраслевые и производственно-экономические взаимосвязи в агропромышленном комплексе.
Под посевы зерновых культур ежегодно отводится свыше половины пашни, на долю зерна приходится более одной трети стоимости валовой продукции растениеводства и почти треть всех кормов в животноводстве.
Интенсификация производства зерна предусматривает максимальное использование потенциальных возможностей сорта (50%) и совершенствование технологии возделывания (50%). Отсюда вытекает, что посев необходимо проводить только высокоурожайными районированными сортам, устойчивыми к болезням, вредителям, полеганию и неблагоприятным климатическим условиям [2, 3, 6].
Смоленская область не является оригинатором производства новых сортов ярового ячменя, в связи с этим всестороннее изучение, разработка агроприемов и в целом сортовой агротехники, позволяющей сорту в значительной мере раскрыть его потенциально-генетические возможности является актуальной задачей растениеводства.
Установлено влияние гидротермического режима, влагообеспеченности почвы, качества семян, нормы высева семян, срока посева на прорастание ячменя и становление проростка. При оптимальном сочетании этих факторов ячмень прорастает на 6-10 дни. Условия в период всходов влияют на полевую всхожесть семян, мощность проростков, а впоследствии - на рост, развитие растений и их урожайность [4, 5, 7].
Цель работы - установить влияние условий выращивания на полевую всхожесть ячменя, устойчивость к опасным патогенам в начальный период развития, чтобы свести к минимуму отрицательное воздействие климатических факторов.
Условия, материалы и методы. Экспериментальную работу выполняли в 2014-2018 гг. на опытном поле ФГБОУ ВО Смоленская ГСХА в шестипольном севообороте кафедры агрономии и экологии, заложенном в 1992 г.
Почва опытного участка дерново-подзолистая среднесуглинистая среднеокультуренная слабокислая (рНш= 5,8-6,0). Глубина пахотного горизонта 20-25 см. Перед проведением закладки опытов проводился отбор и анализ образцов почвы. Содержание элементов питания: гумус - 2,00-2,10%;
подвижного фосфора - 148-152 мг на 1 кг; обменного калия - 163-170 мг на 1 кг абсолютно сухой почвы.
За годы исследований испытывались следующие сорта ярового ячменя: Владимир, Надежный, КВС Орфелия, Бровар.
Сроки посева проводились согласно схемам опыта I срок (при физической спелости почвы) - 24-27 апреля, а последующие 4 срока посева интервалом 5-7 дней.
Многофакторный опыт по оценке степени влияния параметров технологии посева на развитие и фитосанитарное состояние всходов ярового ячменя, районированного в Смоленской области пивоваренного сорта Надежный. В опытах использовали здоровые и зараженные на 60% возбудителем гельминтоспориоза семена. Их высевали в почву, заселенную возбудителем гельминтоспориоза вдвое выше порога вредоносности (60 конидий в 1 г воздушно-сухой почвы). Обработку растений проводили фунгицидом Раксил Ультра.
Наблюдения, лабораторные анализы, учеты проводились по общепринятым методикам, соответствующим ГОСТам, а также по методике Госсортиспытания (1989 г.) с использованием дисперсионного и корреляционного анализов, статистической обработки результатов [1].
Результаты и обсуждение. Для получения высокой урожайности ячменя с хорошими семенными и технологическими качествами очень важно иметь дружные полноценные всходы оптимальной густоты, обеспечивающие высокую сохранность растений к уборке. Всходы - критический период в отношении влаги, так как в это время интенсивно растут корешки и ростки. Как недостаток, так и избыток воды при прорастании семян и становлении проростков вызывает нарушения метаболических процессов и снижение урожайности.
За 2014-2015 гг. изучение по ячменю сорта Надежный показало тесную зависимость между продолжительностью периода посев - всходы и содержанием продуктивной влаги в пахотном слое почвы (более 49-63 мм), г = 0,7878. При высокой влажности почвы и низких среднесуточных температурах период посев - всходы удлиняется. Поэтому температурный режим значительно влияет на длительность прорастания, установлена обратная зависимость между этими параметрами, г = -0,5205...-0,7708. При повышении среднесуточных температур в период посев - всходы до 12°С ячмень прорастал на 7-й день, при температуре 8-10°С - на 8-9-й день.
Исследования 2016-2017 гг. на сортах Владимир, Надежный, КВС Орфелия, Бровар также показали обратную зависимость между температурным режимом воздуха и продолжительностью периода посев - всходы, г = - 0,6600...-0,6876. Так, в 2016 г. при среднесуточной температуре воздуха 6,2°С продолжительность прорастания ячменя была 9 дней (первый срок сева - 27 апреля); 8,4°С - 8 дней (второй - 3 мая); 9,3°С - 7 дней (третий - 10 мая); в 2017 г., соответственно, 5,8°С - 10 дней (срок сева - 30 апреля); 8,6°С - 8 дней (5 мая); 10,2°С - 7 дней (12 мая). При поздних сроках посева среднесуточная температура воздуха наиболее стабильна, в сильной степени она варьировала от 6,0 до 9,8°С при ранних сроках. Влагообеспеченность изменялась в период прорастания семян в меньшей степени, чем температура. Полевая всхожесть колебалась от 74-86%. Семена в холодной почве набухают медленно и сильно поражаются грибными болезнями, значительная часть их погибает.
При избыточном количестве влаги в почве образуется почвенная корка. Истощенные проростки, ослабленные фузариозом, не пробиваются на
поверхность. Количество проросших, но не взошедших семян ячменя достигает 15-25%.
Благоприятные условия влажности почвы и температурного режима для прорастания семян и появления всходов сложились по годам во втором сроке посева, полевая всхожесть в данном случае имеет высокие показатели - 82-87%. При оптимальной температуре, но высокой влажности почвы в изреженных посевах количество взошедших растений по отношению к числу всхожих высеянных семян ниже, чем при более высоких нормах высева. В этом случае одиночным проросткам труднее преодолеть сопротивление уплотненной почвы. При норме высева 3,5 млн шт. всхожих семян на 1 га полевая всхожесть составила 77%, при увеличении до 4,5 млн шт. - 85%.
Повышенные температуры почвы при посеве третьих сроков негативно влияли на полевую всхожесть, которая снизилась в 2014 году до 53-60% (Р= - 0,5572-0,8902).
При температуре почвы выше 17°С каждый градус значительно снижает суточный прирост проростков. Недостаток влаги также вызывает резкое снижение полевой всхожести. В наших исследованиях при содержании влаги в горизонте 0-40 см - 50 мм, а в метровом слое - 240 мм полевая всхожесть составила 76-80%, при увеличении в пахотном слое до 63 мм, в метровом она повысилась до 264 мм.
Установлена тесная корреляция между содержанием продуктивной влаги в корнеобитаемом слое почвы и полевой всхожестью семян ячменя сорта Владимир, г = 0,8222-0,9091. Исследования с пивоваренными сортами ячменя подтвердили влияние гидротермических условий на прорастание семян.
Густота стояния растений по всходам определяет сохранность растений к уборке. При низкой полевой всхожести появляются не только более редкие всходы, но из них вырастают ослабленные растения, посевы изреживаются. Между густотой стояния растений по всходам и их количеством к уборке имеется тесная зависимость. При изучении сортов Владимир и Надежный (2016-2017 гг.) коэффициент корреляции между двумя этими показателями составил 0,80860,9660 - при первом сроке посева; 0,9271-0,9338 - при втором, и 0,8601-0,9744 -при третьем. Также тесная взаимосвязь отмечена между количествами взошедших растений и продуктивных стеблей к уборке, г= 0,6065-0,9434, в зависимости от условий года и срока посева.
Количество растений по всходам, в свою очередь, имеет прямую зависимость от нормы высева, г = 0,9228-0,9809, ее увеличение снижает продуктивную кустистость ячменя, г = -0,8066 (первый срок посева), г = -0,5742 (второй), г = -0,7943 (третий). При формировании урожайности культуры наиболее стабильны корреляционные связи с количеством сохранившихся продуктивных стеблей к уборке, г = 0,4168-0,8253 (первый срок посева), г = 0,3982-0,7432 (второй), г = 0,5912-0,7392 (третий). Корреляционный анализ обосновывает значительное влияние полевой всхожести семян на формирование продуктивности ячменя.
Полевая всхожесть в зависимости от года изменялась незначительно V = 7,79-11,7%, в зависимости от нормы высева V = 2,5-9,8%. В сухие годы отмечено увеличение степени изменчивости показателя полевой всхожести в разреженных посевах, V = 11,7-19,5% (3.5 млн шт. всхожих семян на 1 га), размах варьирования при первом сроке сева составил - 73-86%, втором - 75-88%, третьем - 62-79%. Ранние сроки сева обеспечили наиболее дружное прорастание семян ячменя.
Одним из наиболее опасных патогенов в начальный период развития ярового ячменя является возбудитель обыкновенной корневой гнили Bipolaris sorokiniana (syn.Helminthosporium sativum), передающийся через семена и почву. При инфицированности семян возбудителем выше порога вредоносности (ПВ) (10-15%) происходит достоверное снижение всхожести, подавление ростовых процессов, снижаются устойчивость и конкурентная способность растений по отношению к вредителям и сорнякам.
Полученные данные показывают достоверное влияние всех исследованных факторов на развитие подземных и надземных органов всходов ячменя (табл.1).
Таблица 1 - Влияние качества семян и глубины посева на развитие всходов ячменя сорта Надежный
Глубина посева, см Фитосанитарно е состояние семян н I го ^ о -D <5 Ф £ 3 * 5 го ° с Ф >s" Ф « § 1 | " 5 о го , I m 1 2
го Ой л о S CQ О Ф 5 £ о ^ С^ ф ц о ^ «Id s ц
Заражены Контроль 50 5,0 3,3 1,9 22,1
3 Раксил Ультра 58 4,4 7,3 1,8 18,3
Здоровые Контроль 94 4,8 4,1 1,8 22,2
Раксил Ультра 98 4,7 5,3 1,9 23,1
Заражены Контроль 32 4,1 6,1 3,8 15,8
6 Раксил Ультра 48 4,6 6,3 3,8 18,9
Здоровые Контроль 84 4,9 5,0 3,9 21,6
Раксил Ультра 90 4,7 4,8 3,9 22,7
HCP05 2,3 0,1 0,2 0,07 0,2
Доля влияния фактора (%):
глубина посева 5,9* 9,0* 5,7* 99,5* 11,8*
зараженность семян 89,0* 15,0* 15,9* 0 55,1*
протравливание 2,0* 3,7* 27,9* 0 0,4
Примечание. * - Уровень вероятности 95%.
Глубина посева влияла на все показатели, но особенно сильно (на 99,5%) на длину колеоптиле. Увеличение глубины посева в два раза в пределах оптимума для сорта пропорционально увеличило длину колеоптиле. Это свидетельствует о важности контроля глубины заделки семян и поддержания ее в пределах оптимума (для сорта Надежный - не более 4 см, поскольку предельная средняя длина колеоптиле по результатам анализов семян методом рулонов в темноте составляла у данного сорта 4,8-5 см). Системные протравители, обладающие ретардантным действием, укорачивают среднюю длину колеоптилей сортов и по степени выраженности эффекта могут быть разделены на две группы:
- с сильным действием, укорачивающие колеоптиле на 1,5-2 см (Байтан Универсал, Суми-8, Раксил Ультра, Фундазол, Максим, Премис);
- со слабым действием, укорачивающие колеоптиле на 0,5-1 см (Фенорам, Витавакс 200 ФФ, Винцит, Дивиденд Стар).
Применение протравителей должно сопровождаться соответствующей корректировкой глубины посева и предпосевной подготовки почвы. В противном случае происходит снижение полевой всхожести и ослабление проростков.
Увеличение глубины посева в два раза (с 3 до 6 см) снижало на 5-10% всхожесть семян и несколько замедляло (на 5-15%) развитие всходов. Зараженность семян возбудителем обыкновенной корневой гнили в значительной мере (на 89%) определяла всхожесть: зараженные семена ячменя имели почти в 2 раза меньшую всхожесть по сравнению со здоровыми.
Фитосанитарное состояние семян достоверно (на 15-55%) влияло и на темпы развития проростков, особенно надземной части: длина листьев при посеве здоровыми семенами возросла на 10-20%.
Предпосевное протравливание Раксилом Ультра в норме 0,5 л/т повышало всхожесть на 16-50% при зараженности семян выше порога вредоносности, особенно заметно при большей глубине посева. В вариантах со здоровыми семенами увеличение всхожести было менее значительным (8-12%). Протравливание стимулировало развитие подземных органов проростков ячменя, длина зародышевых корней, особенно при меньшей глубине посева, возрастала. Максимального развития обыкновенная гниль достигала на эпикотиле проростков, превысив порог вредоносности (15%) в 2-2,5 раза, особенно в вариантах без протравливания (табл. 2).
Таблица 2 - Развитие корневой гнили на органах всходов ячменя в зависимости от качества семян и глубины посева_
Глубина посева, см Фитосанитарное состояние семян Вариант Пораженость первичных корней, % Биологическая эффективность протравителя, % Пораженность эпикотиля, % Биологическая эффективность протравителя, %
Заражены Контроль 31,0 - 33,3 -
3 Раксил Ультра 20,1 35,2 25,2 24,3
Здоровые Контроль 18,3 - 24,5 -
Раксил Ультра 17,4 4,1 22,9 6,5
Заражены Контроль 36,9 - 41,0 -
6 Раксил Ультра 26,9 27,1 32,3 21,2
Здоровые Контроль 26,3 - 37,5 -
Раксил Ультра 28,7 9,1 37,2 0,8
НСР05 2,3 - 6,3 -
Доля влияния фактора
глубина посева 20,8* - 18,5* -
зараженность семян 18,6* - 6,7* -
протравливание 22,9* - 8,4* -
Примечание. * - Уровень вероятности 95%.
Фитосанитарное состояние эпикотиля зависело от глубины посева на 18,5%, увеличение глубины посева в 2 раза привело к росту его пораженное™ на 18-38%. Этот орган является рецептором инфекции, поэтому технология посева должна быть направлена на его укорочение, что достигается при меньшей (менее 5 см) глубине посева. При большей глубине у растений формируется длинный эпикотиль, поражение которого корневыми гнилями ослабляет связь надземных органов с первичной корневой системой. В результате растения сильнее подвержены водным стрессам и их урожайность снижается.
Первичные корни были заражены в вариантах без протравливания на уровне и несколько выше ПВ. Фитосанитарное состояние первичных корней зависело от глубины заделки: более глубокий посев увеличивал зараженность корней на 5-10%. Влияние зараженности семян на пораженность первичных корней также было значительным (18,6%), поскольку зародышевые органы в первую очередь становятся экологической нишей возбудителя гельминтоспориоза при его передаче с семенами.
Выводы. Биологическая эффективность протравливания была выше в вариантах с зараженными семенами, протравливание здоровых семян не всегда оказывало положительный фитосанитарный эффект, особенно при более глубокой заделке.
Протравливание снизило развитие болезни на первичных корнях при мелкой заделке на 35,2%. Сформировавшийся позднее эпикотиль также оказался под защитой системного протравителя, биологическая эффективность которого достигла 24,3%.
Опыты показали тесную связь параметров технологии посева с развитием и фитосанитарным состоянием всходов ячменя.
Применение разработанных агротехнологий на предприятиях АПК позволит значительно повысить уровень урожайности и получать высококачественное зерно, пригодное на продовольственные, крупяные и пивоваренные цели.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Технологическая оценка зерна, крупяных и зернобобовых культур. М.: Госагропром СССР, 1989. 121с.
2. Никитин А.Н. Продукционный процесс новых сортов ячменя и технологические аспекты производства пива в решении проблемы рентабельности хозяйств и перерабатывающих предприятий Смоленской области // Конкурс молодых ученых: материалы конференции.- Смоленск: «Универсум», 2006.-С. 109-113.
3. Ратников Р.Н., Никитин А.Н. Агробиологические основы формирования урожайности и качества зерна яровых культур в условиях Смоленской области // Сборник материалов. Смоленск: Изд-во «Универсум», 2004. С. 127-130.
4. Совершенствование технологий производства зерна и семян в Центральном регионе России / И.Н. Романова, О.П. Беляева, Н.В. Птицына [и др.] // Известия Смоленского государственного университета. 2011. № 4. С. 101 -108.
5. Ториков В.Е., Пакшина С.М., Ториков В.В. Устойчивость ярового ячменя к стрессовым факторам среды. Брянск: издательство Брянской ГСХА, 2014. 71 с.
6. Урожайность и качество зерна сортов ярового ячменя, а также его пригодность на пивоваренные цели в условиях Западной части Нечерноземья / И.Н. Романова, С.Е. Терентьев, С.М. Князева, С.Н. Глушаков, М.И. Перепичай // Достижения науки и техники АПК. 2014. № 11. С. 27.
7. Формирование продуктивности зерновых культур в зависимости от условий выращивания / И.Н. Романова, М.И. Перепичай, A.A. Перегонцева [и др.]. // Инновационный путь развития АПК: сб. науч.тр. ФГБОУ ВО Ярославская ГСХА, 2016. С. 94-99.
