CC BY
36
УДК 633.11«321»:581.133.1:631.675:631.416.323
ПРОДУКТИВНОСТЬ И СОДЕРЖАНИЕ РАЗНЫХ ФОРМ АЗОТА В ЗЕРНЕ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИЙ ВОДООБЕСПЕЧЕНИЯ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ СЕЛЕНА
М.С. Телевка, соискатель (научныйруководитель И.И. Серегина, д.б.н.) РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, e-mail: [email protected]
Исследовано влияние биселенита натрия на формирование продуктивности и содержание разных форм азота в зерне различных сортов яровой пшеницы в зависимости от условий водообеспечения. Выявлено положительное действие селена на увеличение продуктивности, общего и белкового азота в зерне.
Ключевые слова: селен, способы применения, яровая пшеница, продуктивность, общий и белковый азот.
PRODUCTIVITY AND CONTENT OF NITROGEN FORMS IN SPRING WHEAT GRAIN DEPENDING ON WATER SUPPLY DURING SELENIUM APPLICATION M.S. Televka
There was studied the impact of sodium biselenite on productivity formation and the content of nitrogen forms in grain of spring wheat varieties depending on water supply are. There was revealed some positive affect of selenium on productivity increase, alongside with total and protein nitrogen in grain.
Keywords: selenium, application methods, spring wheat, productivity, total and protein nitrogen.
Исследования последних десятилетий показали, что селен - необходимый микроэлемент для человека и животных, он также участвует в антиоксидантных системах растений [1-3]. Изучение действия селена на рост, развитие и продуктивность имеет актуальное значение для большинства регионов Нечерноземной зоны, на значительных территориях которой обнаружен разной степени дефицит этого элемента [4-8]. В научной литературе описаны разные способы обработки растений селеном, среди которых наиболее экономически выгодными и рациональными являются предпосевная обработка семян (ПОС) и опрыскивание вегетирующих растений (ОВР) [9, 10]. Однако вопрос о влиянии разных способов применения микроэлемента на урожай пшеницы и его качество в зависимости от условий водообеспечения остается еще мало изученным.
Цель работы - изучение влияния способов применения селена на продуктивность и содержание различных форм азота в зерне яровой пшеницы в зависимости от условий водообеспечения.
В 2009-2011 гг. на кафедре агрономической, биологической химии и радиологии РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева проведены вегетационные опыты. В пластиковых сосудах Вагнера емкостью 5 кг почвы выращивали яровую пшеницу интенсивного типа сортов Лада и Иволга. В экспериментах использовали дерново -подзолистую среднесуглинистую почву со следующей агрохимической характеристикой: pHKCl - 5,7; Нг (по Каппену) - 1,2 мг-экв/100 г почвы; S (по Каппену-Гильковицу) - 24,3 мг-экв/100 г почвы, V - 95,3%. Обеспеченность почвы подвижными формами фосфора и калия составляла соответственно 180 (V класс) и 150 (IV класс) мг/кг почвы. Основные элементы питания вносили согласно рекомендациям З.И. Журбицкого при выращивании зерновых в почвенной культуре [11].
В экспериментах варьировали условия водообеспе-чения: оптимальное (70% ПВ), недостаточное (40% ПВ) и избыточное увлажнение почвы (90% ПВ). Засуху моделировали путем прекращения полива растений на VI этапе органогенеза до наступления влажности устойчи-
вого завядания (40% ПВ), а переувлажнение - доведением влажности сосудов до 90% ПВ. Длительность засухи составляла 5 суток, после чего возобновляли полив, длительность переувлажнения - 21 день, затем постепенно восстанавливали влажность почвы.
Лето 2009 г. характеризовалось температурой воздуха, значительно превышающей среднемноголетние показатели, низкой влажностью воздуха, и небольшим количеством осадков. В 2010 г. наблюдалась аномальная жара и засуха, которая совпадала с фазами выхода в трубку, колошения и налива зерна, что привело к резкому снижению продуктивности пшеницы. В 2011 г. погодные условия по температурно-влажностным характеристикам были более благоприятными для роста и развития растений.
Изучали два способа применения селена: предпосевная обработка семян, которую осуществляли путем намачивания семян в растворе биселенита натрия и некорневая подкормка, которую проводили в фазе начала выхода в трубку. Обработку семян и опрыскивание растений проводили 0,0001% раствором соли. Контролем служили варианты, обработанные водой. Посев осуществляли сухими семенами по 30 шт. на сосуд с последующим прореживанием в фазе кущения до 15 растений. В конце опытов подсчитывали массу зерна (г/сосуд), массу 1000 зерен (г), число колосков и зерен (шт.). В растительных образцах определяли содержание общего азота (методом Кьельдаля после мокрого озоления по методу Гинзбург), белковый азот (методом Барнштейна), а также небелкового путем разности между общим и белковым и, кроме того, оценивали отношение белкового азота в % от общего. Повторность опыта семикратная. Математическую обработку данных проводили по Б.А. Доспехову (1968).
При применении селена разными способами показано положительное действие элемента на урожайность обоих сортов пшеницы, которое зависело от условий водообес-печения в критический период роста растений (табл. 1).
В оптимальных условиях водообеспечения применение селена привело к достоверному росту массы зерна пшеницы сорта Иволга в оба года исследований (в 1,4 и
1. Влияние селена на продуктивность разных сортов яровой пшеницы
Вариант Масса зерна, г/сосуд Число в колосе, шт. Масса 1000 зерен, г
колосков зерен
сорт Иволга, 2009 г.
Оптимальное увлажнение
Контроль (без удобрений) 7,2 20,3 11,3 23,1
Предпосевная обработка семян (ПОС) 9,8 24,3 10,7 25,3
Обработка вегетирующих растений (ОВР) 10,2 25,4 12,7 27,8
НСРо5 0,5 1,1 0,8 2,9
Недостаточное увлажнение
Контроль 2,6 10,9 11,3 25,8
ПОС 3,3 10,7 19,2 11,5
ОВР 2,9 8,2 14,7 21,2
НСР05 0,6 1,7 0,9 2,7
Избыточное увлажнение
Контроль 2,3 18,9 8,7 7,5
ПОС 2,7 25,0 12,4 7,9
ОВР 3,3 23,9 13,1 11,1
НСР05 0,5 3,1 1,4 3,7
сорт Лада, 2010 г.
Оптимальное увлажнение
Контроль 3,0 11,8 21,9 8,9
ПОС 3,8 13,2 24,6 10,2
ОВР 5,7 14,5 20,4 18,8
НСР05 0,4 1,7 0,9 1,7
Недостаточное увлажнение
Контроль 1,7 10,9 6,2 17,3
ПОС 2,0 8,9 6,4 21,0
ОВР 2,6 19,3 22,8 7,2
НСР05 0,4 2,2 1,6 2,3
Избыточное увлажнение
Контроль 1,7 8,7 7,6 14,5
ПОС 2,7 12,5 7,9 22,8
ОВР 3,0 19,0 7,4 29,3
НСР05 0,5 2,1 0,7 2,5
сорт Иволга, 2011 г.
Оптимальное увлажнение
Контроль 9,6 12,6 20,5 31,2
ПОС 10,8 10,5 24,7 29,2
ОВР 10,5 10,8 25,8 27,1
НСР05 0,3 0,4 1,4 2,9
Недостаточное увлажнение
Контроль 3,6 11,2 19,2 12,5
ПОС 6,9 12,8 29,3 15,7
ОВР 7,8 13,2 30,4 17,1
НСР05 0,3 0,9 1,7 1,0
Избыточное увлажнение
Контроль 3,6 12,4 25,4 9,5
ПОС 5,0 14,1 30,8 10,8
ОВР 6,3 13,5 29,4 14,3
НСР05 0,4 0,7 1,1 2,0
сорт Лада, 2011 г.
Оптимальное увлажнение
Контроль 9,3 12,6 20,5 30,1
ПОС 10,5 14,6 23,4 29,7
ОВР 9,9 15,4 20,1 32,7
НСР05 0,5 0,7 0,9 2,3
Недостаточное увлажнение
Контроль 6,1 13,3 16,8 24,1
ПОС 6,3 13,1 20,4 20,4
ОВР 6,2 12,5 16,1 25,3
НСР05 0,5 0,3 0,4 1,9
Избыточное увлажнение
Контроль 4,9 14,0 18,2 17,9
ПОС 6,2 13,6 29,2 14,0
ОВР 6,4 14,5 26,7 15,9
НСР05 0,6 0,5 0,7 2,1
2. Содержание различных форм азота в зерне яровой пшеницы
Вариант Азот, % Отношение белкового азота в % от общего
общий белковый небелковый
сорт Иволга, 2009 г.
Оптимальное увлажнение
Контроль (без удобрений) 2,40 1,98 0,42 82,5
Предпосевная обработка семян (ПОС) 2,50 2,01 0,49 80,4
Обработка вегетирующих растений (ОВР) 2,44 2,05 0,39 84,0
НСР05 0,03 0,04 - -
Недостаточное увлажнение
Контроль 2,51 1,65 0,86 65,7
ПОС 2,56 1,63 0,93 63,7
ОВР 2,57 1,64 0,93 63,8
НСР05 0,02 0,02 - -
Избыточное увлажнение
Контроль 2,40 1,68 0,72 70,0
ПОС 2,60 1,90 0,70 73,1
ОВР 2,70 1,88 0,82 69,6
НСР05 0,02 0,03 - -
сорт Лада, 2011 г.
Оптимальное увлажнение
Контроль 2,29 1,93 0,36 84,3
ПОС 2,38 1,98 0,40 83,2
ОВР 2,32 1,98 0,34 85,3
НСР05 0,03 0,05 - -
Недостаточное увлажнение
Контроль 2,48 1,68 0,80 67,7
ПОС 2,55 1,70 0,85 66,7
ОВР 2,57 1,96 0,61 76,3
НСР05 0,05 0,06 - -
Избыточное увлажнение
Контроль 2,35 1,80 0,55 76,6
ПОС 2,15 1,87 0,28 87,0
ОВР 2,44 1,90 0,54 77,9
НСР05 0,05 0,05 - -
сорт Иволга, 2011 г.
Оптимальное увлажнение
Контроль 2,37 1,90 0,47 80,2
ПОС 2,67 1,96 0,71 73,4
ОВР 2,39 1,94 0,45 81,2
НСР05 0,2 0,05 - -
Недостаточное увлажнение
Контроль 2,82 1,72 1,10 61,0
ПОС 2,77 1,78 0,99 64,3
ОВР 2,68 1,83 0,85 68,3
НСР05 0,2 0,05 - -
Избыточное увлажнение
Контроль 2,45 1,63 0,82 66,5
ПОС 2,69 1,73 0,96 64,3
ОВР 2,44 1,82 0,62 74,6
НСР05 0,2 0,05 - -
1,1 раза соответственно), причем положительное действие селена в 2009 г. определялось возрастанием массы 1000 зерен примерно в 1,2 раза, а в 2011 г. - числом зерен в колосе. В этих же условиях опрыскивание вегети-рующих растений селеном повышало массу зерна пшеницы сорта Лада в 2010 г. в 1,9 раза, что привело к росту массы 1000 зерен в 2,1 раза. Сравнительная оценка действия селена показала, что эффективность микроэлемента не зависела от способа его применения.
Результаты исследований позволили установить, что в условиях избытка влаги, также как и при ее недостатке, наблюдалось резкое снижение продуктивности растений почти в 1,5-2,7 раза по сравнению с вариантами, где растения выращивали при оптимальном поливе.
Водный дефицит приводил к резкому снижению продуктивности пшеницы обоих сортов, что было связано с ухудшением условий формирования и налива зерен. Применение селена не зависело от способа его обработ-
ки, но положительно сказалось на формировании урожайности. Селен снижал негативное влияние дефицита влаги, что, возможно, связано с действием элемента на показатели водообмена растений в условиях краткосрочной почвенной засухи, поскольку селен способствует устойчивости растений к воздействиям внешних факторов и реализации потенциальной продуктивности, выполняя антиоксидантную функцию [1, 4].
В условиях переувлажнения почвы применение селена разными способами привело к росту продуктивности пшеницы по сравнению с вариантом без его применения (у сорта Иволга в 2009 г. - в 1,4 раза, в 2011 г. - в 1,7 раза, у сорта Лада в 2010 г. - в 1,8 раза, в 2011 г. - в 1,3 раза). Выявлено, что в условиях переувлажнения почвы селен способствовал улучшению условий закладки зерновок, что и послужило причиной роста их числа и выполненности и определило рост урожайности. Возможно, это связано с антиоксидантными свойствами элемента, т.к. селен предотвращает накопление в тканях свободных радикалов, индуцирующих перекисное окисление липидов, нуклеиновых кислот и белков [2]. Таким образом, можно сделать вывод, что в условиях краткосрочной почвенной засухи и переувлажнения почвы изучаемые способы применения селена способствовали снижению их негативного действия в результате улучшения условий закладки и формирования зерновок и определили повышение их числа и выполненности, что и стало определяющим фактором роста продуктивности, что можно объяснить антиоксидантными свойствами элемента (активацией каталазы, пероксидазы и снижением продуктов ПОЛ, а также торможением снижения содержания ИУК и возрастанием уровня АБК), которые показаны в работе Т.И. Пузиной с соавт. [12].
Обеспечение растений микроэлементами необходимо рассматривать не только с точки зрения влияния на продуктивность, но и изменения качества зерна (табл. 2). Установлено, что в условиях оптимального водообеспе-чения применение селена привело к возрастанию общего
и белкового азота на 10%. Это, вероятно, связано с более благоприятными условиями прохождения процессов синтеза и накопления белка в зерновках пшеницы. Наибольший эффект действия селена на накопление азота в зерне яровой пшеницы получен при применении предпосевной обработки семян, что согласуется с результатами исследований И.И. Серегиной [13].
В условиях дефицита влаги установлено, что при применении селена достоверно увеличилось содержание общего и белкового азота примерно на 10-15% во все годы исследований, что может быть обусловлено увеличением доли незаменимых аминокислот в сыром протеине.
При избыточном водообеспечении наибольшая эффективность селена проявлялась при опрыскивании ве-гетирующих растений в 2009 и 2011 гг., на что указывает увеличение содержания общего и белкового азота на 10-13% и снижение небелковых форм в зерне пшеницы, которое привело к увеличению продуктивности растений за счет роста озерненности колоса и увеличения массы 1000 зерен. Следует отметить, что в условиях почвенной засухи и избыточного увлажнения почвы наилучшее действие селена получено при опрыскивании вегетирующих растений, использование которого существенно влияло на накопление белкового азота в зерне. Эффективность действия селена зависела от погодных условий вегетационного периода растений пшеницы.
Таким образом, в условиях засухи и переувлажнения почвы селен снижал их негативное действие в результате улучшения условий закладки и формирования зерновок и определил повышение их числа и выполненности, что и стало определяющим фактором роста продуктивности. Под действием селена возрастало содержание общего и белкового азота в разных условиях увлажнения. Это, вероятно, и определило улучшение условий прохождения процессов синтеза и накопления белка, что и привело к увеличению интенсивности фотосинтеза и дыхания и, в конечном итоге, к росту продуктивности.
Литература
1. Djanaguiraman M., Devi D.D., Shanker A.K. et. al. Selenium - an antioxidative protectant in soybean during senescence // J. Plant and Soil. 2005. V. 272. - P. 77-86.
2. Скрыпник Л.Н., Чупахина Г.Н. Микроэлемент селен и антиоксидантный статус растительной пищи: Сб. статей 7-й Международной научно-практической конференции. - Пенза: РИО ПГСХА, 2007. - 192 с.
3. Кулагина Ю.М., Головацкая И.Ф. Влияние селенита натрия на рост и развитие растений пшеницы в зависимости от способа обработки // Вестник Томского государственного университета. Биология, 2011. № 2 (14). - С. 56-64.
4. Кузнецов В.В. Защитное действие селена при адаптации растений пшеницы в условиях засухи. Автореф. дисс. к.б.н. - М.: 2004. - 18 с.
5. Серегина И.И., Сивашова А.В. Формирование разных сортов яровой пшеницы при применении селена // Агрохимический вестник, 2010, № 5. - С. 26-27.
6. Ермаков В.В., Ковальский В.В. Биологическое значение селена. - М.: Колос, 1974. - 298 с.
7. Санькова А.Г. Накопление селена салатом при внесении селенита натрия. Автореф. дисс. к.б.н. - М.: Изд-во МСХА, 2001. - 17 с.
8. Ягодин Б.А. Кольцо жизни. - М.: Независимый институт экспертизы и сертификации, 2002. - 144 с.
9. Анспок П.И. Совершенствование способов применения микроэлементов в растениеводстве // в сб. «Микроэлементы в биологии и их использование в медицине» / Тез. докл. Сам. ГУ, 1990. - С. 115-116.
10. Серегина И.И. Действие микроэлементов (селена, цинка и молибдена) на рост, развитие, продуктивность яровой пшеницы в разных условиях азотного питания и водообеспечения. Автореф. дисс. к.б.н. - М.: ВНИИА, 1999. - 20 с.
11. Журбицкий З.И. Теория и практика вегетационного метода. - М.: Наука, 1986. - 260 с.
12. Пузина Т.И., Цуканова М.А. Влияние почвенной засухи на гормональную и антиоксидантную систему Sola-num tuberosum в зависимости от обработки селенитом // Ученые записки Орловского ГУ, 2008. № 2. - С. 51-56.
13. Серегина И.И. Содержание селена в растениях пшеницы в зависимости от условий азотного питания // Энтузиасты аграрной науки: Труды Куб. ГАУ. - Краснодар, 2010. Вып. 2. - С. 322-326.
