Исследование нивелирующего влияния биологически активных Se-содержащих веществ на показатели продуктивности ячменя в Пугачевском районе Саратовской области Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

УДК 502:614.448:546.817:633.16

Е.А. Голубева, аспирант ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова»

ИССЛЕДОВАНИЕ НИВЕЛИРУЮЩЕГО ВЛИЯНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ 8е-СОДЕРЖАЩИХ ВЕЩЕСТВ НА ПОКАЗАТЕЛИ ПРОДУКТИВНОСТИ ЯЧМЕНЯ В ПУГАЧЕВСКОМ РАЙОНЕ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Изучено действие БАВ, ионов РЬ +, а также систем БАВ + РЬ2+ на всхожесть, прохождение этапов органогенеза, формирование площади листовой поверхности, фотосинтетический потенциал и структуру урожайности. Ключевые слова: селенсодержащие биологически активные вещества, стимуляторы1 роста, ячмень Донецкий 8, продуктивность !чмен!, протекторна! роль

селенсодержащих БАВ, тяжелыге металлы1 (свинец).

Современный уровень агропромышленного производства связан с применением пестицидов широкого спектра действия при выращивании всех зерновых и овощных культур. Это вызывает ряд экологических проблем и снижает качество продукции. Одним и( главных направлений ра(вития сельского хо(яйства является совершенствование применяемых в настоящее время интенсивных технологий во(делывания сельскохо(яйственных культур. При осуществлении этой задачи важная роль отводится химической регуляции роста семян. Интерес представляют биологически активные вещества (БАВ), растворы которых, применяемые в ни(ких концентрациях, исполь(уются при предпосевной обработке семян. Процесс применения таких препаратов технологически прост, а исполь(ование их в малых до(ах снижает во(действие на окружающую среду.

В последние годы на овощах пока(ано, что некоторые БАВ снижают токсическое действие тяжелых металлов (Лукаткин, 2003). Однако влияние 8е-содержащих регуляторов роста и других химических веществ на снижение негативного действия токсичных металлов на растения и(учено недостаточно.

Целью настоящей работы явилось исследование протекторной роли 8е-содержащих БАВ по отношению к свинцу. Для решения поставленной цели изучали действие БАВ, ионов РЬ2+, а также систем БАВ + РЬ2+ на показатели:

- всхожесть;

- прохождение этапов органогенеза;

- формирование площади листовой поверхности;

- фотосинтетический потенциал;

- структуру урожайности.

Материал и методика исследования

Объектом изучения явился яровой ячмень сорта Донецкий 8. Исследования проводили на растениях, выращиваемых в полевых мелкоделяночных опытах зернового севооборота СПК «Преображенское-2001» Пугачевского района Саратовской области. В качестве БАВ исполь(ованы препараты (таблица 1), впервые синте(ированные на кафедре органической и биоорганической химии Саратовского

Государственного университета им. Н.Г.

Чернышевского.

To reach the target we studied the influence of BAS, Pb2+ions and also the BAS + Pb2+ systems on the following characteristics: germinating ability, organogenesis stages transfer, leaf surface area formation, photosynthetic potential and yield structure.

Key words: biologically active substances (BAS) with selenium content, growth factors, barley Donetsk 8, barley efficiency, and protection role of the selenium content BAS, heavy metals (plumbum).

T аблица 1 - Исследуемые БАВ

CH3-(CH2)3-( CH2- CH= CH)4-(CH2)3 COOC2H5 этиловый эфир цис-5,8,11,14-эйкозатетраено-вой кислоты Иммуно цитофит (ИМ )

Çe Нз—( °СНз) 2 Se* ''Ph l(_JJ Cl°4~ перхлорат -2-фенил-4- (2,4-диметоксифенил)-7,8-бензо-5,6-дигидроселенохро мили* пхсх

Ph Ph П C1 2-(п-хлорфенил)- 4-фенил-7,8- бензо-5,6- дигидроселенохро мен сх

Стандартом являлся используемый в практике сельского хозяйства стимулятор роста и развития растений иммуноцитофит (ИМ), контролем служила вода. Семена обрабатывали водной суспензией БАВ с концентрацией вещества 10-4%, замачивая их пред посевом на 24 часа. Использовали растворы нитрата свинца (II), размах варьирования концентраций от 10" 6% до 10"3%.

Результаты исследования

Исследования протекторной роли биологически активных веществ (БАВ), в частности 8е-содержащих гетероциклических соединений по отношению к свинцу (II), проводились в течение трех лет (20062008 гг.).

Первым этапом научного исследования явилось изучение влияния БАВ, ионов РЬ+2 и их сочетаний на всхожесть ячменя. Анали( полученных данных позволил сделать следующие выводы: при

использовании растворов РЬ+2 увеличение

концентрации привело к снижению энергии прорастания и всхожести ячменя, варианты 5-6. Иммуноцитофит способствовал увеличению энергии прорастания на 3% и на 10,2% повысил всхожесть ячменя (а три года исследования. Сочетания БАВ + РЬ+2 во всех случаях нивелировало отрицательное влияние токсиканта на 2-7% и8 - 14% соответственно (рис. 1).

варианты

Рисунок 1 - Энергия прорастания ячменя 2006-2008 гг. (среднее значение)

Следующим этапом было изучено влияние

препаратов на прохождение этапов органогенеза и за вегетационный период в целом, данные за три года исследования (рис. 2). При обработке семян растворами БАВ мы наблюдали у растений более раннее прохождение основных этапов органогенеза и сокращение вегетационного периода по сравнению с контролем.

—Х-——х-"—X:...

100 80 ^ 60 £ 40 20

0 1 23456789 10 11 12

варианты

всходы кущение —А—выход в трубку

■-Х-- колошение —— МВС_—вегетация__

Рисунок 2 - Влияние БАВ, ионов свинца(ІІ) и их сочетаний на период вегетативного ячменя 2006-2008 г.

Применение предпосевной обработки ячменя сочетаниями БАВ+РЬ+2 способствовало

нивелированию негативного действия ионов РЬ+2.

Третьим этапом исследования явилось изучение влияния данных препаратов на формирование площади листовой поверхности. Применение БАВ способствовало нивелированию негативного действия ионов свинца и увеличению площади листовой поверхности на 5-20% по сравнению с контролем.

Г“

п 1 П п п

. , I , , I |_| I I I 1 1 1 2 3 4 із 6 7 8 9 10 11 12

От площади листьев напрямую зависит фотосинтетический потенциал (ФП). Из литературы известно (Пшибытько и др., 2004), что

фотосинтетический потенциал и(меняется в стадии фенофа( и влияет на устойчивость растения к действию различных стрессовых факторов. Влияние БАВ, ионов свинца(ІІ) и их сочетаний на фотосинтетический потенциал (а период вегетации ока(алось аналогичным их влиянию на площадь листовой поверхности:

- растворы БАВ, использованные в «чистом» виде, повысили фотосинтетический потенциал растений по сравнению с контрольным вариантом на 15 - 38 %. Наилучший эффект получен от применения препарата ПСХП.

- растворы РЬ^03)2 во всех концентрациях свинца в течение периода вегетации негативно ска(ались на фотосинтетическом потенциале, способствовали его снижению на 12 - 25 %.

- нивелирование токсического действия наблюдалось на всех вариантах сочетания БАВ и ионов свинца (II), установлено превышение контроля в вариантах 9 - 12 составило 8 - 38%.

Промышленный препарат иммуноцитофит проявил себя на уровне контроля и не(начительно нивелировал действие ионов свинца(ІІ) (рис. 4). Следует отметить, что наибольший эффект нивелирования негативного действия ионов свинца получен при использовании препарата ПСХП.

Одним из важных показателей продуктивности ячменя является озерненность колоса. Нами исследовано и(менение о(ерненности колоса под влиянием предпосевной обработки растворами БАВ, РЬ2+ и их сочетаний в вегетационные периоды 20062008. Число зерен в колосе во всех вариантах опытов колебалось от 18 шт. до 27,19 шт. В варианте с иммуноцитофитом - 27,19 шт. При использовании БАВ значение данного показателя изменилось от 23,0 шт. (препарат СХ) до 27 шт. (препарат ПХСХ).

2 150 с;

& 100 ^

О 50 * 0° -50 ^

варианты

Рисунок 3 - Влияние БАВ на площадь листовой поверхности за вегетационный период 2006-2008 гг.

Сравнение протекторного действия исследуемых БАВ на площадь листьев по(воляет выделить препарат ПСХП как наиболее эффективный. При замачивании семян в растворах ПСХП в сочетании с РЬ+2 ра(личных концентраций негативное во(действие свинца снижается, площадь листьев увеличивается за весь вегетационный период на 20 - 84 % (рис. 3).

Промышленный препарат иммуноцитофит в чистом виде повысил площадь листовой поверхности на 2030%, а в сочетании с ра(личными концентрациями ионов свинца(11) нивелирующего действия не показал.

30

т 20 “ 10

3 0 ¡2 -10

-20

К

_ ■ 1 СУ-О-В-

/ ^

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

дней/га

Рисунок 4 - Влияние БАВ, ионов свинца и их сочетаний на фотосинтетический потенциал ярового ячменя за период вегетации

Результаты определения длины колоса показали, что она в контроле колебалась от 8,5 см до 9,0 см (табл. 2). В варианте с иммуноцитофитом (стандарт) она достигала значений 9,2 - 9,5 см. Применение БАВ в «чистом» виде способствовало росту колоса до 11,5 см в 2007 г. и в среднем (а три года до 11,1 см. Обработка семенного материала «чистыми» растворами нитрата свинца (ІІ) способствовала уменьшению длины колоса до 5,9 - 7,2 см (69,4% -84,7%). Сочетания БАВ + РЬ+2 нивелировали негативное действие ионов свинца (ІІ), длина колоса

колебалась от 8,7 (ИМ + РЬ+2 • 10-5) до 9,5 (ПХСХ + РЬ+2 • 10-5). В среднем за три года наилучший эффект получен при использовании препарата ПХСХ - длина колоса колебалась от 8,9 см до 9,5 см (2,4%-11,8% по отношению к контролю).

Влияние БАВ, ионов свинца (II), и их сочетаний на количество продуктивных стеблей ячменя сорта Донецкий 8 выглядит следующим образом. В контроле количество продуктивных стеблей составило около 1256,5 шт./м2. При использовании стандарта количество стеблей составило 1580,0 шт./м2.

Таблица 2 - Влияние БАВ, ионов РЬ2+ и их сочетаний на элементы структуры урожайности

Вариант Урожайность, т/га Кол-во продуктивных стеблей, шт/м2 Число зерен в колосе, шт. Масса зерна с колоса, г Масса 1000 (ерен, г Длина колоса, см

1 1,37 5 18 0,945 52,5 8,5

2 1,48 5 19 1,021 58,43 9,2

3 1,91 6 23 1,329 65,43 10,7

4 2,11 6 27 1,617 66,68 11,5

5 0,31 3 7 0,352 35,18 5,9

6 0,41 3 9 0,463 37,8 7,2

7 0,54 3 12 0,624 58,8 8,5

8 0,91 4 15 0,788 59,85 8,7

9 1,00 4 16 0,865 61,27 8,4

10 1,08 4 17 0,928 62,06 8,1

11 1,15 4 18 0,992 63,79 9,5

12 1,53 5 19 1,057 64,42 8,9

Таблица 3 - Влияние БАВ, ионов (II) и их сочетаний на количество продуктивных стеблей ярового ячменя сорта Донецкий 8

№ Количество зерен в главном колосе Количество зерен в боковых колосьях (в пересчете на 1 колос)

штук 2 ч ^ £ § штук 2 ч ^ £ §

20062008 гг. 20062008 гг.

1 18 100 10 100

2 19 106 11 110

3 23 127 12 120

4 27 150 13 130

5 7 39 4 40

6 9 50 6 60

7 15 83 7 70

8 12 67 8 80

9 16 89 8 80

10 17 94 9 90

11 18 100 8 80

12 19 108 9 90

Обработка семенного материала «чистыми» растворами БАВ привела к увеличению количества продуктивных стеблей по сравнению с контролем в среднем за три года на 46-52%. Обработка семян растворами нитрата свинца (II) высокой концентрации негативно сказалась на количестве продуктивных стеблей, снизив данный показатель на 42%. Низкая концентрация оказала небольшое стимулирующее действие и повысила количество стеблей в среднем на 8,2% по сравнению с контролем. Применение сочетаний БАВ + РЬ+2 способствовало увеличению стеблей в среднем до 1556,5 шт./м2. Наилучшим оказался препарат ПХСХ, повысив значение изучаемого показателя на 49%.

Определение среднего числа зерен в колосе в течение 2006-2008 гг. показало, что в контроле оно составило 18 шт. (табл. 3).

В варианте с иммуноцитофитом и другими БАВ -19 - 27 шт. Применение «чистых» растворов нитрата свинца (II) способствовало снижению числа зерен в колосе до 7 -9 шт. (39% - 50%). Сочетание БАВ + РЬ+2 способствовали нивелированию токсического действия токсиканта и увеличению количества зерен в колосе до 15 - 19 шт. (83% - 109%). Применение чистых БАВ способствовало увеличению числа зерен в главном колосе на 27,8 - 50%, а в боковых - 20 -30% по отношению к контролю.

Наибольшее количество зерен в колосе сформировалось при обработке семенного материала препаратом ПХСХ, что отразилось на массе 1000 зерен. Детальный анализ данных по массе зерна с колоса и массе 1000 зерен, полученных в результате полевых исследований, показал, что применение растворов нитрата свинца (II) негативно сказывается на растениях и способствует снижению этих показателей на 18 - 33% по сравнению с контролем. Применение БАВ в комплексах со свинцом способствует не только нивелированию негативного действия свинца, но и увеличению данных показателей на 12 - 27% (рис. 5).

о

о

о

50

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

вариант

Рисунок 5 - Влияние БАВ, ионов РЬ+ и их сочетаний на массу 1000 зерен

Анализ результатов полевого эксперимента показал, что обработка семенного материала растворами изучаемых препаратов сказалась на урожайности ячменя сорта Донецкий 8 (рис. 6).

2,5 Л

-н 2

н 1,5‘ о О . гл П ■

I 1 >5 пз _ в П П П

Я 0,5 о Си п п П

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 варианты

Рисунок 6 - Влияние БАВ, ионов РЬ+ и их сочетаний на урожайность ячменя

0

Так в контроле она составила 1,4 т/га. Урожайность в результате обработки растворами «чистых» биологически активных веществ колебалась с 1,5 т/га до 2,1 т/га (7% - 50%). Обработка семян растворами нитрата свинца негативно сказалось на урожайности и составила 0,3 т/га - 0,4 т/га (21% -29%). Замачивание семенного материала в растворах БАВ + РЬ+2 во всех случаях способствовало нивелированию негативного действия токсиканта на урожайность. Так препарат иммуноцитофит (стандарт) способствовал прибавки по сравнению с контролем на 0,2 т/га - 0,5 т/га (14% - 36%). Препарат СХ снизил негативное действие свинца и повысил урожайность на 0,37 т/га - 0,54 т/га (26% - 39%). Наилучший нивелирующий эффект получен при использовании препарата ПХСХ, способствовавшего получению 0,69 т/га - 0,81 т/га прибавки.

Выводы и рекомендации

Таким образом, проведенное нами исследование показало, что все изученные БАВ не только полностью нивелируют отрицательное влияние ионов свинца при выращивании ячменя на загрязненных территориях, но и увеличивает урожайность на 711%. Наибольшая эффективность наблюдалась при использовании перхлората -2-фенил-4-(2,4-

диметоксифенил)-7,8-бензо-5,6-

дигидроселенохромилия (ПХСХ). Результаты полевых исследований свидетельствуют о том, что

предпосевная обработка семян ячменя и(учаемыми синтетическими регуляторами роста является эффективным приёмом повышения их урожайности в Нижнем Поволжье.

С достаточной степенью уверенности можно прогнозировать успешное применение для этих целей 8е-содержащих БАВ.

Благодарности Автор выражает благодарность научному руководителю д.х.н., профессору Гусаковой Наталии Николаевне и д.х.н., профессору кафедры1 «Органическая и

биоорганическая химия» ГОУ ВПО «Саратовский ГУ им. Н.Г. Черны1шевского» Федотовой Ольге Васильевне, предоставившей БАВ для исследования.

Литература

1. Лукаткин, А.С. Протекторная роль обработки тидиа(уроном проростков огурца при действии тяжелых металлов и охлаждения/ А.С.Лукаткин, Д.И.Башмаков, И.В.Кипайкина.// Физиология растений, Т. 50, № 3, 2003, С. 346 - 348.

2. Пшыбытько, Н.Л. Состояние фонда хлорофилловых пигментов в проростках ячменя ра(ного во(раста в условиях теплового шока и водного дефицита/ Н.Л.Пшыбытько, Д.И.Башмаков, Н.Б.Жаворонкова, Н.Б.Кабашникова.//Физиология растений, Т.51, № 1, 2004, С.20.

УДК:633.11:631.5

А.Ф. Мельник, кандидат сельскохозяйственных наук Б.С. Кондрашин, кандидат сельскохозяйственных наук ФГОУ ВПО Орел гау Н.И. Митюшкин, главный агроном СПК «Русь» Знаменского района Орловской области

ВЛИЯНИЕ ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ НА УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА ОЗИМОЙ

ПШЕНИЦЫ

Установлено, что урожайность и качество зерна зависит от внедрения новых ресурсосберегающих адаптивных технологий. Приводятся данные по урожайности и качеству зерна, полученные по различным предшественникам в условиях хозяйства.

Ключевы1е слова: озимая пшеница, урожайность, качество зерна, предшественник.

Стратегические преимущества ра(вития(ернового хозяйства в России обусловлены первостепенной (начимостью прои(водства (ерна в обеспечении национальной бе(опасности, а также во(можностью с наибольшей эффективностью исполь(овать ра(нообра(ные местные почвенно-климатические ресурсы [1].

В России о(имая пшеница является основной продовольственной культурой. Ежегодно ее высевают на площади 8 - 11 млн. га.

Орловская область входит в состав Центральночерноземного региона (ЦЧР), который является одним и( основных прои(водителей о(имой пшеницы в Российской Федерации. Площади ее посева в регионе (анимают более 1 млн. га, в т.ч. Орловской области - более 300 тыс. га.

Ра(витие АПК области осуществляется главным обра(ом (а счет освоения инновационных технологий на основе привлечения частных инвестиций в отрасль [2].

Productivity and quality of grain of a winter wheat depends on introduction new adaptive technologies. In article is represented data on productivity and quality the grains which received on various predecessors in the conditions of an economy.

Key words: winter wheat, productivity, quality of grain, predecessor.

На полях Орловщины внедряются новые ресурсосберегающие адаптивные технологии, позволяющие получать стабильные урожаи в сложных погодных условиях. За последние пять лет ее урожайность в среднем достигла уровня 3,0 т/га. Согласно проведенным математическим расчетам, она будет неуклонно повышаться (рис.1.).

В современных условиях на продовольственном рынке особую (начимость имеет получение качественного зерна озимой пшеницы. Вопрос, свя(анный с получением качественного продовольственного (ерна на Орловщине до конца не решен. Многие хозяйства получают зерно с содержанием массовой доли клейковины на уровне 19-22%, что соответствует лишь 4 классу государственного стандарта и соответственно, реализуется по низкой закупочной цене.