CC BY
21
УДК 633.11:631.559:581.1
МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И УРОЖАЙНОСТЬ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ ПРИ НЕКОРНЕВОЙ ОБРАБОТКЕ
ХЕЛАТНЫМИ МИКРОУДОБРЕНИЯМИ
В.М. Пахомова, д.б.н., Е.К. Бунтукова, к.б.н., Н.А. Кузнецова, Н.М. Фомина, Р.Н. Хабиров
Кафедра ботаники и физиологии растений (e-mail: pahomova@mail.ru)
Установлено, что увеличение урожайности яровой пшеницы под влиянием некорневых обработок хелатными микроудобрениями ЖУСС-2 и ЖУСС-4 обусловлено активизацией фотосинтетической и поглотительной деятельности, повышением устойчивости, оптимизацией водного обмена, а также стабилизацией мембранного аппарата клеток.
Ключевые слова: пшеница, хелатные комплексные микроудобрения, урожайность, функциональное состояние, спектр запасных белков, устойчивость.
Morpho-functional characteristic and yield of spring wheat at non-root top-dressing by chelating microfertilizers
It was established that spring wheat productivity increase under influence of foliar treatments by chelating microfertilizers LFC-2 and LFC-4 were responsible for intensification of photo synthetic processes and absorbing capacity, increase of protective reactions, optimization of water exchange and also cell membrane stabilization.
Keywords: wheat, chelating complex microfertilizers, yield, functionality, sustainability, albumin content.
Многочисленные опыты на различных культурах показали положительное влияние хелатных микроудобрений марки ЖУСС на продукционные процессы и урожайность сельскохозяйственных растений [1, 2]. Однако остается мало исследованным вопрос о физиолого-биохимических механизмах этого действия, что и стало целью данной работы.
Объект исследования - яровая пшеница сортов Люба (2005 г.) и МиС (2006-2008 гг.). Полевые опыты проведены на полях Учхоза КазГАУ на серой лесной почве среднесуглинистого механического состава. Технология возделывания яровой пшеницы общепринятая для данной зоны. Предшественник - озимая рожь. В качестве минерального удобрения использовали нитроаммофоску (16 : 16 : 16) в дозе по физической массе 375 кг/га. Посев проводили рядовым способом сеялкой СН-16 на глубину 5-6 см с нормой высева 6 млн. всхожих семян на 1 га. Урожай убирали прямым комбайнированием «Сампо-500». Урожайность учитывали путем поделяночного обмолота с пересчетом на 100% чистоту и стандартную влажность. Учетная площадь контрольного и опытного вариантов составляла по 25 м2 в 4-х повторностях.
Агрохимическая характеристика почвы опытного участка: рНкс1 5,4; содержание Р2О5 в среднем 276,3 мг/кг, К2О 98,7 мг/кг, аммонийного азота 7,8 мг/кг, нитратного азота 29,4 мг/кг, гумуса 3,3%.
Хелатное комплексное микроудобрение ЖУСС-2 содержит Си 32-40 г/л, Мо 14-22 г/л, моноэтаноламин 170-200 г/л, рН 10-11. ЖУСС-4 содержит Бе 40 г/л, моноэтаноламин 250-270 г/л, лимонную кислоту 166 г/л; рН 7-10.
Схема полевых опытов: 1 вариант - без обработки; 2 - однократное опрыскивание 0,1% раствором Си, Мо-ЖУСС-2 или 0,1% раствором ЖУСС-4 в фазе кущения (концентрация, рекомендованная для производства); 3 -двукратное опрыскивание в фазах кущения и выхода в трубку; 4 - трехкратное опрыскивание в фазах кущения, выхода в трубку и колошения-цветения. Расход ЖУСС-2 и ЖУСС-4 составил 1,5 л/га.
Интенсивность транспирации срезанных листьев определяли методом Иванова (цит. по Н.Н. Третьякову и др., 2003) в полевых условиях по количеству воды, испарившейся с единицы листовой поверхности в единицу времени. Общее содержание воды в листьях определяли весовым методом после их высушивания при 105 0С в течение 5 часов; водоудерживающую способность - методом «завядания» по Арланду (цит. по Н.Н. Третьякову и др., 2003). Выделение запасных белков зерна пшеницы сорта Люба и изучение их электрофоретического спектра определяли по методике В.Г. Конарева (2000). В полевом опыте устойчивость к полеганию оценивали методом Ат-кинса-Кокостелева (цит. по Н.А. Ламан, С.А. Каллер, 1988) по отношению массы трех нижних междоузлий к их длине; засухоустойчивость - по коэффициенту реализации колоса (КРК), характеризующему увеличение массы колоса в период от цветения до восковой спелости [3].
Схема модельного опыта: семена пшеницы замачивали 1 сутки в водопроводной воде и затем высевали на стекло, покрытое влажной марлей и помещенное в кювету с 0,25 мМ СаС12. Проростки выращивали при 25-26°С и освещенности 10 000 лк. Опрыскивали 6-дневные проростки. Расход препарата аналогичен расходу в полевом опыте. Анализировали 7-10 дневные проростки.
Истинный фотосинтез листьев (при освещении 10 000 лк) и интенсивность дыхания 7-дневных проростков (через 1 сутки после опрыскивания) определяли манометрическим методом в аппарате Варбурга (Гавриленко и др., 1975). Дыхание поддержания определяли «темно-вым» методом (Семихатова, Чиркова, 2001). В модельном опыте относительную засухоустойчивость и холодостойкость определяли по методике В.В. Полевого и др. (2001) в нашей модификации (по измерению дыхания поддержания в стрессовых условиях). При определении относительной засухоустойчивости опрыскивали четырехсуточные проростки; через 1 сутки после опрыскивания растения пересаживали на 19%-ный раствор сахарозы. Выделение и поглощение калия корневыми клетками измеряли по изменению его количества в ин-
кубационной среде на пламенном фотометре ФП-2. Зону всасывания корней в модельном опыте определяли микроскопически; общую и рабочую адсорбирующую поверхность корневой системы - методом Сабинина-Колосова [4]; ацидофицирующую активность - по изменению pH среды на рН-метре pH-410 № 2736. Для определения ацидофицирующей активности, рабочей и адсорбирующей поверхности корней, их длины и зоны всасывания использовали 10-дневные растения. Анализировали по 10 растений в трех-четырехкратной повторности.
Обработку данных проводили дисперсионным методом по Б.А. Доспехову (1973) и методом математической статистики по Н.А. Плохинскому (1970) с программным обеспечением Ехсе1. Данные таблиц представляют собой средние значения из 3-4 повторностей характерного опыта с ошибкой. О достоверности разницы между вариантами судили по критерию Стьюдента при уровне значимости Р0 05 и НСР0,5. Символ «*» обозначает недостоверность различий между контрольным и опытным вариантами.
Метеоусловия вегетационных периодов 2005 и 2006 гг. отличались пониженным количеством осадков (по сравнению со средними многолетними данными), а 2008 г. - их повышенным количеством. Метеоусловия 2007 г. были следующими: в мае и июне осадков было ниже нормы, а в июле - выше в 1,6 раза; температура в мае и августе была выше среднемноголетних значений.
Результаты и обсуждение. Двукратная некорневая обработка ЖУСС-2 приводила в 2007 г. к увеличению на 9,6% общего количества воды листьев растений в фазе выхода в трубку. Водоудерживающая способность повышалась в эту же фазу на 37,4%. При трехкратной обработке общее количество воды возрастало в фазе колошения-цветения на 6%. В эту же фазу повышалась водо-удерживающая способность листьев на 22,9%. В 2008 г. эти показатели не менялись.
В 2007 г. интенсивность транспирации снижалась в фазы кущения и выхода в трубку при одно- и двукратной обработке ЖУСС-2 соответственно на 11,5 и 14,5-
23,2%, а в фазе колошения-цветения - лишь при трехкратной обработке на 40,9%. В 2008 г. снижение этого показателя наблюдалось во все фазы вегетации при всех обработках соответственно 31, 28 и 14% (табл. 1).
Изменение физиологических показателей коррелировало с увеличением урожайности в 2005 г. при трехкратной обработке на 15,4%, в 2007-2008 гг. при двух- и трехкратной обработках на 6,9-30,6% (табл. 2).
Проведение электрофоретического анализа спектра запасных белков (проламина) семян анализируемых образцов показало отсутствие качественных различий между вариантами опыта.
В модельном эксперименте наблюдалось также увеличение на 17% истинного фотосинтеза листьев проростков под влиянием ЖУСС-2 (табл. 3).
Некорневая обработка ЖУСС-2 приводила к увеличению общей адсорбирующей и рабочей (деятельной) поверхности корней 7-дневных проростков. Недеятельная адсорбирующая поверхность корней этих проростков не отличалась от контрольного варианта (табл. 4). По-видимому, это связано с тем, что под влиянием данного препарата наблюдалось увеличение длины зоны всасывания и процента зоны всасывания к общей длине корней 10-дневных проростков. Общая длина корней не отличалась от контрольного варианта при действии ЖУСС-2 (табл. 5).
Параллельно регистрировалось и изменение мембранной проницаемости: поглощение ионов калия клетками корней интактных растений увеличивалось на 6% под действием некорневой обработки проростков ЖУСС-2, а выход К+ из отсеченных корней снижался на 16% (табл. 6). Ацидофицирующая активность не изменялась под влиянием ЖУСС-2.
Представленные данные свидетельствуют о положительном действии некорневой обработки яровой пшеницы хелатным микроудобрением марки ЖУСС-2 на ряд ее морфофункциональных показателей (водный обмен, фотосинтез, поглотительную функцию, мембранную проницаемость) и в конечном итоге урожайность.
1. Влияние некорневой обработки ЖУСС-2 на интенсивность транспирации листьев яровой пшеницы сорта МиС, г/м • час
Год Вариант Фазы вегетации
кущение выход в трубку колошение-цветение
2007 1 424,8±13,5 421,9±12,3 279,9±17,22
2 375,95±18,2 360,7±7,2 278,2±9,4*
3 - 324,0±21,9 268,3±6,1*
4 - - 165,3±5,4
2008 1 104,36±9,95 - 444,69±11,37
2 66,45±3,09 - 307,28±20,13
3 - « - - 320,08±19,20
4 - « - - 382,63±3,02
2. Влияние некорневой обработки на урожайность яровой пшеницы сортов Люба и МиС, ц/га
Вариант Сорт Люба (обработка ЖУСС-2) Сорт МиС (обработка ЖУСС-4)
2005 г. 2007 г. 2008 г. 2006 г. 2007 г.
1 31,9 24,15 35,0 27,09 24,20
2 31,2 25,60 36,6 28,86 24,97
3 32,7 29,35 37,4 31,03 29,97
4 36,8 31,55 41,8 33,27 30,67
НСР05 1,97 1,51 1,88 2,05 1,50
3. Влияние ЖУСС-2 на истинный фотосинтез листьев проростков яровой пшеницы сорта МиС
Вариант мг СО2/дм2 • час
Контроль 2,49±0,01
ЖУСС-2 2,91±0,03
Примечание: измерения проводили через сутки опрыскивания 6 - дневных проростков.
4. Влияние ЖУСС-2 на адсорбирующую поверхность корней проростка яровой
пшеницы сорта МиС
Варианты Адсо рбирующая поверхность корней, м2
общая рабочая недеятельная
Контроль 0,45±0,02 0,12±0,01 0,33±0,02
ЖУСС-2 0,53±0,01 0,22±0,03 0,32±0,03*
Примечание: измерения проводили через сутки после опрыскивания 6 - дневных проростков.
5. Влияние некорневой обработки ЖУСС-2 на длину и зону всасывания корней проростка яровой пшеницы сорта Люба
Варианты Общая длина корней, мм Длина зоны всасывания, мм % зоны всасывания к общей
Контроль 65,47±3,10 39,26±2,09 60
ЖУСС-2 67,31±3,86* 48,14±3,37 71
Примечание: измерения проводили через сутки после опрыскивания 6 - дневных проростков.
6. Влияние ЖУСС-2 на поглощение и выход К+ из отсеченных корней корнями интактных проростков пшеницы сорта Люба
Вариант мкэкв/г сырого веса мкэкв/г сырого веса
Контроль 5,87±0,002 2,53±0,13
ЖУСС-2 6,20±0,003 2,12±0,10
Примечание: среда инкубации корней интактных проростков 2^10-4 М К2804; измерения проводили после 6 часов инкубации. Примечание: измерения проводили через сутки после опрыскивания 6 - дневных проростков; среда инкубации отсеченных корней - 0,25 мМ СаС12; измерения проводили через 2 часа после инкубации.
Двух- и трехкратная некорневая обработки яровой пшеницы ЖУСС-4 увеличивала урожайность соответственно на 14-23% и 24-27%. Каковы же механизмы этого? Трехкратная обработка растений этим препаратом повышала устойчивость к полеганию соответственно на 17 и 21%. Засухоустойчивость растений в этих условиях не менялась, что, вероятно, обусловлено отсутствием засухи в годы исследований. Однако в модельном эксперименте некорневая обработка растений ЖУСС-4 приводила к возрастанию не только относительной засухоустойчивости, но и холодостойкости, поскольку в данных стрессовых условиях наблюдалось снижение дыхания
поддержания под действием препарата соответственно на 26 и 21%. Кроме того, в модельном опыте при действии ЖУСС-4 повышались на 14%дыхание роста, истинный фотосинтез на 30% и снижалось на 18% дыхание поддержания.
Таким образом, некорневая обработка яровой пшеницы ЖУСС-2 и ЖУСС-4 проявляла положительное полифункциональное действие на яровую пшеницу (протекторное, трофико- и ростстимулирующее), приводящее в итоге к увеличению урожайности как интегрального показателя роста и развития.
Литература
1. Гайсин И.А., Хисамеева Ф.А. Полифункциональные хелатные микроудобрения. - Казань: Издательский дом «Меддок», 2007. - 230 с.
2. Пахомова В.М., Гайсин И.А. Устойчивость и защита растений при оптимизации минерального питания. - Казань: Издательский дом «Меддок», 2008. - 212 с.
3. Кумаков В.А., Игошин А.П., Евдокимова О.Е., Игошин Г.Ф. Засуха и продукционный процесс в посевах яровой пшеницы // Сельскохозяйственная биология. - 1994. - №3. - С. 105-114.
4. Пильщикова Н.В. Физиология растений с основами микробиологии. - М.: Мир, 2004. - 184 с.
5. Плохинский Н.А. Биометрия. - М.: МГУ, 1970. - 366 с.
6. Семихатова О.А., Чиркова Т.В. Физиология дыхания растений. - СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2001. - 224 с.
7. Третьяков Н.Н. и др. Практикум по физиологии растений. - М.: КолосС, 2003. - 288 с.
8. Ламан Н.А., Калер С. А.Оценка устойчивости зерновых культур к полеганию. - Л., 1988. - С. 113-128.
