CC BY
16
УДК / UDC 633.16:581.19:631.811.98
ИЗУЧЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ АНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМЫ РАСТЕНИЙ ЯЧМЕНЯ ПОД ДЕЙСТВИЕМ НОВОГО БИОПРЕПАРАТА И МИКРОУДОБРЕНИЙ
STUDYING THE INDICATORS OF THE ANTIOXIDANT SYSTEM OF PLANTS OF BARLEY UNDER THE ACTION OF NEW BIOLOGIES AND MICROELEMENTS
Павловская H.E., доктор биологический 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 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: i-gagarina@list.ru
На сегодняшний день приоритетной задачей сельскохозяйственного производства является получение высоких урожаев экологически чистой продукции. Все большую популярность приобретает такой вариант решения этой проблемы, как использование биопрепаратов, изготовленных на основе компонентов клеток и биологически активных веществ, а также микроудобрения. Измерение показателей антиоксидантной системы в процессе вегетации позволяет осуществлять своевременную обработку растений ячменя биопрепаратами. Установлено, что применение нового биопрепарата и микроудобрений «Нанокремний» и «Нанокремний + бор» позволяет добиться высоких результатов. В полевых опытах выявлено положительное влияние биопрепарата на основе биофлавоноидов и микроудобрения «Нанокремний» и «Нанокремний + Бор» на показатели антиоксидантной системы. Антибактериальные и антигрибковые свойства биофлавоноидов защищают растения от возбудителей различных инфекционных болезней. Биофлавоноиды гречихи предохраняют растения от стрессовых воздействий окружающей среды, в результате которых образуются свободные радикалы, нарушающие процессы жизнедеятельности клеток. Накопление кремния в проводящих сосудах вызывает повышение механической прочности тканей. Кремний необходим для нормального роста и развития надземных органов и корневой системы растений. Оптимизация кремниего питания растений приводит к повышению фотосинтетической активности. В связи с этим, было целесообразно определить кратность воздействие исследуемого биопрепарата и микроудобрений на урожайность ячменя. Полученными данными подтвержден широкий спектр действия нового биопрепарата и микроудобрений, в том числе их участии в защитных механизмах растений, иммуностимулирующем и координирующем действии на рост и развитие растений. А самое главное - влияние на качество сельскохозяйственной продукции, использование которого позволяет получать экологически безопасную продукцию и прибавку урожайности на 15-17%. Ключевые слова: антиоксидантная система, регуляторы роста, пероксидаза, каталаза, биопрепарат, микроудобрение, ячмень.
Today the priority task of the agricultural production is obtaining high yields of environmentally friendly products. Such a solution of this problem as usage of biologies, made on the basis of cell components and biologically active substances and micronutrients is getting more popular. The measurement of the antioxidant system during the growing season allows treating barley with biologies. The application of new biologies and micronutrients "Nanokremnij" and "Nanokremnij + Bor" allows to achieve high results. Field experiments revealed the positive effect of a biological product based on bioflavonoids and micronutrients "Nanokremnij" and "Nanokremnij + Bor" on
indicators of the antioxidant system. Antibacterial and antifungal properties of bioflavonoids protect plants from pathogens of various infectious diseases. Buckwheat bioflavonoids protect plants from stressful environmental influence, resulting in the formation of free radicals that violate the vital processes of cells. The accumulation of silicon in conductive vessels causes an increase in the mechanical strength of the tissue. Silicon is essential for normal growth and development of aerial organs and the root system of plants. Optimization of silicon nutrition of plants leads to higher photosynthetic activity. In this regard, it is expedient to determine the multiplicity of the effects of the investigated biologies and micronutrients on yield of barley. The data obtained confirmed the wide range of the new biologies, and micronutrients, including their involvement in the protective mechanisms of plants, immunestimulating and coordinating action on the growth and development of plants. And the most important is the influence on the quality of agricultural products the usage of which allows to obtain ecologically safe products and yield increase by 15-17%. Key words: antioxidant system, plant growth regulators, peroxidase, catalase, biopesticide, fertilizer, barley.
Введение. Увеличение производства зерна является ключевой проблемой в развитии сельского хозяйства России. Оно должно достигаться не путем расширения посевных площадей, а в основном, за счет увеличения урожайности. Особое значение придается увеличению производства ячменя как основной фуражной, продовольственной и технической культуры. Разностороннее использование зерна ячменя определяет его важное значение в зерновом балансе России. Зерно ячменя используется, преимущественно, в комбикормовой промышленности и пивоварении. Получение необходимого количества и качества зерна может быть достигнуто только при освоении сельхозтоваропроизводителями эффективных агротехнологий выращивания зерновых культур [3, 5].
Интенсификация и химизация земледелия нарушает оптимальную естественную среду существования растений, приводит к снижению их устойчивости к неблагоприятным факторам, заболеваниям и гибели растения в целом. Получение безопасной и экологически чистой продукции представляется возможным при использовании биологических средств защиты растений, обладающих одновременно защитными и рост стимулирующими свойствами [1, 2, 7]. Препараты, созданные на основе природных компонентов, в частности биофлавоноидов, имеют пролонгированное действие, однако регулярный контроль показателей антиоксидантной системы позволяет отслеживать биохимические изменения в растениях, которые могут привести к снижению урожайности или гибели посевов [6]. Биофлавоноиды считают одними из наиболее значимых антиоксидантов, антиоксидантная активность которых возрастает в присутствии аскорбиновой кислоты. Другой причиной высокой антиоксидантной активности флавоноидов, может быть их ингибирующая активность ряда ферментов, включая гидролазы [4].
Наряду с предпосевной обработкой, зачастую требуется однократная или же двукратная обработка вегетирующих растений, что приводит к получению максимального результата и сглаживает влияние климатических факторов и погодных условий, особенно в неблагоприятные для растениеводства годы.
Цель исследований - изучение показателей антиоксидантной системы растений ячменя под действием нового биопрепарата и микроудобрений «Нанокремний» и «Нанокремний + Бор».
Условия, материалы и методы. Экспериментальные исследования проводились в Орловском региональном биотехнологическом центре сельскохозяйственных растений ФГБОУ ВО Орловский ГАУ. Оценка биологической и хозяйственной эффективности применения нового
биопрепарата и микроудобрений «Нанокремний» и «Нанокремний + Бор». проводилась путём закладки полевых опытов на опытном поле НОПЦ «Интеграция» в 2018 году.
В работе использовали стандартные методы физико-химического анализа и методики проведения полевого опыта. Полученные результаты исследований обрабатывали с использованием методов математической статистики.
Активность фермента пероксидазы определяли колориметрическим методом. Для определения активности каталазы была использована методика, основанная на измерении объема выделившегося кислорода после прибавления к водному экстракту каталазы перекиси водорода.
Для исследования использовали сорта ячменя «Суздалец». Активность ферментов исследовали в фазу кущения и фазу колошения.
Проведена предпосевная обработка семян ячменя новым биопрепаратом (патент на изобретение № 24663759 зарегистрирован 20.10 2012 г) на основе биофловоноидов гречихи в концентрации 10-4% и микроудобрениями «Нанокремний» и «Нанокремний + бор». Контролем служили семена, необработанные и семена, обработанные промышленным пестицидом «Винцит, КС» и «Мивал-Агро».
Результаты и обсуждение. Изучали активность показателей антиоксидантной системы. В начальный период развития активность ферментов показывает наглядно формирование устойчивого иммунного ответа на предпосевную обработку. На протяжении трех суток мы наблюдаем неуклонный рост активности фермента пероксидаза. Самая низкая активность ферментов у варианта без обработки. Высокая активность фермента в проростках ячменя обработанных новым биопрепаратом и микроудобрениями «Нанокремний», «Нанокремний +Бор» до 15,2 у.е. (рис. 1).
11-е сутки 13-и сутки 15-е сутки
Контрольбез Контроль(«Мивал- Контроль(«Винцит, Биопрепарата, обработки Агро») КС»}
'10- Микроудобрение Микроудобрение «Нанокремний» аНанокремний+Бор»
Рисунок 1 - Активность пероксидазы в проростках ячменя (всходы)
При этом активность фермента каталазы снижается по всем вариантам исследования (рис. 2).
Рисунок 2 - Активность каталазы в проростках ячменя (всходы)
Далее в фазу кущения также проведены исследования показателей антиоксидантной системы. Выявлен незначительный рост активности ферментов пероксидазы по всем вариантам исследования (рис. 3). Снижение активности фермента каталазы, также незначительное (рис 4).
Рисунок 3 - Активность пероксидазы в растениях ячменя (фаза кущения)
Контроль без Контроль («Мивал- Контроль («Винцит, Биопрепарат №1, Микроудобрение Микроудобрение обработки Arpo») КС») 10-4% йНанокремний» «Нанокремний+Бор»
Рисунок 4 - Активность каталазы в растениях ячменя (фаза кущения)
Для активизации роста была проведена обработка новым биопрепаратом и микроудобрениями методом опрыскивания. Ростовые показатели у ячменя, обработанного в фазу кущения значительно повысились.
В фазу колошения также проведены биохимические исследования антиоксидантной системы, которые, явились показанием для вторичной обработки вегетирующих растений ячменя методом опрыскивания. На рисунке 5 представлена активность пероксидазы в растениях ячменя. На рисунке 6 представлена активность каталазы в растениях ячменя.
Рисунок 5 - Активность пероксидазы в растениях ячменя (фаза колошения)
Рисунок 6 - Активность каталазы в растениях ячменя (фаза колошения)
На основании проведенных анализов можно сделать вывод, что использование биопрепарата и микроудобрений способствует активизации ферментов антиоксидантной системы. Таким образом, проведенные мероприятия, позволяют увеличить продуктивность зерновых культуры и получить при этом экологически безопасную продукцию.
Выводы. При возделывании ячменя с применением нового биопрепарата и микроудобрениями «Нанокремний», «Нанокремний +Бор» требуется проведение предпосевной обработки и 2-х кратное опрыскивание в фазу кущения и колошения, что позволяет достичь прибавку урожайности в среднем на 15,6% в сравнении с контролем без обработки.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Асмангулян А.А. Исследование соотношения интегральных и специфических реакций организма при оценке риска воздействия регуляторов роста растений // 2-й съезд токсикологов России: тезисы докладов. М.: МЗ РФ, РАМН, BOOT, 2003. С. 56-57.
2. Влияние фунгицидов и природных факторов на микробиоту корневой системы и почвы / Лавринова В.А. [и др.] // Вестник аграрной науки. 2018. № 2 (71). С. 12-18.
3. Грунская В.П., Тулинова Е.А., Коломейченко В.В. Влияние микробиологического удобрения Метилотрофин на урожайность и качество озимой пшеницы // Вестник аграрной науки. 2018. № 2 (71). С. 3-11.
4. Кемечева М.Х. Роль кремниевых удобрений в повышении продуктивности риса на луговых почвах левобережья р. Кубани: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. Майкоп, 2003. 22 с.
5. Pavlovskaya N.E., Gagarina I.N. Innovative approach to protein componrnts use in biotechnology // Vestnik OGAU. 2008. №1 (10). P. 36-38.
6. Патент № 2372763 (РФ), МПК A01C100, A01C106. Средство для предпосевной обработки семян гороха / Н.Е. Павловская, И.Н. Гагарина, В.В. Роговин, Г.А. Борзенкова, В.М. Муштакова, В.А. Фомина; патентообладатель Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Орловский государственный аграрный университет». № 2008108124/13; заявл. 03.03.2008; опубл. 20.11.2009. Бюл. № 32. 11 с.
7. Сидакова М.С. Влияние удобрений и биопрепаратов на урожайность и качество зерна ячменя на черноземе обыкновенном: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. Нальчик, 2005. 20 с.
