CC BY
9УДК 631.559 : 631.86
ОЦЕНКА РЕАКЦИИ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ НА ОБРАБОТКУ ГУМИНОВЫМ ПРЕПАРАТОМ ГУМОСТИМ
Е.П. Кондратенко, д.с.-х.н., Н.В. Вербицкая, Е.А. Ижмулкина, к.э.н., О.М. Соболева, к.б.н.
— Кемеровский ГСХИ E-mail: [email protected]
По результатам трехлетнего опыта выявлено, что обработка растений яровой мягкой пшеницы гуминовым препаратом Гумостим разной концентрации оказывает влияние на формирование основных структурных элементов урожая: длину колоса (на 26,7%), число колосков (на 8,1%), количество зерен в колосе (на 20,2%) и массу зерна с колоса (на 14,3%). Наиболее высокие показатели структуры урожая были выявлены в варианте с обработкой гуминовым препаратом в концентрации 0,001%, что в среднем за три года способствовало повышению урожайности яровой пшеницы до 23,2 ц/га, на контрольном варианте 18,3 ц/га. На основе дисперсионного анализа установлено, что доля влияния обработок посевов препаратом Гумостим в концентрации раствора 0,001% на урожайность зерна яровой пшеницы сорта Баганская 95 в среднем по опыту составила 21,3 %, доля влияния суммы эффективных температур и суммы осадков - 74,7 %, влияние прочих факторов -4 %.
Ключевые слова: пшеница, некорневая обработка, гуминовый препарат Гумостим, структура урожая, урожайность.
Регуляторы роста гуминовой природы, получаемые из низинного торфа, бурого угля, сапропелей и других объектов, благодаря своим удивительным свойствам находят широкое применение в технологии возделывания сельскохозяйственных культур при обработке семян и вегетирующих растений [1]. Использование гуминовых веществ в сельскохозяйственной практике во многом связано с биологической активностью препаратов, обусловленной наличием в них заметного количества карбоксильных, фе-нольных и хиноидных групп. Гуми-новые вещества(ГВ) - экологически чистые, биологические стимуляторы роста и развития растений. Они снижают действие токсичных химических веществ на растения, уменьшают накопление их в растительной массе, увеличивают всхожесть семян и энергию прорастания и способствуют прививаемости растений. Установлено, что ГВ играют важную роль в почвенном плодородии и питании растений. Растения, выращенные на почве с достаточным количеством ГВ, меньше подвержены стрессам, дают более высокие урожаи, при этом качество
получаемой продукции значительно выше [2-7].
Существует несколько теоретических точек зрения о механизме активности ГВ, однако все авторы констатируют благоприятное действие ГВ на растения. Экспериментально подтверждено, что ГВ обладают стимулирующим и адап-тогенным действием на клеточном и субклеточном уровнях [5-8].
Способов внесения гуминовых препаратов несколько: внесение в почву, обработка семян перед посевом, опрыскивание вегети-рующих растений. Внесение в почву гуминовых кислот в дозе до 500 мг/кг под томаты (Lycopersicon esculentum Mill.) и огурцы (Cucumis sativus L.) стимулировало рост растений [9]. При этом интенсивность эффекта различалась в зависимости от источника, используемого для экстракции гуминовых кислот, также различались оптимальные значения концентраций для каждой культуры. Высокие значения концентраций ГВ вызывали угнетение роста растений.
Y. Chen с соавторами [10] подтвердил, что ростостимулирующее действие ГВ сильно зависит от ис-
точника их получения. Гуминовые вещества полученные из компостов и почвы, оказывают больший стимулирующий эффект чем из торфа и бурого угля. Подобные различия ученые связывают с химической структурой ГВ, обосновывая это предположение тем, что содержание азота в ГВ из компоста и почвы, выше, чем из угля и торфа [11].
Гуминовые вещества, экстрагированные из почвы или компоста, обычно содержат молекулы с меньшей молекулярной массой, что также влияет на стимулирование роста растений.
Исследования эффективности применения препарата гуминовой природы Гумостим для предпосевной обработки семян пшеницы проведено А.В. Кравец с соавторами [12] на агросерой оподзолен-ной почве стационара Сибирского НИИ сельского хозяйства и торфа. Отмечено положительное влияние обработки семян на урожайность, качество продукции и устойчивость к заболеваниям. В полевых опытах исследователями было установлено, что препарат повышает урожайность на 10%.
Применение гумата натрия в
№ 4 (78) 2016
Владимгрскш ЗешеШецТз
Период развития 2
условиях степной зоны Алтайского края позволило получить прибавку урожая биомассы кукурузы на 23%, биомассы люцерны на 34,3%, зерна пшеницы на 22,5% [13]. Установлено достоверное увеличение содержания белка в зерне. Влияние гумата натрия сказывается и на структуре урожая: длина колоса увеличивается на 5,5%, число зерен на 11,5%, масса 1000 зерен на 10,9% по сравнению с контролем.
Различия в откликах различных типов растений на применение ГВ могут быть связаны с восприимчивостью к почвенным условиям, особенно недостатку микроэлементов. Например, комплекс ГВ с цинком значительно повышал урожайность люцерны, при недостатке этого микроэлемента в почве, но на урожайность пшеницы влиял незначительно [14].
Применение ГВ на зерновых культурах увеличивает урожайность (от 15 до 20%) по сравнению с внесением минеральных удобрений, а также повышает содержание общего азота в зерне [6]. В лабораторных и полевых условиях влияние ГВ на ростовые процессы проявлялось как в стимулировании, так и в торможении, в зависимости от исходного сырья для их извлечения, способа получения, концентрации и исследуемых растений.
Цель исследований - оценка реакции яровой мягкой пшеницы на некорневую обработку гуминовым препаратом Гумостим.
Трехгодичные опыты (2010-2012 гг.) проведены в ООО «Мечта» Про-мышленновского района Кемеров-
Мимтрскт Землейлвд
ской области на посевах яровой пшеницы сорта Баганская 95. Размер опытных делянок составил 9 м2, повторность 4-кратная. Агротехника в опытах (подготовка почвы, режим питания, применение химических средств защиты против сорных растений, болезней и вредителей) - общепринятая в растениеводстве степной зоны, все полевые работы проводили своевременно.
Основная почвенная разновидность опытного участка - чернозем выщелоченный со средней мощностью гумусового горизонта 25-30 см. Содержание гумуса в пахотном слое 8,5 %. Содержание подвижного фосфора и обменного калия составляет соответственно 110 и 130 мг/кг почвы.
Степная зона Кемеровской области, где проводили исследования, по температурному режиму и условиям увлажнения характеризуется резкоконтинентальным климатом. Среднегодовая температура воздуха составляет +0,2°С. Средняя месячная температура самого жаркого месяца июля составляет +19,6°С, а наиболее холодного месяца (январь) - минус 18,1°С. Продолжительность безморозного периода составляет 115-120 дней. Годовая сумма осадков в зоне проведения опытов 300-350 мм.
Наиболее благоприятные погодные условия для растений яровой пшеницы сложились в 2010 и 2011 гг. (табл. 1). Условия 2012 г. складывались неблагоприятно, повышенный температурный режим весенне-летнего периода способствовал ускоренному развитию пшени-
цы вплоть до фазы колошения, а острый недостаток влаги в июне и июле сдерживал формирование и налив зерна.
В работе использовали гуми-новый препарат Гумостим, полученный щелочным гидролизом низинного осокового торфа месторождения «Темное» Томской области в Сибирском НИИ сельского хозяйства и торфа. Эффективность препарата Гумостим обеспечивается наличием природнымх стимуляторов роста и корнеобразования: гуминовые кислоты, набор микро-и макроэлементов и витаминов.
Для выполнения исследований был заложен опыт. Схема опыта: 1. Контроль (опрыскивание посевов водой); 2. Обработка растений в фазе кущения пшеницы (4-5 листьев) раствором гумата натрия с концентрацией 0,1 %; 0,01% и 0,001%.
В фазе полной спелости отбирали модельные снопы для биометрического анализа урожая (длина колоса, число колосков, число зерен с колоса, масса зерна с колоса). Урожайность определяли по убранному валу зерна с учетной площади.
При оценке результатов и степени влияния гуминового препарата на структуру урожая и урожайность применяли методы графического, дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализов.
К факторам, способным влиять на формирование элементов урожая относятся регуляторы роста и развития растений. Однако сила их воздействия во многом зависит от вида, концентрации и способа использования. Выбор обработки растений пшеницы в фазе кущения нами сделан не случайно, так как именно на третьем этапе органогенеза закладываются генеративные органы злаковых растений. Обработка растений пшеницы гу-миновым препаратом способствовала увеличению длины колоса, числа колосков, количества зерен в колосе и массы зерна с колоса.
№ 4 (78) 2016
□ - контроль, ^ - 0,001 %, - 0,01 %, ■ - 0,1 % Рис. 1. Влияние различных концентраций раствора гумата натрия на формирование элементов структуры урожая яровой пшеницы, 2010-2012 гг.
Число колосков в колосе зависело от концентрации раствора Гумости-ма. Независимо от условий среды максимальное число колосков формировали растения пшеницы при обработке раствором низкой концентрации 0,001 % - от 11 шт. (2012 г.) до 17 шт. (2010-2011 гг.). Обработанные растения (0,001%) в среднем за три года формировали 1,9 зерен в колоске и 1,5 зерен на контроле. Установлено, что повышенные концентрации препарата (0,1 %) угнетающе действуют на формирование числа зерен в колоске - в среднем их количество составляло1,4.
Максимальная длина и количество зерен в колосе у пшеницы сорта Баганская 95 в среднем за 20102012 гг. формировалась в варианте с обработкой растений раствором Гумостимом 0,001%. Длина колоса составила 8,3 см, число зерен - 28,7 шт., что выше контрольного варианта соответственно на 2,3 см и 9,4 шт. В 2012 г. весенне-летняя засуха в опыте повлияла на уменьшение
длины колоса в среднем на 3,5 см, и количества зерен в колосе на 14,5 шт. В контроле уменьшение длины колоса и числа зерен в колосе было значительнее - 4,5 см и 17 шт. соответственно.
На рисунке 1 видно, что с уменьшением концентрации гуминовых кислот (0,001 %) увеличивается масса зерна с колоса. С увеличением числа зерен в колосе после обработки 30 шт. (2010г.), 37 шт. (2011г.) и 19 шт. (2012 г.), масса зерна повышается до 1,1 г, 1,3 г и 0,5 г соответственно. Высокая масса зерна является завершающим биологическим элементом высокой урожайности пшеницы, что подтверждается нашими исследованиями.
Применение препарата Гумостим в низких концентрациях раствора гумата натрия (0,001%) в стрессовых агроклиматических условиях 2012 г. привело к повышению адаптивности растений и гарантирует более стабильные качественные показатели.
Следует отметить, что использование раствора 0,1% оказывает негативное влияние. От концентрации гуминовых кислот, как предполагает Atiyehс с соавторами [9], зависит поглощение питательных макроэлементов, таких как азот, фосфор, калий. При более низких концентрациях растворов происходит стимулирование поглощение азота.
Обобщая многочисленные литературные сведения и экспериментальные данные по установлению связей между эффективностью гуматов и реакцией среды, С.И. Гу-минский c соавторами [15] и Н.И. Чернышева (2001) [16] утверждают, что существует закономерность - чем больше отклонений условий среды от оптимальных для данного растения, тем заметнее эффект физиологического действия гуматов. Объясняется это тем, что на уровне физиологических процессов гуми-новые вещества повышают общую неспецифическую сопротивляемость организма, обладая адапто-
№ 4 (78) 2016
Владимгрскш ЗешеШецТз
30,5
25,9
22,9
10,0
+79%
-36%
2010 г. 2011г. 2012 г.
СI от оптимально го увлажнения почвы 0-100 см —О— Число колосков, шт. * Длина колоса, см Л Число зерен, шт.
2010 год
2011 год
2012 год
0
контиоль 0.001 0.01 0.1
Рис. 3. Отклонения от контроля урожайности пшеницы, в зависимости от концентрации раствора гумата Рис. 2. Соотношение некоторых элементов структуры натрия, 2010-2012 гг. урожая и процента от оптимального увлажнения почвы в слое 0-100 см, 2010-2012 гг.
генными свойствами.
Нормальное количество осадков, способствующее созданию оптимальной влажности почвы, вызывает повышение некоторых элементов структуры урожая и наоборот, недостаток осадков ведет к понижению качественных показателей. Формирование определенного числа колосков в колосе в значительной мере связано со степенью влажности почвы в период кущения (рис.2). Влага способствует более глубокой дифференци-ровке колосков в колосе. При недостатке влаги в почве часть колосков в дальнейшем недоразвивается. Максимальное число колосков (15,2 шт.) и зерен (29,23 шт.) растения яровой пшеницы сформировали в условиях 2011 года при 75 % от
оптимального увлажнения почвы. При уменьшении увлажнения почвы (2012 г.) до 25 % от оптимального, число колосков и количество зерен значительно уменьшалось соответственно 8,6 шт. и 12,1 шт.
Нами рассчитаны коэффициенты корреляции между количеством колосков, числом зерен в колосе, длиной колоса и агроклиматическими условиями в периоды роста и развития яровой пшеницы (табл. 2). Результаты корреляционного анализа показывают, что доминирующее воздействие на формирование изучаемых элементов оказывает процент оптимальной влажности почвы в период всходы-кущение растений пшеницы. Коэффициент линейной корреляции составляет соответственно г=0,76; г=0,77 и
2. Матрица парных коэффициентов корреляции между внешними факторами и элементами структуры урожая пшеницы
Показатель Сумма Сумма % от оптимального
осадков, мм эффективных температур, °С увлажнения почвы 0100 см
Всходы - кущения
Количество колосков, 0,41 -0,61 0,83
шт.
Число зерен, шт. 0,53 -0,68 0,79
Длина колоса, см 0,49 -0,65 0,80
Кущение - - колошение
Количество колосков,
шт. 0,65 -0,06 0,52
Число зерен, шт. 0,47 0,13 0,32
Длина колоса, см 0,53 0,06 0,39
Колошение - восковая спелость
Количество колосков,
шт. 0,48 -0,84 0,55
Число зерен, шт. 0,28 -0,73 0,36
Длина колоса, см 0,35 -0,77 0,43
г=0,86. На количество колосков наибольшее положительное влияние оказывает сумма осадков (г=0,41), а отрицательное влияние - сумма эффективных температур в период всходы-кущение (г=-0,61). Подобная тенденция просматривается и в другие периоды вегетации. В фазе кущение-колошение корреляционные связи между числом колосков, числом зерен, длиной колоса и суммой эффективных температур (г = -0,06; г = 0,13 и г = 0,06) показывают, что сумма эффективных температур практически не влияет на элементы продуктивности пшеницы в этот период, а в фазе колошение-восковая спелость жара и засуха оказывают сильное отрицательное воздействие на количество колосков.
Следует отметить, что применение препарата Гумостим на посевах пшеницы повышает адаптивность растений к засухе, что приводит к положительной динамике формирования элементов структуры урожая в сравнении с контролем и сказывается на величине урожайности (рис. 3).
На вариантах с обработкой посевов пшеницы раствором гумата натрия 0,001% в среднем за три года исследований достоверной была прибавка урожайности соответственно на 8 и 27 % соответственно. На основе дисперсионного анализа установлено, что доля влияния ростостимулирующего препарата Гумостим в концентрации рас-
ВлаЭгшрскт 3 емлеШець
№ 4 (78) 2016
твора 0,001% на урожайность зерна яровой пшеницы (Баганская 95) в среднем по опыту составила 21,3 %. Доля влияния суммы эффективных температур и суммы осадков 74,7%, влияние прочих факторов - 4%.
Таким образом, путем воздействия на растения пшеницы ро-стостимулирующим препаратом Гумостим в определенный период мы можем значительно увеличить число колосков в колосе, что способствует повышению числа зерен в колосе и повышению продуктивности культуры. Положительные свойства препарата Гу-мостим четко проявляются при влиянии стрессовых факторов внешней среды, что приводит к усилению ростовых и обменных процессов, усилению собственных защитных сил растений против негативного действия абиотических факторов (высокая температура и низкая влагообеспе-ченность). Активация действия препарата Гумостим сопряжена с оптимизацией набора биогенных микроэлементов, макроэлементов и витаминов, позволяющих усилить свойства стимуляции, устойчивости и роста.
Литература
1. Уланов Н.Н. Возможности использования окисленных углей и гуминовых веществ в сельском хозяйстве / Гуминовые вещества в биосфере. - М., 1993. - С. 157-161.
2. Скуратович Л.В, Грехова И.В. Эффективность обработки стимуляторами растений яровой пшеницы на поздних фазах развития / Сибирский вестник сельскохозяй-
ственной науки, 2007, № 12. - С. 2831.
3. Комарова Г.М., Сорокина А.В. Влияние регулятора роста и развития растений гуминовой природы Гумостим на овес / Достижения науки и техники АПК, 2012, № 5. - С. 27-29.
4. Касимова Л.В., Проскурина Л.Д., Малюга А.А. Влияние гумино-вого препарата из торфа Гумостим на урожайность и болезни картофеля / Достижение науки и техники АПК, 2012, № 5. - С. 29-32.
5. Muscolo A. Humic substance: relationship between structure and activity. Deeper information suggests univocal findings / A. Muscolo, M. Sidari, S. Nardi // Journal of Geochemical Exploration. - 2013. -V.129. - P. 57-63.
6. García, A. C. Effects of Humic Materials on Plant Metabolism and Agricultural Productivity / A.C. Garcia, F.G. Izquierdo, R.Berbara // Emerging Technologies and Management of Crop Stress Tolerance. - 2014. - P. 449-466.
7. Behzad, S. Foliar Application of Humic Acid on Plant Height in Canola/ S. Behzad // APCBEE Procedia. - V. 8. - 2014. - P. 82-86.
8. Безуглова О.С., Горбов С.Н. Свойства гуминовых кислоты почв урбанизированных территорий / Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, 2013, № 2 (10). - С. 89-103.
9. Atiyeh R.M. The influence of humic acids derived from earthworm-processed organic wastes on plant growth / R.M. Atiyeh, S. Lee, C.A. Edwards, N.Q. Arancon, J.D. Metzger // Bioresource Technology. - 2002. -
V. 84 (1). - P. 7-14.
10. Chen Y. Mechanisms of plant growth stimulation by humic substances: the role of organo-iron complexes/ Y. Chen, C.E. Clapp, H. Magen // Soil Sci. Plant Nutr. - 2004. - V. 50. - P.1089-1095.
11. Simpson M.J. Phenanthrene sorption to structurally modified humic acids/ M.J. Simpson, B. Chefetz, P.G. Hatcher // J. Environ. Qual. -2003. - V. 32. - P. 1750-1758.
12. Кравец А.В., Бобровская Д.Л., Касимова Л.В., Зотикова А.П. Предпосевная обработка семян яровой пшеницы гуминовым препаратом из торфа / Вестник АГАУ, 2011, № 4(78). - С. 22-24.
13. Афонина Р.А. Влияние гума-та натрия на рост и развитие сельскохозяйственных растений в зоне каштановых почв сухой степи Алтайского края: Автореф. дис. канд. с.-х. наук. - Барнаул, 1995. - 19 с.
14. Garcia-Mina, J.M. Metal-humic complexes and plant micronutrient uptake: a study based on different plant species cultivated in diverse soil types / J.M. Garcia-Mina, M.C. Antolin, M. Sanchez-Diaz // Plant and Soil. - 2004. - V. 258. - Р. 57-68.
15. Гуминский С.А. Механизм и условия физиологического действия гумусовых веществ на растительный организм / Почвоведение, 1957, № 12. - С. 72-78.
16. Чернышева Н.И. Химическая модификация буроугольных гуминовых кислот: дис. канд. хим. наук. - Новомосковск, 2001. - 140 с.
ASSESSMENT OF SPRING SOFT WHEAT REACTION ON TREATMENT WITH HUMIC PREPARATION HUMISTIM
E.P. Kondratenko, N.V. Verbitskaya, E.A., E.A. Izhmulkina, O.M. Soboleva
It was revealed during 3-years' experiment that treatment of spring soft wheat with humic preparation Humostim in diverse concentration influenced the formation of yield principle structural elements: spike length (by 26,7%), spikelet quantity (by 8,1%), grain quantity if the spike (by 20,2&) and grain mass in spikes (by 14,3%). Treatment with the humic preparation in concentration of 0,001% showed to give the highest yield structure indicators, which helped spring wheat yield increase by up to 23,2 c per ha in 3 years, the control variant -18,3 c per ha. The dispersive analysis proved that the part of Humostim treatment role with concentration of 0,001% with crops of spring soft wheat, variety Baganskaya 95 appeared to be an average 21,3%, the role of efficient temperatures and the sum of precipitation - 74,7%, other factors influence - 4%.
Keywords: wheat, foliage treatment, humic precipitation Humostim, yield structure, yield.
№ 4 (78) 2016
g/iaöuMipckiü Земледелии)
