CC BY
20
УДК / UDC 574/577
ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕЙСТВИЯ БИОЛОГИЧЕСКОГО СТИМУЛЯТОРА НА МОРФОМЕТРИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ И УРОЖАЙНЫЕ ДАННЫЕ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ И ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ
INVESTIGATION OF THE EFFECT OF A BIOLOGICAL STIMULATOR ON MORPHOMETRIC INDICATORS AND YIELD DATA OF WINTER WHEAT AND SPRING BARLEY
Павловская H.E.*, доктор биологических наук, профессор, заведующая кафедрой Pavlovskaya N.E.*, Doctor of Biological Sciences, Professor, Head of Department Гагарина И.Н., кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Gagarina I.N., Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor
Бородин Д.Б., кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Borodin D.B., Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor
Агеева Н.Ю., аспирант Ageeva N.Yu., Postgraduate Student ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет
имени Н.В. Парахина», Орел, Россия Federal State Budgetary Educational Establishment of Higher Education "Orel State Agrarian University named after N.V. Parakhin", Orel, Russia *E-mail: ninel.pavlovsckaya@yandex.ru
Работа проводилась по заказу Министерства сельского хозяйства Российской Федерации НИОКТР № 121091400023-3 от 14.09.2021 г.
Целью исследований являлось изучение влияния нового биологического средства Нигор++ на морфометрические показатели и структуру урожая озимой пшеницы и ярового ячменя в условиях полупроизводственного опыта. Работа проводилась в условиях Научно-образовательного производственного центра «Интеграция» ФГБОУ ВО Орловский ГАУ в условиях полупроизводственных опытов на озимой пшенице Московская 39 и яровом ячмене Атаман. Изучалось влияние нового биологического препарата с защитно-стимулирующим свойством с рабочим названием Нигор++ на урожайные данные озимой пшеницы Московская 39 и ярового ячменя Атаман. Установлено, что обработка биостимулятором растений зерновых в фазу кущения и колошения положительно сказывается на морфометрических показателях и урожайных данных, независимо от принадлежности растений к различным видам и формам. Биостимулятор Нигор++ способствует большему накоплению биомассы, высоты растений у обеих культур, длине корня. Масса корня под влиянием стимулятора у озимой пшеницы увеличилась на 11,36%, а у ярового ячменя на 2,44%. Площадь листьев у озимой пшеницы под влиянием Нигор++ увеличилась на 21,26%, а у ярового ячменя - на 16,64%. Количество ассимилятов увеличилось у ярового ячменя - на 36,12% и несколько меньше у озимой пшеницы. Очень важным является установленный факт повышения обводненности листьев у обеих зерновых культур: у озимой пшенице на 15,31%, а у ярового ячменя - на 5,77%. Морфометрические показатели отразились на повышении урожая зерновых культур на 8,4-9,1%, связанное с увеличением массы колосьев и количеством зерен в колосе. Ключевые слова: озимая пшеница, яровой ячмень, биостимулятор Нигор++.
The aim of the research was to study the effect of the new biological agent Nigor ++ on the morphometric parameters and structure of the yield of winter wheat and spring barley under the conditions of a semi-production experiment. The work was carried out in the conditions of the Research and Educational Production Center "Integration" of the Orel State Agrarian University named after N.V. Parakhin in the conditions of semi-production experiments on winter wheat Moskovskaya 39 and spring barley Ataman. The influence of a new biological preparation with a protective and stimulating property with the working name Nigor ++ on the
yield data of winter wheat Moskovskaya 39 and spring barley Ataman was studied. It was found that the biostimulator treatment of grain plants during the tillering and earing phase has a positive effect on morphometric indicators and yield data, regardless of whether the plants belong to different species and forms. The biostimulator Nigor++ promotes greater accumulation of biomass, plant height in both crops, and root length. The root mass under the influence of a stimulant in winter wheat increased by 11.36%, and in spring barley by 2.44%. The leaf area of winter wheat under the influence of Nigor++ increased by 21.26%, and in spring barley - by 16.64%. The number of assimilates increased in spring barley - by 36.12% and slightly less in winter wheat. The established fact of an increase in the water content of leaves in both cereals (in winter wheat by 15.31%, and in spring barley - by 5.77%) is very important. Morphometric indicators were reflected in an increase in the yield of grain crops by 8.4 - 9.1%. It is due to an increase in the mass of ears and the number of grains in the ear. The work was carried out by order of the Ministry of Agriculture of the Russian Federation R&D No. 121091400023-3 dated 14.09.2021. Key words: winter wheat, spring barley, biostimulator Nigor++.
Введение Важными факторами, определяющими продуктивность культурных растений, являются регуляция роста и развития и смягчение негативных последствий стрессов внешней среды в онтогенезе [4]. Растительные стимуляторы на основе природных компонентов все больше привлекают внимание производителей, поскольку не имеют отрицательных последствий на окружающую среду, требуются в малых количествах и совмещают в себе регуляторы, адаптеры и индукторы устойчивости от болезней и вредителей [2-4, 8].
В условиях критического земледелия России биотический и абиотический стрессы не позволяют зерновым культурам реализовать свой потенциал урожайности, поэтому их можно смягчить, оптимизируя условия роста и обеспечив их питательными веществами и регуляторами роста растений [1, 5, 6]. Для устранения стресса зерновых культур применяют производные гуминовых кислот для уменьшения потерь влаги растением, фосфорные соединения как материал для синтеза АТФ, аминокислоты для стимуляции синтеза стрессовых белков, дополнительное внесение половинных норм фосфатных или борсодержащих удобрений для улучшения питания и устранения дефицита макроэлементов, а также регуляторы роста для активизации ростовых процессов. Регуляторы роста на зерновых позволяют укрепить стебель растения, снизить вероятность полегания посевов, стимулируют кущение, что положительно влияет на урожайность [2, 7].
Целью исследований являлось изучение влияния нового биологического средства Нигор++ на морфометрические показатели и структуру урожая озимой пшеницы и ярового ячменя в условиях полупроизводственного опыта.
Условия, материалы и методы. Работа проводилась в условиях Научно-образовательного производственного центра «Интеграция» ФГБОУ ВО Орловский ГАУ в условиях полупроизводственных опытов на озимой пшенице Московская 39 и яровом ячмене Атаман.
Опыт на озимой пшенице Московская 39. Сорт мягкой озимой пшеницы Московская 39 создан НИИСХ Центральных районов Нечерноземной зоны (НИИСХ ЦРНЗ), предназначен для получения продовольственного зерна (сильная пшеница) в Центральном, Центрально-Черноземном регионах России. Обладает высокой технологичностью возделывания, отзывчив на удобрения, практически не полегает, имеет повышенные показатели в производстве. Сбор высококачественного зерна составляет 35-50 ц с 1 га.
Перед закладкой опыта, и во время его проведения учитывались почвенно-климатические параметры и другие необходимые условия, способные оказывать влияние на эффективность используемых препаратов и защищаемую культуру.
Севооборот, в котором находится экспериментальный участок: предшественник гречиха. Тип почвы - темно-серая лесная среднесуглинистая. Механический состав почвы - средний суглинок. Кислотность почвы - 5,7. Содержание макроэлементов: Р2О5 - 11,5 мг/100 г почвы, К2О - 10,9 мг/100 г почвы, содержание гумуса 4,1%. Предшественник озимой пшеницы - люпин на сидерат. Уборка урожая озимой пшеницы проведена 9 августа 2021 г.
Опыт на яровом ячмене Атаман. Сорт Атаман среднепоздний. Вегетационный период 79-98 дней, устойчив к полеганию, средне засухоустойчив. Среднепоздний. Масса 1000 зерен 38-49 г.
Средняя урожайность в Центрально-Черноземном регионе составляет 38,3 ц/га, превышая средний стандарт на 2,4 ц/га, в Центральном регионе -30,9 ц/га. В Орловской области прибавка к стандарту Гонар составляет 6,7 ц/га при средней урожайности 54 ц/га. Максимальная урожайность 75,4 ц/га получена в Орловской области в 2003 г.
Агрохимическая характеристика почвы проводилась: Р2О5 (по Мачигину ГОСТ 26205-91) 99 мг/кг, К2О (по Мачигину 26205-91) 102 мг/кг, рН 5 (ГОСТ 26483-85), гумус по методу Тюрина в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213-91) -4,54. Почва серая лесная, среднесуглинистая. Общая площадь с учетом защитных полос - 450 м2. Предшественник ярового ячменя - яровая пшеница по черному пару. Семена всех вариантов, кроме контроля, перед посевом обрабатывались протравителем Скарлет.
Используемые пестициды по всем вариантам опыта: Инсектицид Залп, КЗ (250 г/л циперметрина) - 0,2 л/га (рабочей жидкости - 200 л/га). Гербицид Лорнет, ВР (300 г/л кпопиралида) - 0,2 л/га (р.ж. - 200 л/га).
Вспашка на глубину 23-25 см. Ранневесеннее боронование. Культивация предпосевная. Посев с нормой высева 5 млн. всхожих семян.
Изучалось влияние нового биологического препарата с защитно-стимулирующим свойством с рабочим названием Нигор++ на урожайные данные озимой пшеницы Московская 39 и ярового ячменя Атаман.
Обработку по вегетации проводили дважды опрыскиванием вегетирующих растений на фазе кущения и на фазе колошения: у ячменя 10.06.2021 кущение 02.07. - колошение; у пшеницы 11.05.2021 - кущение 12.06.колошение.
Фенологические наблюдения выполняли в фазы 2-3-го листа, кущения, выхода в трубку, колошения, цветения, молочной спелости и полной спелости зерна. Изучали морфофизиологические показатели и урожайные данные по вариантам:
1. Контроль - без обработки биопрепаратами (замачивание в воде);
2. Новый биостимулятор «Нигор++» (патент РФ №2463759) + экзометаболиты Trichoderma а^оЬшппеит ВКПМ F-1434 (0,01 мл/м2).
Результаты и обсуждение. На обеих культурах проводили фенологические наблюдения во все фазы онтогенеза, но в таблице 1 представлены данные, полученные на заключительной стадии наблюдений в период конца цветения и начала созревания.
Таблица 1- Морфометрические показатели озимой пшеницы под влиянием Нигор++ в фазе цветения-начала созревания__
Показатели Озимая пшеница Яровой ячмень
контроль Нигор++ контроль Нигор++
Узлы кущения 4,3 5,2 4,3 5,2
Высота растения, см. 60,0 62,0 50,0 52,0
Вес сырой массы, 1 раст./г. 28,20 30,20 23,23 24,83
Длина корня, мм. 73,25 77,60 11,2 11,6
Масса корня,10 раст/г. 21,23 24,12 12,3 12,6
Площадь листа, см2 20,51 24,87 7,69 8,97
Влажность листьев, % 65,46 75,48 59,23 62,65
Сахара, % 16,0 16,6 15,5 21,1
Из данных таблицы 1 следует, что под влиянием препарата на 20,93% увеличилось число узлов кущения у обеих культур, что должно, видимо, сказаться на показателях, формирующих урожай. Высота растений увеличивается на 3,3% - у озимой пшеницы и 4,0% - у ярового ячменя (рис. 1, 2). Вес сырой массы увеличился на 7,1% у обеих культур. Длина корня - на 5,9% - у озимой культуры и практически не изменилась у ярового ячменя. Соответственно масса корня у озимой пшеницы увеличилась на 11,36%, а у ярового ячменя всего на 2,44%. Площадь листьев у озимой пшеницы под влиянием Нигор++ увеличилась на 21,26%, а у ярового ячменя - на 16,64%. Количество ассимилятов при этом увеличилось у озимой культуры - на 3,75%, а у ярового ячменя - на 36,12%. Следовательно, Нигор++ влияет на повышение активности фотосинтетической деятельности.
Интересным и очень важным является установленный факт повышения обводненности листьев у обеих зерновых культур, при этом у озимой пшеницы она увеличилась на 15,31%, а у ярового ячменя - на 5,77%.
Рисунок 1 - Озимая пшеница в фазе колошения 17.06: 1 - контроль; 2 - Нигор++
Рисунок 2 - Яровой ячмень в фазе кущения17.06: 1 - контроль; 2 - Нигор++
При общем изменении климата на Земле, постоянных засухах в условиях глобального потепеления проблема сохранения влаги в растениях является весьма актуальной. Установлено [7], что применение биостимуляторов на различных растительных культурах увеличивает их стрессоустойчивость.
Исследования по влиянию биостимуляторов на зерновых культурах в условиях рискованного земледелия Российской Федерации позволяет разработать пути снижения негативного воздействия изменяющегося климата и получать стабильно высокие урожаи зерна.
В таблице 2 представлена характеристика озимой пшеницы и ярового ячменя по продуктивности и ее элементов под влиянием биостимулятора Нигор++.
Таблица 2- Характеристика озимой пшеницы и ярового ячменя по продуктивности и ее элементов под влиянием биостимулятора Нигор++_
Показатели Озимая пшеница Яровой ячмень
Контроль Нигор++ Контроль Нигор++
Длина колоса, мм 8,0 8,2 5,2 6,4
Количество растений на м2 233 285 475 535
Масса 10 колосьев, г 8,41 9,20 6,31 8,01
Число зерен в колосе, шт. 25,0 26,0 28,0 30,0
Масса 1000 семян, г. 40,1 40,2 43,1 43,3
Урожайность, ц/га 32,1 34,8 28,7 31,3
Из данных таблицы следует, что повышение урожайности зерна озимой пшеницы на 8,4% и ярового ячменя - на 9,1% связано с большей сохранностью растений на поле на 12,63-22,32%, увеличением массы колосьев на 9,4% - у озимой пшеницы и на 29,6% - у ярового ячменя, количества зерен в колосе соответственно у озимой пшеницы - на 4,0%, а у ярового ячменя - на 7,1% (рис. 3). Масса 1000 семян у озимой пшеницы и ярового ячменя практически не изменилась.
Рисунок 3 - Формирование колосьев ярового ячменя под влиянием препарата
Нигор ++ 14.07.21 г.
Повышение урожайности сельскохозяйственных культур под влиянием биостимуляторов отмечают многочисленные авторы. За 10 лет (2009-2019 гг.) было опубликовано более 700 научных статей о «биостимуляторах растений», в которых представлен массив морфо анатомических, биохимических, физиологических и молекулярных реакций растений, таких как повышение продуктивности сельскохозяйственных культур и повышение устойчивости к абиотическим стрессам [12].
Выводы 1. Новый биостимулятор Нигор++ положительно влияет на морфометрические и урожайные данные озимой пшеницы Московская 39 и ярового ячменя Атаман.
2. Установлено увеличение высоты растений, биомассы, развития более мощной корневой системы под влиянием биостимулятора Нигор++ Увеличение площади листьев привело к большему накоплению ассимилятов.
3. Под влиянием биостимулятора Нигор++ увеличивается влагоудерживающая способность зерновых культур, что можно связать с снижением воздействия негативных климатических изменений.
4. Повышение урожайности зерна озимой пшеницы на 8,4% и ярового ячменя на 9,1% связано с увеличением массы колосьев и количества зерен в колосе.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Алферов А.А. Эффективность применения биопрепаратов на яровой пшенице // Плодородие. 2017. № 5. С. 5-7.
2. Жученко В.И., Трухачев В.И. Системы земледелия Ставрополья: монография. Ставрополь: АГРУС, 2011. 842 с.
3. Завалин А.А. Биопрепараты, удобрения и урожай. М.: Изда-ВНИИА, 2015. 302 с.
4. Biostimulants in Plant Science: A Global Perspective / O.I. Yakhin, A.A. Lubyanov, I.A. Yakhin, P.H. Brown // Review article Front. Plant Sci. № 7. P. 2049. DOI: 10.3389/fpls.2016.02049.
5. Marine bioactive substances (IPA extract) improve foliar ion uptake and water stress tolerance in potted Vitis vinifera plants / S. Mancuso, E. Azzarello, S. Mugnai, X. Briand // Adv Hortic Sci. 2006. № 20 (2). P. 156-161.
6. Improving vegetable quality in controlled environments / Y. Rouphael [et al] // Sci. Hortic. 2018. № 234. P. 275-289. DOI: 10.1016/j.scienta.2018.02.033.
7. Plant biostimulants:physiological responses induced by protein hydrolyzed-based products andhumic substances in plant metabolism / S. Nardi, D. Pizzeghello, M. Schiavon, A. Ertani // Sci. Agric. 2016. № 73. P. 18-23. DOI: 10.1590/0103-9016-2015-0006.
REFERENCE
1. Alferov A.A. Effektivnost primeneniya biopreparatov na yarovoy pshenitse // Plodorodie. 2017. № 5. S. 5-7.
2. Zhuchenko V.I., Trukhachev V.I. Sistemy zemledeliya Stavropolya: monografiya. Stavropol: AGRUS, 2011. 842 s.
3. Zavalin A.A. Biopreparaty, udobreniya i urozhay. M.: Izda-VNIIA, 2015. 302 s.
4. Biostimulants in Plant Science: A Global Perspective / O.I. Yakhin, A.A. Lubyanov, I.A. Yakhin, P.H. Brown // Review article Front. Plant Sci. № 7. P. 2049. DOI: 10.3389/fpls.2016.02049.
5. Marine bioactive substances (IPA extract) improve foliar ion uptake and water stress tolerance in potted Vitis vinifera plants / S. Mancuso, E. Azzarello, S. Mugnai, X. Briand // Adv Hortic Sci. 2006. № 20 (2). P. 156-161.
6. Improving vegetable quality in controlled environments / Y. Rouphael [et al] // Sci. Hortic. 2018. № 234. P. 275-289. DOI: 10.1016/j.scienta.2018.02.033.
7. Plant biostimulants:physiological responses induced by protein hydrolyzed-based products andhumic substances in plant metabolism / S. Nardi, D. Pizzeghello, M. Schiavon, A. Ertani // Sci. Agric. 2016. № 73. P. 18-23. DOI: 10.1590/0103-9016-2015-0006.
