CC BY
43
Таблица 2. Количество углерода в топливе и известковых удобрениях [10]
Потенциальные источники С02 Произведено, млн т Содержание С, % С
млн т %
Нефть 595 85,5 509,0 45,7
Уголь каменный 495 94,1 466,0 41,8
Уголь бурый 153 88,4 135,0 12,2
Известковые
материалы 50 12x0,65 3,9 0,3
новили, что при низком уровне применения удобрений кальций мигрирует вследствие вымывания, главным образом, в форме бикарбонатов, которые содержат 14,8 % углерода. В последние 5 лет уровень использования известковых материалов настолько низок, что из почвы убывает в 8-10 раз больше углерода, чем вносится с карбонат-
ными формами извести. Кроме того, с 1 т СаС03 в почву поступает 120 кг С, а в прибавке урожая с органической массой связывается примерно 340...350 кг С. Все это свидетельствуя; что известкование почв нельзя считать фактором загрязнения атмосферы оксидом углерода СОг Таким образом, известкованию почв как природоохранному фактору нет альтернативы. Мировой опыт ведения сельского хозяйства свидетельствует об активной роли государственной поддержки химической мелиорации почв. Нам же следует восстановить опыт СССР, в котором такие мероприятия осуществлялось полностью за счёт государства. Иначе мы будем ежегодно терять в пересчёте на зерно до 20 млн т сельскохозяйственной продукции, не говоря о резком ухудшении ее качества при возможном загрязнении растений и грунтовых вод различными токсичными веществами.
Литература.
1. Шшышков ИЛ, Мельникова М.Н., Пименов ЕЛ Потери элементов из почвы/Химизация сельского хозяйства. —1990,-Мб.- С. 12-15.
2. Ивойлов А.В. Влияние известкования и минеральных удобрении на продуктивность зернопропашного севооборота и плодородия выщелоченного чернозёма/Автреф. дис. ...канд. с.-х. наук. — М., 1988. -20с.
3. Шедеров С.Г. Влияние извести на органическое вещество почвы и удобрений/Вопросы известкования дерново-подзолистых, почв// Труды ВИУА — 1961. -Вып. 38,- С. 117-127.
4. Петрова И. С. Агрожономичеааш эффективность сочетания возрастающих, доз минеральных и известковых удобрений//Бюм. ВИУА,—1987. — №82. -С. 68-72
5. ПристерБ.С., ОмельяненкоНП., ПерепелятниковаЛВ. Миграциярадионуклидов в почве и переход их врастения. Почвоведение, № 10,1990, С. 51-60.
6. Белоус НМ., Шаповал В.Ф. Продуктивность пашни и реабилитация песчаных почв. Брянск, 2006,430с.
7.Васильева СЛ. Э^фекттивность металлургических шлаков в качестве известковых удобрений в зависимости от химического, гранулометрического иминералыического составов. Автореф. канд. дисс. М.-1975.- 25с.
8. Шилышков ИЛ., Ермолаев СЛ, Аканова НЛ. Баланс кальция и динамика кислотности пахотных почв в условиях известкования. М., 2006,155с.
9. Иванов АЛ., Сиротенко О.Д., Алексахин P.M. и др. Глобальные проявления изменения климата в агропромышленной сфере. М., 2004,330с.
10. СССР в цифрах и фактах в 1985году. М. Финансы и статистика, 1986,254с.
ИССЛЕДОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ 1,2-ДИГИДРО-4Н-ЗД-БЕНЗОКСАЗИНОВ
АЛ БОРОДАВКО
Т.П. КОСУЛИНА, доктор химических наук В Д. СТРЕЛКОВ, кандидат химических наук Кубанский ГТУ
Е.В. ГРОМА ЧЕВСКАЯ, доктор химических наук ЛИ ИСАКОВА, кандидат химических наук ВНИИ биологической защиты растений
Во всем мире обостряется противоречие между необходимостью использования химических средств д ля повышения продуктивности и стабильности сельскохозяйственного производства и опасностью последствий их применения для человека и окружающей среды. Идеал химии средств защиты растений будущего—малотоксичные экологически чистые препараты, эффективные в минимальных дозах [1,2].
Применение регуляторов роста в сельском хозяйстве в последние годы становится обязательным мероприятием, позволяющим решать проблемы повышения урожайности сельскохозяйственных культур, одновременности сроков созревания, снижения потерь и улучшения качества продукции. Ассортимент веществ этой
группы сегодня интенсивно расширяется и улучшается. Курс на использование экологически чистых средств защиты растений, при применении которых более рационально используются природные ресурсы взят и в благоприятных условиях ведущего сельскохозяйственного региона России — Кубани [3].
Один из наиболее важных объектов окружающей среды — почва. Она густо населена многочисленными организмами. Мельчайшие из них—бактерии и грибы—активно участвуют в превращении веществ, служащих пищей высшим растениям. Сведения о токсичности регуляторов роста для различных почвенных микроорганизмов ограничены, что связано, видимо, с относительно недавней практикой их применения [2].
Среди микроорганизмов чаще других позитивным действием на растения отличаются бактерии из рода Pseudomonas, участвующие в процессе гумусообразова-ния. Им присуща высокая динамичность роста, способность поселяться в ризосфере и ризоплане культивируемых растений, вытесняя при этом негативно влияющие микроорганизмы. Указанные бактерии в большей или меньшей степени могут синтезировать гормоны роста, фиксировать азот атмосферы, переводить соединения
фосфора в усвояемые формы, продуцировать соединения, обладающие фунгицидными или фунгистатическими свойствами, что благоприятно сказывается на физиологическом состоянии и общей продуктивности сельскохозяйственных культур. Кроме того, микроорганизмы, конвертируя пожнивно-корневые остатки в гуминовые соединения, поддерживают необходимый баланс и репродуктивную способность почвы [2].
В связи с наличием таких неблагоприятных факторов, как химический (воздействие пестицидов) и водный стресс, приводящих к ухудшению качества почвы, разрабатываются технологии, направленные на ее восстановление и стимуляцию ростовых процессов в период вегетации растений. Немалая роль в этом отводится регуляторам роста [2]. Из органических соединений наибольшее значение среди них имеют гетероциклы [4]. В Кубанском государственном технологическом университете уже более 30 лег занимаются химией кислород и азотсодержащих гетероциклических соединений и применением их в сельском хозяйстве в качестве экологически чистых регуляторов роста [5]. Не менее перспективны синтезированные соединения ряда мало токсичных 1,2-дигидро-4Н-3,1-бензоксазинов [6].
Для более удобного изучения биологической активности этих веществ и оценки возможного негативного влияния их применения на фитосанитарное состояние почвы мы разделили испытываемые соединения 4Н-ЗД-бензоксазинового ряда [6] на несколько груп:
А)2-(2-щдроксиарил)- и 2-(5-метилфурил)-1,2-дипад-ро-4Н-3,1 -бензоксазины
Б) 1,2-дищдро-4Н-3,1-нафгоксазины
А1-К=СН3; К=Вг; ^=N0^
А2-Я=РЬ; Я=Ш2; 1^=Н;
Аз-К=С2Н5; К=Ж>2; 1Ц=Н;
А4—Я=Р11; Я=Н; ^Н;
В) производные 3,1-бензоксазино(1,2-с)(1,3)бенэок-сазины
к В,-К=РЬ;К,=НК=Н;
’ В-Я=РЬ; ^=N0,; Я^Н; В3-К=С2Н5; ^=N0,; Кз=СНэ; В4-К=С2Н5; ^=N0,^=4;
О замещенные 3,1-бензоксазино(1,2-с)(1,3)нафгок-сазины
С-Ы=
Я=РЬ; 1Ц=Н; Я=РЬ; Кз=СН,; К=С2Н5; 1Ц=Н;
О,—К=С2Н5; Б2-К=Р11.
В модельных лабораторных скрининговых исследованиях в качестве тест-объекта использовали семена подсолнечника сорта ВНИИМК 8883. Их обрабатывали спиртовыми растворами упомянутых веществ, разбавленными водой до заданной концентрации (102, 10‘3, 10-4, 10'5), методом полусухого протравливания (10 л на 1 т семян). В контроле семена смачивали водой. Проращивание проводили в термостате в течение 4 сут. при 26 °С в чашках Петри на постоянно увлажняемой бумаге. Затем измеряли дайну корней и гипокогиля обработанных проростков вммф, в сравнении с контролем ф, и определяли величину отрастания в процентах по формуле:
ь - К
V = -1—- • юо %. Ь
На основании полученных результатов оценивали ростостимулирующую активность соединений в заданных концентрациях.
Известно, что в наибольшей степени динамика изменения органического вещества почвы — его трансформация, синтез и минерализация гуминовых веществ — зависят от гидротермических условий, а также от деятельности растений и микроорганизмов [7].
Влияние производных 4Н-3,1-бензоксазина на жизнедеятельность почвенной микрофлоры исследовали на примере 2-(2-щлроксинафгил)-4,4-дифенил-1,2-дигид-ро-4Н-[3,1]-бензоксазина ф2) и 2-(2-щдроксифенил)-
4,4-дифенил-1,2-дищдро-4Н-3,1-бензоксазина (А4) в
концентрациях 10‘2 и 10'5 % соответственно.
Для приготовления фоновой водной вытяжки пробу в пересчете на 10 г абсолютно сухой почвы помещали в коническую колбу Эрленмейера объемом 100 мл, заливали 50 мл стерильной дистиллированной воды и встряхивали в течение 3...5 мин. Полученную водную суспензию пропускали через бумажный фильтр, затем фильтрат подвергали последовательным разбавлениям дистиллированной водой.
Аналогично готовили опытную водную вытяжку почвы, обработанной гербицидом 2,4-Д из расчета 20 г/га по действующему веществу и количества рабочего раствора — 500 л/га (10'3 %).
Водные растворы Б2 и А, смешивали с фоновой и опытной вытяжками.
Посев микроорганизмов из полученных разведений проводили в чашки Петри на плотные питательные среды (агар Чапека и МПА) и выдерживали в принятых стандартных термостатированных условиях. Подсчет и определение бактерий осуществляли на 3 сут., при этом учитывали среднее количество колоний в чашке в пересчете на 1 г абсолютно сухой почвы по формуле:
А=б- в ■ г/д,
где А — количество колоний в 1 г почвы; б — среднее количество колоний в чашке; в — разведение, из которого сделан посев; г — количество капель в 1 мл использованной суспензии; д — масса абсолютно сухой почвы. Последнюю определяли путем высушивания почвы, снятой с фильтра, до постоянной массы при 105+0,5 °С.
Классификационные исследования микроорганизмов (определение родовой и видовой принадлежности) проводили, используя экспериментально полученные характеристики их культуральных, морфологических и физиолого-биологических свойств в соответствии с известной методикой [8,9].
В группе А наибольшую активность проявило соединение при использовании которого размер гипокоти-ля во всем исследуемом диапазоне концентраций увеличивался на 7...11 %, корня — на 22...28 % (табл. 1). У соединения Аз стимулирующего эффекта не отмечено. Вещество А, заметно (16 %) влияло на развитие корневой системы при самой низкой концентрации 10'5 %. У соединения А4, не имеющего заместителей в гидроксифе-нильной группе, ростостимулирующая активность (12 %) по отношению к гипокотилю отмечена при высокой концентрации (10~2 %). По отношению к корню она возрастала (до 24 %) при уменьшении концентрации до ДО'5 %.
В группе В наибольшую активность проявило вещество В,. В случае его использования длина корней возрастала (на 26...29 %) вне зависимости от разведения, а гипокотиля (на 13... 16 %) — при низких концентрациях (ДО'4...ДО'5 %). Среди соединений, содержащих нитрогруппу, заметное влияние (29 %) на рост гипокотиля и корней (21 %) оказал бензоксазин В2 в концентрации 102 %. При большем разведении (10 \. ,105 %) наблюдалась приблизительно одинаковая активность (16... 17 %) этого вещества. Соединение В3 ростостимулирующего действия не проявило, у В4 отмечен слабый эффект (7... 10 %) по отношению к гипокотилю и корню при низких концентрациях (10Л..10‘5 %).
В группе С у всех соединений отмечена заметная активность. Использование вещества С, в концентрации 10'2 % способствовало увеличению длины корней и гипокотиля на 20...21 %. Стимулирующее действие соеди-
нения С2 на развитие гипокотиля отмечено при концентрации 10'3...10'5 %. Применение вещества С3 в концентрации 10‘2 и 10"* % увеличивало рост гипокотиля на 11 и 22 %, корней — на 22 и 29 % соответственно.
Среди соединений, содержащих гидроксинафтилгруп-пу, наибольшую активность проявило D2, самой высокой по отношению к гипокотилю (14 %) она была при низкой концентрации (ДО-4). На рост корней D2 сильнее (22 %) влияло в середине диапазона концентраций (10'3... 10"1). Вещество D, проявило заметную активность по отношению к гипокотилю (13 %) и корням (19 %) только при высокой концентрации (102).
Анализируя полученные данные можно отметить несколько особенностей. Например, для одних соединений (Aj, В,, С2) росгосгимулирую-щий эффект не зависит от разбавления, у других — активность отмечается только при высоких или низких концентрациях вещества (А, 5, В4, С,), у третьих (В2, С3, D2) — она изменяется хаотично. Для тетра-и пентациклических структур (В2, В4, С,) установлены зависимости эффективности от концентраций по отношению как к гипокотилю, так и к корню.
В целом следует отметить, что стимулирующее влияние ярче проявляется на корневой системе.
Для изучения воздействия 1,2-дигидробензоксазинов на почвенную микрофлору в лабораторных условиях был проведен эксперимент, схема которого предусматривала контроль (почва не подвергалась обработке ни гербицидом, ни исследуемым веществом), фон (почва обрабатывалась только гербицидом) и опытные варианты (почва обрабатывалась гербицидом и соединениями А4 и D2)
Обработка почвы только гербицидом закономерно снижала численность бактерий рода Pseudomonos, по срав-
Таблица 2. Численность микроорганизмов рода Pseudomonas
Вариант Численность микроорганизмов
количество, млн КОЕ/г почвы изменение по отношению к контролю, %
Контроль 120,9 -
2,4-Д 75,7 62,2
2.4-Д+А4 168,0 139
2,4-Д+Ог 144,3 119
нению с контролем (табл. 2). При использовании смеси
2,4-Д+антидот наблюдалась стимуляция размножения микроорганизмов, причем численность исследуемой культуры не только восстанавливалась до естественного уровня, но и возрастала, по сравнению с контролем. Обработка смесями 2,4-Д+А4 и 2,4-Д+D1 способствовала увеличению содержание микроорганизмов на 39 и 19 % соответственно.
Таблица 1. Ростостимулирующая активность по гипокотилю и по корню
Соеди- нение Длина гипокотиля, мм Длина корня, мм
кон- троль концентрация, % кон- троль концентрация, %
10“ 1<Ґ 1(Ґ 1<Ґ 10‘ 10J 10" 100
Ai 45 32 50 36 45 58 23 58 62 67
А2 45 50 47 50 47 58 72 74 71 71
Аз 58 55 55 54 54 90 87 84 87 85
А4 58 65 59 54 57 90 83 77 65 80
As 45 32 40 44 49 58 45 64 71 72
Bi 45 49 48 52 51 58 74 73 75 74
В2 45 58 47 50 53 58 70 67 67 68
Вз 58 53 50 55 51 90 93 83 87 79
в4 58 55 50 64 62 90 85 70 92 107
Ci 45 51 31 47 33 58 70 48 49 31
С2 45 45 48 52 52 58 57 70 70 74
Сз 45 50 43 55 41 58 71 61 75 54
Di 45 51 49 45 35 58 69 65 53 32
d2 58 64 62 66 57 90 101 110 110 92
Стимуляцию размножения культуры Pseudomonos в са, вызванного обработкой гербицидами. Таким обра-
среде гербицид+антидот можно объяснить тем, что боль- зом, достаточно высокая рострегулирующая активность
шинство микроорганизмов почвы в той или иной сте- вреду 4Н-3,1-бензоксазиновиулучшениефитосанитар-
пени разлагают антидот, используя его как источник уг- ного состояния почвы при их использовании позволя-
лерода. Вследствие этого происходит активное развитие ют говорить о целесообразности применения этих со-
и размножение клеток и устранение химического стрес- единений в практике АПК.
Литература.
1. Семеновская С.Н. Где взять деньги на удобрения. // Нижегородский аграрный журнал. 2001. №4. С. 13.
2. Соколов М.С., Монастывский О. А., Пикушова ЭЛ.. Экологизация защиты растений. Пущине: ОНТИ ПНЦРАН, 1994 — 462 с.
3. Шевелуха B.C. Рост растений и его регуляция в онтогенезе.-М.: Колос. 1992. — 594 с.
4. Кондратьев ЮЛ.Баскаков ЮЛ., Короткова ОЛ. Гетероциклические производные — новые регуляторы роста растений (обзорная инф.). Сер. «Химические средства защиты растений». М.: НИИТЭХИМ. 1980,- 49 с.
5. Громачевская Е.В., Косулина Т.П., Бородавко АЛ. Структура и некоторые свойства 2-[2-гидроксифенил(нафтил)]-1,2-дигидро-4Н-3,1-бензоксазинов // ХГС. 2006. №8. С. 1230-1238.
6. Косулина Т.П., Калашникова В.Г. Маслов С.В., Барчукова А.Я., Чернышова Н.В., Воскобойникова Т.В. Экологически чистые и высокоэффективные регуляторы роста растений. Плодородие. 2006.-№ 3 (6). С. 25-28
7. Питина М.Р., Познанская Н.Л., Промоненков В.К. и др. Современный уровень и перспективные направления защиты сельскохозяйственных культур от нежелательных последствий применения гербицидов. //Агрохимия. 1986. №4. С. 107-139.
8. Дж. Хоулт и др. Определитель бактерий Берджи. М.: Мир, 1997. 800 с.
9. Теппер Е.З., Шильникова В.К., Переверзева Г.И. Практикум по микробиологии. М.: Изд-во Агропромиздат, 1987. — 239 с.
НАСЛЕДОВАНИЕ МАССЫ ЗЕРНА КОЛОСА В РАЗЛИЧНЫХ ЭКОЛОГО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
В.В. ПИСКАРЁВ, кандидат сельскохозяйственных наук
Р.А. ЦИЛЬКЕ, доктор биологических наук
A.А. ТИМОФЕЕВ, кандидат сельскохозяйственных наук
B.М. МОСКАЛЕНКО
Сибирский НИИ растениеводства и селекции
В современной селекции основной метод создания наследственной изменчивости — внутри- и межвидовая гибридизация, позволяющая рекомбинировать генетический материал скрещиваемых компонентов.
Для повышения эффективности отбора в расщепляющихся поколениях ученому важно знать характер наследования селектируемого признака.
В последние годы в лаборатории генетики ведутся исследования по изучению наследования количественных признаков у эколого-отдаленных гибридов мягкой яровой пшеницы и в различных эко-лого-климатических условиях. С 2000 по 2003 гг. проводились эксперименты в условиях степи Алтайского края и лесостепи Приобья, с 2006 г. начались исследования в сухой степи Казахстана и лесостепи Приобья. В гибридизацию вовлекаются сорта немецкой и российской селекции.
В селекционной практике одно из центральных мест всегда отводилось массе зерна колоса. Отбор по этому признаку — главный принцип работы многих селекционеров, среди которых можно назвать, например, П.П. Лукьяненко. По данным рада исследователей [2...4] это ведущий структурный элемент в формировании зерновой продуктивности растения. Мас-
са зерна колоса — интегральный показатель таких признаков как д лина, число колосков и зерен в колосе, масса 1000 зёрен [1], величина которого обусловлена многими генами с разным типом взаимодействия, функционирующих при определенных условиях внешней и внутренней среды. Поэтому при изучении характера его наследования ученые сталкиваются с рядом методических трудностей.
Экспериментальная часть наших работ проводилась в лесостепи Приобья на опытном поле лаборатории генетики Сибирского НИИРС СО РАСХН, а также в степи на полях сельхозартели племзавода Степной Немецкого национального района Алтайского края (2002-2003 гг.) и научно-производственного центра зернового хозяйства им. Бараева в Казахстане (2006 г.).
Опыты закладывались в соответствии с методиками, разработанными и принятыми методической комиссией СибНИИРС. Результаты экспериментов обрабатывали статистическими методами [5,6]. Характер наследования определяли по формуле [8] и шкале [7].
Метеорологические условия в годы исследований в целом складывались не благоприятно для развития пшеницы. В 2002 г. осадков на всех экспериментальных полях выпало больше нормы, а в 2003 и 2006 гг. меньше. Температура в степи в 2002 и 2006 гг. была ниже, а в лесостепи — выше среднемноголетней. В 2003 г. она была выше среднемноголетней на всех опытных участках.
В 2002-2003 гг. в степи Алтайского края и в лесостепи Приобья испытывали 18 топкроссных гибридов, полученных при скрещивании 2 сортов и 7 линий яровой мягкой пшеницы. В качестве материнских форм использовали 4 изогенные линии (АНК12,
