CC BY
4
УДК / UDC 574/577
ПОВЫШЕНИЕ ПРОДУКТИВНОГО ПОТЕНЦИАЛА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИКРОУДОБРЕНИЙ СОЗДАННЫХ НА ОСНОВЕ АДАПТИВНЫХ
АГРОБИОТЕХНОЛОГИЙ
INCREASING THE PRODUCTIVE POTENTIAL OF AGRICULTURAL CROPS USING MICRO FERTILIZERS CREATED ON THE BASIS OF ADAPTIVE
AGROBIOTECHNOLOGIES
Гагарина И.Н.*, к.с.-х.н., доцент кафедры биотехнологии; Gagarina I.N., Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor of the
Department of Biotechnology; Горькова И.В., профессор, и.о. заведующей кафедрой биотехнологии; Gorkova I.V., Professor, Acting Head of the Department of Biotechnology;
Попова А.Ю., к.б.н., доцент кафедры биотехнологии; Popova A.Yu., Candidate of Biological Sciences, Associate Professor of the
Department of Biotechnology;
Прудникова Е.Г., к.с.-х.н., доцент кафедры биотехнологии; Prudnikova E.G., Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor of the
Department of Biotechnology; Яковлева И.В., старший лаборант ЦКП «Орловский регмональный центр сельскохозяйственной биотехноогии»; Yakovleva I.V., Senior Laboratory assistant at the Orel Regional Center for
Agricultural Biotechnology; 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
НИОКР за счет средств федерального бюджета проводилась по заказу Министерства сельского хозяйства Российской Федерации по теме: «Научное обоснование разработки состава и условий изготовления комплексных микроудобрений для озимой пшеницы».
Регистрационный номер 1022041000020-2-4.1.6
В статье представлены данные по разработке состава и испытанию микроудобрения на основе гуматов, микроэлементов и экзометаболитов гриба Trichoderma atrobrunneum ВКПМ F-1434 и испытании его на семенах и проростках озимой пшеницы сорта Алексеич. Выявлено, повышение энергии прорастания в варианте с применением микроудобрения до 82 %, и лабораторной всхожести до 87 %, что на 6-8 % больше, чем у контрольного варианта. Компоненты микроудобрения стимулируют рост и развитие пшеницы по длине проростков и массе, особенно выделяется развитие проростков под действием микроудобрения. Микроудобрение повышает рост проростков в 1,5 раза по сравнению с контролем и массу проростков почти на 50 %. Выявлено наибольшее влияние на увеличение длины и массы корешков пшеницы при использовании микроудобрения, которое по сравнению с контролем повышают массу в среднем на 38 %. На основе проведенных исследований на проростках пшеницы был выявлен оптимальный состав нового микроудобрения и разработан технологический регламент его производства. Проведены полевые испытания микроудобрений. Установлено, что обработка микроудобрениями на основе гуматов, микроэлементов и экзометаболитов микроорганизмов повышают урожайность озимой пшеницы на 9,7% в сравнении с вариантом без обработки. Результаты показали, что новое микроудобрение на основе микро- и макроэлементов, гуматов и экзометаболитов гриба Trichoderma atrobrunneum ВКПМ F-1434 имеют практическое значение так как обладает высокими показателями биологической активности, а так же оказывают повышающее влияние на ростовые показатели озимой пшеницы. Все компоненты микроудобрения повышают активность клеток, в результате повышается энергия клетки,
улучшаются физико-химические свойства протоплазмы, усиливается обмен веществ, фотосинтез и дыхание растений. Все это приводит к улучшению общего роста растения. Работа проводилась по заказу Министерства сельского хозяйства Российской Федерации по теме: «Научное обоснование разработки состава и условий изготовления комплексных микроудобрений для озимой пшеницы».
Ключевые слова: озимая пшеница, микроудобрение, лабораторная всхожесть, энергия прорастания, микроорганизмы.
The article presents the data on the development of the composition and testing of micronutrients based on humates, trace elements and exometabolites of the fungus Trichoderma atrobrunneum VKPM F-1434 and testing it on seeds and seedlings of winter wheat of the "Alekseich" variety. It was revealed that the increase in germination energy in the variant with the use of micro-fertilizers is up to 82%, and laboratory germination is up to 87%, which is 6 - 8% more than in the control variant. Micro-fertilizer components stimulate the growth and development of wheat along the length of seedlings and weight, especially the development of seedlings under the action of micro-fertilizer is highlighted. Micro-fertilization increases the growth of seedlings by 1.5 times compared to the control and the weight of seedlings by almost 50%. The greatest effect on the increase in the length and weight of wheat roots was revealed when using micro-fertilizers, that increases the weight by an average of 38% compared to the control variant. Based on the studies conducted on wheat seedlings, the optimal composition of the new micro-fertilizer was identified and the technological regulations for its production were developed. It has been established that the treatment with micro-fertilizers based on humates, trace elements and exometabolites of microorganisms increases the yield of winter wheat by 9.7% compared to the non-processed option. The results showed that the new micro-fertilization based on micro- and macronutrients, humates and exometabolites of the fungus Trichoderma atrobunneum VKPM are F-1434 of practical importance as it has high biological activity indicators, as well as have an increased effect on the growth indicators of winter wheat. All components of microfertilization increase the activity of cells, as a result, the energy of the cell increases, the physicochemical properties of protoplasm improve, metabolism, photosynthesis and breathing of plants increase. All this leads to an improvement in the overall growth of the plant. The work was carried out by order of the Ministry of Agriculture of the Russian Federation on the topic "Scientific justification of the development of the composition and conditions for the manufacture of complex micronutrients for winter wheat."
Keywords: winter wheat, micronutrient, laboratory germination, germination energy, microorganisms.
Введение В условиях биологизации расениеводства и обострившихся экономических и экологических проблемы необходимо разрабатывать ресурсосберегающие технологии. Это открывает пути к разработке новых направлений при возделывании сельскохозяйственных культур с использованием адаптивных агробиотехнологий, а в частности микроудобрений на основе гуматов торфа и метаболитов микроорганизмов Trichoderma atrobrunneum ВКПМ F-1434 [4, 6].
Потребность в микроудобрениях в России неуклонно растет вместе с увеличением площадей занятых под зерновыми культурами. Повысить продуктивный потенциал сельскохозяйственных культур возможно с введением в практику технологии с использованием комплесных микроудобрений [1, 5].
Оптимизация питания растений, повышение эффективности внесения удобрений в огромной степени связаны с обеспечением оптимального соотношения в почве макро- и микроэлементов [7]. Причем это важно не только для роста урожая, но и повышения качества продукции растениеводства и животноводства. Следует учитывать также и то, что новые высокопродуктивные сорта имеют интенсивный обмен веществ, который требует достаточной обеспеченности всеми элементами питания, включая и микроэлементы. На почвах с низким содержанием микроэлементов внесение микроудобрений может существенно повысить урожайность сельскохозяйственных культур [2, 3].
Цель исследований Целью наших исследований являлось изучение влияния микроудобрений на повышение продуктивного потенциала озимой пшеницы.
Условия, материалы и методы Работа проводилась в центре коллективного пользования «Орловский региональный центр сельскохозяйственной биотехнологии» и Научно-образовательном производственном центре «Интеграция» Орловского ГАУ на озимой пшенице сорта Алексеич.
Обработку семян пшеницы перед проращиванием осуществляли в течение 2-х часов. Варианты исследований:! контроль (без обработки вода), 2. Гумат натрия (контроль), 3. Экзометаболиты, 3. Раствор СоС12 в концентрациии 1%, 4. Раствор MgSo4 в концентрациии 1%, 5. Раствор микроудобрения. Для каждого варианта использовали по 100 семян
На третьи сутки определили энергию прорастания семян. На шестые сутки эксперимента определяли лабораторную всхожесть по ГОСТ 12038-84 «Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести».
Был заложен производственный опыт. На площади 1 га. Варианты опыта: 1.Контроль. 2.Микроудобрение.
Обработка микроудобрениями осуществлялась в виде опрыскивания растений в период вегетации, в фазу кущения.
Первая обработка: Баковая смесь. Артстар ВДГ 0,02л/га, Комфорт КС 0,4л/га, Балет КЭ 0,5 л/га. Расход рабочего раствора 300л/га.
Результаты и обсуждение Проведены исследования в лабораторных условиях по установлению компонентного состава микроудобрений на семенах и проростках озимой пшеницы.
Показано, значительное повышение энергии прорастания в варианте с применением микроудобрения до 82 %, в сравнении с контрольными вариантами на 8 %, при этом в варианте при обработке кобальтом энергия прорастания повышается на 12 %. Магний повышает энергию прорастания на 0,6%. Экзометаболиты оказали несколько угнетающее действие на семена и даже понизили всхожесть.
Выявлено, положительное влияние микроудорения на лабораторную всхожесть, получен результат 87 % всхожести, что на 6 % больше, чем у контрольного варианта. При обработке кобальтом всхожесть повысилась до 89 %, что уже больше, чем у контрольного варианта на 8 %. Наименьший показатель всхожести был выявлен у варианта обработки экзометаболитами, в то время как магний дает результат на 10 % больше (Рис.1).
Рисунок 1 - Влияние действия компонентов микроудобрения при замачивании семян пшеницы 1. При замачивании семян пшеницы на энергию прорастания, 2. При замачивании семян пшеницы на лабораторную всхожесть
Таким образом, выявлено, что по всем вариантам энергия прорастания и всхожесть высокая за исключением экзометаболитов и варьирует от 71 % до 89%, что в среднем на 12 % выше контроля.
Ростовые показатели измеряли в течение первых 15 суток проращивания, начиная с 3-ого дня. Анализ данных проведенного исследования показал, что вариант с применением микроудобрения проявил наиболее высокие результаты. Так в сравнении с контрольным вариантом уже на третьи сутки длина проростка под влиянием микроудобрения превышает контроль гумат натрия в три раза, а контроль без обработки в 2 раза. Вариант обработки семян кобальтом на третьи сутки дает результат в 2 раза больше контрольного варианта. Экзометаболиты на третьи сутки дают результат идентичный кобальту, а на пятнадцатые сутки длина проростоков превышает контроль без обработки в 2 раза. Магний показывает несколько ниже результат. Однако уже на седьмые сутки длина проростка превышает контроль без обработки почти в 2 раза. На пятнадцатые сутки микроудобрение дает лучший результат.
Влияние компонентов микроудобрения на длину корешков пшеницы определяли с третьих суток. Длина корешков под влиянием микроудобрения уже на третьи сутки превышает контроль без обработки в 2 раза и контрольный вариант гуматов в 3 раза. Экзометаболиты на третьи сутки показывают результат хуже, длина корешка составила 0,4 см, однако это в 2 раза превышает контрольный вариант гуматов. Наименьшая длина корешка пшеницы получена при обработке семян магнием. Исходя из полученных данных видно, что применение микроудобрения и кобальта способствует развитию корневой системы и повышает длину корней почти на 50 %, притом как, применение экзометаболитов и магния повышает на 42 % (Рис. 2).
■ 3-е сутки ■ 7-е сутки ■ 15-е сутки
0,1319 ОД 346
11-е сутки и 13-е сутки и 15-е сутки
Длина проростков пшеницы
■ 3-е сутки н 7-е сутки и 15-е сутки
Масса проростков пшеницы
0,14 0,12 -0,1 -0.08 0,06 ^г« -ода одм о -
ода г
щ о,см; >
V//,/ '
и ■ ■
У
Ш 11-е сутки Ш 33-е сутки у 15-е сутки
Длина корешков пшеницы
Масса корешков пшеницы
Рисунок 2 - Влияние компонентов микроудобрения на ростовые показатели
проростков пшеницы
На основе проведенных исследований на проростках пшеницы был выявлен оптимальный состав нового микроудобрения.
Проведены полевые исследования влияния микроудобрений на повышение продуктивного потенциала озимой пшеницы сорта Алексеич. На рисунке 3 представлены результаты исследований в фазу кущения. Показано, повышение следующих показателей веса зеленной массы (17,1%), длины
проростков пшеницы (2,8%), веса корней (3,6 %), длины корней (4,6 %), Сахаров (11,3%).
Длина зеленой Длина корня Длина листа массы
Вес корнядораст/гр. Вес зеленой массыдр.
5 10 15 20 25
Рисунок 3 - Влияние микроудобрения на показатели озимой пшеницы сорта
Алексеич, фаза кущения
На рисунке 4 представлено изменене учетных показателей в фазу выхода в трубку. Происходит увеличение следующих показателей: веса проростков (8,6%), длины проростков массы (2,7%), веса корней (6,2%), длины корней (2,9%), Сахаров (2,8 %).
Сахара Узлы кущения,шт. Ширина листа,мм.
Вес корнядораст/гр. Вес зеленой массы/
Длина зеленой Длина корня Длина листа
зГ
0 5 10 15 20 25 ВО
Рисунок 4 - Влияние микроудобрения на показатели озимой пшеницы сорта
Алексеич, фаза выхода в трубку
На рисунке 5 наблюдаем изменения показателей в фазу цветения. Показано увеличение веса проростков (11,5%), длины проростков (1,9 %) , веса корней (2,3%), длины корней (0,5%), Сахаров (7,8%).
^15,2 _Ы'14,1
Узлы кущения,шт. Щ
Ширима липами
Количество листьев,шт. ^ Вес корняД0раст/ф.
Бес зеленой массы,!
О 5 10 15 20 25 30 35
Рисунок 5 - Влияние микроудобрения на учетные показатели озимой пшеницы сорта Алесеич, фаза цветения
Таким образом, по данным исследования показано увеличение учетных показателей, что привело к повышению урожайности озимой пшеницы на 9,5% по сравнению с контролем.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Алферов A.A. Эффективность применения биопрепаратов на яровой пшенице // Плодородие. 2017. № 5. С. 5-7.
2. Системы земледелия Ставрополья: монография / A.A. Жученко, В.И. Трухачев, В.М. Пенчуков, B.C. Цховребов, В.М. Передериева, О.И. Власова, А.Н. Есаулко, В.В. Агеев, А.И. Подколзин, О.Ю. Лобанкова, Г.Р. Дорожко, О.Г. Шабалдас, Т.Г. Зеленская, B.C. Сотченко, В.Н. Багринцева, В.К. Дридигер, Г.П. Полоус, В.Г. Гребенников, М.П. Жукова, А.И. Войсковой, Н.З. Злыднев, P.M. Злыднева, О.Г. Ангилеев, А.Ю. Раков, A.A. Сентябрев, М.А. Сирота; ред.: A.A. Жученко, В.И. Трухачев; Ставропольский гос. аграрный ун-т.— Ставрополь: АГРУС, 2011.- 844 е.: ил. — Библиогр.: с. 827-842 .— ISBN 978-5-9596-0769-2.
3. Завалин A.A. Биопрепараты, удобрения и урожай. Москва : Изда-ВНИИА, 2015. - 302 с.
4. Кумратова А. М., Алещенко В. В. Продуктивность зернового производства в России: тенденции и перспективы // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2021. Т. 16. № 3(63). С. 142-146. DOI: 10.12737/2073-0462-2021-142146.
5. Федотова E.H. Эффективность применения микробиологических препаратов и комплексного микроудобрения Аквадон Микро в полевом севообороте со льном-долгунцом / E.H. Федотова, М.Н. Рысев, Е.С. Волкова, Т.А. Кусткова // Известия Великолукской ГСХА. № 4. 2016. С. 19-24.
6. Oleg I. Yakhin, Aleksandr A. Lubyanov, Ildus A. Yakhin and Patrick H. Brown. Biostimulants in Plant Science: A Global Perspective / REVIEW article Front. Plant Sci., 26 January 2017.
7. Schierhorn F., Hofmann M., Adrian I., Bobojonov I., Muller D. Spatially varying impacts of climate change on wheat and barley yields in Kazakhstan // Journal of Arid Environments. 2020. Vol. 178. P. 104-164. DOI: 10.1016/j.jaridenv.2020.104164.
REFERENCES
1. Alferov A.A. Effektivnost primeneniya biopreparatov na yarovoy pshenitse // Plodorodie. 2017. № 5. S. 5-7.
2. Sistemy zemledeliya Stavropolya: monografiya / A.A. Zhuchenko, V.I. Trukhachev, V.M. Penchukov, V.S. Tskhovrebov, V.M. Perederieva, O.I. Vlasova, A.N. Yesaulko, V.V. Ageev, A.I. Podkolzin, O.Yu. Lobankova, G.R. Dorozhko, O.G. Shabaldas, T.G. Zelenskaya, V.S. Sotchenko, V.N. Bagrintseva, V.K. Dridiger, G.P. Polous, V.G. Grebennikov, M.P. Zhukova, A.I. Voyskovoy, N.Z. Zlydnev, R.M. Zlydneva, O.G. Angileev, A.Yu. Rakov, A.A. Sentyabrev, M.A. Sirota; red.: A.A. Zhuchenko, V.I. Trukhachev; Stavropolskiy gos. agrarnyy un-t.— Stavropol: AGRUS, 2011.— 844 s.: il. — Bibliogr.: s. 827-842 .— ISBN 978-5-9596-0769-2.
3. Zavalin A.A. Biopreparaty, udobreniya i urozhay. Moskva : Izda-VNIIA, 2015. - 302 s.
4. Kumratova A. M., Aleshchenko V. V. Produktivnost zernovogo proizvodstva v Rossii: tendentsii i perspektivy // Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2021. T. 16. № 3(63). S. 142-146. DOI: 10.12737/2073-0462-2021-142-146.
5. Fedotova Ye.N. Effektivnost primeneniya mikrobiologicheskikh preparatov i kompleksnogo mikroudobreniya Akvadon Mikro v polevom sevooborote so lnom-dolguntsom / Ye.N. Fedotova, M.N. Rysev, Ye.S. Volkova, T.A. Kustkova // Izvestiya Velikolukskoy GSKhA. № 4. 2016. S. 19-24.
6. Oleg I. Yakhin, Aleksandr A. Lubyanov, Ildus A. Yakhin and Patrick H. Brown. Biostimulants in Plant Science: A Global Perspective / REVIEW article Front. Plant Sci., 26 January 2017.
8. Schierhorn F., Hofmann M., Adrian I., Bobojonov I., Muller D. Spatially varying impacts of climate change on wheat and barley yields in Kazakhstan // Journal of Arid Environments. 2020. Vol. 178. P. 104-164. DOI: 10.1016/j.jaridenv.2020.104164.
