CC BY
62
УДК 631.811.98:633.11 »324»:631
Роль регуляторов роста в повышении продуктивности озимой пшеницы
И.В. НЕШИН, С.С. МЯСОЕДОВА, O.A. БАРХАТОВА, кандидаты сельскохозяйственных наук Э.С. ДАВИДЯНЦ, кандидат химических наук Н.В. ДУДЕНКО, А.Н. ОРЕХОВА, кандидаты биологических наук Ставропольский НИИ сельского хозяйства
E-mail: [email protected]
Изучено влияние регуляторов роста на некоторые физиолого-биохимичес-кие процессы в растениях озимой пшеницы, урожайность и качество зерна. Показаны особенности действия регуляторов роста в зависимости от применения удобрений, сорта озимой пшеницы, погодных условий.
Ключевые слова: регуляторы роста, озимая пшеница, урожайность, азотные удобрения, клейковина, белок, хлорофилл.
Среди современных регуляторов роста растений приоритетное место занимают препараты, полученные на основе природных соединений -веществ стероидной,тритерпеновой, фенольной природы, олиго- и полисахаридов, аминокислот и т. п. Эти вещества обладают широким спектром биологической активности, действуют в очень низких концентрациях (S-S0 мг/га д. в.) и безвредны для человека и окружающей среды.
Применение таких веществ оказывает влияние на эндогенный уровень фитогормонов и метаболизм растений, что дает возможность регулировать их рост и развитие, устойчивость к абиотическим факторам среды, различного рода патогенам и, в конечном итоге, повышать урожай и его качество. Многие из используемых регуляторов роста обладают фунгицидными и иммунопротектор-ными свойствами, и включение их в комплексную систему защиты растений позволяет значительно сократить использование экологически небезопасных химических препаратов.
В последние годы в Ставропольском крае проблема устойчивости растений к неблагоприятным условиям среды становится все более актуальной. В зоне неустойчивого ув-
лажнения Центрального Предкавказья довольно часты засухи. Период созревания и уборки зерновых стал теплее (+ 1,ГС) и суше (-11,2 мм) [1]. Усилить адаптивные возможности растительного организма к различным стрессорам помогают регуляторы роста, существенно влияющие на гормональный баланс растений, поскольку в основе биохимической адаптации лежат изменения в метаболических процессах, которые регулируются на гормональном уровне.
В отделе физиологии растений нашего института мы оценивали эффективность регуляторов роста растений различной химической природы при выращивании озимой пшеницы. Значительный интерес для практического использования представляют, в частности, стероидные соединения, среди которых широкое применение нашел эпибрасси-нолид (препарат Эпин-Экстра), обладающий высокой физиологической активностью.В исследованиях, проведенных H.A. Квасовым [2] в 20012003 гг., было выявлено положительное действие этого препарата на структуру посева сортов озимой пшеницы, различающихся по мор-фофизиологическим признакам (Безостая 1 и Юна). По итогам этих исследований установлено, что у обработанных Эпином растений увеличивались размеры ассимиляционного аппарата и содержание хлорофилла в различных органах, наблюдалось повышение прочносвязанных фракций хлорофилла в листьях (на 6,1-7,8 %), водоудерживающей спо-
собности листьев (на 4,0-7,0 %), их оводненности (на 1,8-2,0 %), при этом фракционный состав в листьях изменялся в пользу связанной воды, что косвенно свидетельствует о повышении засухоустойчивости растений.
При применении различных доз препарата (10, 20 и 30 мг/га) физиологически оптимальной оказалась доза 20 мг/га, обеспечивающая наибольшую прибавку урожайности зерна (у сорта Безостая 1 - 3,6-3,8 ц/га, Юна - 3,S-S,4 ц/га).
Обработка растений Эпином приводила к увеличению количества сырой клейковины в зерне у обоих сортов, при этом качество клейковины практически не изменялось.
Одно из свойств эпибрассиноли-да - способность в интервале доз 1-S0 мг/га изменять качественный и количественный состав эндогенных цитокининов [3] и, следовательно, оказывать влияние на азотный метаболизм, биосинтез белка.
Важный показатель, определяющий качество зерна, - содержание в нем азота. Мы исследовали особенность реутилизации азота из вегетативных органов и поступления его из почвы в зерновки в репродуктивный период у различных сортов озимой пшеницы. Опыты проводились на экспериментальном поле нашего института в 200S-2007 гг. В качестве объектов исследования были взяты сорта озимой пшеницы Дар Зернограда и Краснодарская 99. Посевы размещали по черному пару на удобренном фоне (N30P60). Схема опыта включала варианты без применения Эпина и с обработкой посевов Эпином в дозе 30 мл/га на VIII и XI этапах органогенеза.
Установлено, что влияние Эпина на процессы реутилизации зависит от этапа развития растения и сложившихся погодных условий. В благоприятный по водообеспеченности год
I. Поступление азота в зерновки при действии Эпина, %
Источник азота
Контроль (без применения Эпина) Эпин, VIII* Эпин, XI*
I 2 I 2 I 2
Благоприятный по водообеспеченности год (200S)
Из вегетативных 57,0 62,7 49,7 51,0 48,2 52,5 органов
Из почвы 43,0 37,3 50,3 49,0 51,8 47,5
Неблагоприятный по водообеспеченности год (2006)
Из вегетативных 60,3 39,0 55,2 31,6 62,5 43,6 органов
Из почвы 39,7 61,0 44,8 68,4 37,5 56,4
* Этап органогенеза.
Примечание. I - сорт Дар Зернограда, 2 - сорт Краснодарская 99.
u ф
2 л
<в д
<в л
s
а
z
IO
СО
IP О
2S
стимулировалось поглощение азота из почвы при использовании Эпина как на VIII, так и на XI этапе органогенеза (табл. I). В условиях недостаточного увлажнения применение препарата стимулирует фотосинтез и потребление азота из почвы только при обработке растений пшеницы на VIII этапе органогенеза. Обработка в фазе молочной спелости стимулирует процессы реутилизации.
Нами также изучено влияние поздних азотных подкормок мочевиной (N30) и Эпином (30 мл/га) на урожай и качество зерна сортов озимой пшеницы Русса (2002 г.) и Дар Зерно-града (200S г.). Опыты показали (табл. 2), что совместная обработка мочевиной и Эпином на VIII этапе органогенеза позволила увеличить урожай обоих сортов на 7,S-10,3 %. При обработке посевов мочевиной на VIII этапе содержание сырой клейковины в зерне увеличилось на 6,1 % у сорта Дар Зернограда и на 2,8 % - у сорта Русса. Эффективной оказалась на этом этапе и совместная обработка мочевиной и Эпином.
Согласно полученным нами данным, азотные удобрения, применяемые в репродуктивный период, увеличивают содержание общего белка в зерне озимой пшеницы на 8,211,9 %. Изменяется и фракционный состав белка: снижается доля альбуминов, глобулинов и глютенинов при одновременном увеличении доли
глиадинов (табл. 3).
Однако совместная обработка посевов на VIII этапе органогенеза ведет к увеличению суммарного белка при значительном изменении соотношения белковых фракций(содержание альбуминов и глобулинов снижается на 17,8 %, а содержание глиадинов увеличивается на 20,1 %), что ведет к ухудшению качества клейковины. При совместной обработке мочевиной и Эпином на XI этапе органогенеза изменения соотношения белковых фракций не отмечается, поэтому качество клейковины не ухудшается.
В процессе опытов мы проводили совместные обработки посевов озимой пшеницы Русса мочевиной и Эпином как в дневное, так и в ночное время. Наибольшее содержание клейковины (на 2,1-2,4 % выше, чем на контроле) было в зерне растений, обработанных в темное время суток (20-24 ч). Эта тенденция наблюдалась в большей степени в неблагоприятном по водообеспеченно-сти 2003 г., в то время как при благоприятных погодных условиях совместные обработки способствовали увеличению количества клейковины как в светлое (8-12 ч), так и темное (20-24 ч) время суток.
Большую структурно разнообразную группу биорегуляторов представляют тритерпеновые соединения, которые по химической природе
2. Влияние поздних азотных подкормок и совместных обработок азотом и Эпином на урожай и качество зерна озимой пшеницы (СНИИСХ, 2002 и 200S гг.)
Вариант Урожайность, ц/га Содержание клейковины в зерне, % Показатель ИДК, у.е.
I 2 1 2 1 2
Контроль(без удобрений и Эпина) 38,5 57,8 23,2 20,3 80 51
N30 vm N30; XI N30 с Эпин, VIII N30 с Эпин, XI 39,0 41,2 41,4 40,2 58.4 56.7 63.8 61.5 26,0 23,6 27,0 23,6 26,4 24,7 24,3 24,1 97 92 95 82 82 70 74 52
HCPos 0,8 1,9
Примечание. I - сорт Русса , 2 - Дар Зернограда.
3. Влияние поздних азотных подкормок и совместных обработок сч азотом и Эпином на фракционный состав белков зерна озимой о пшеницы Русса (2002 г.)
Вариант Суммарный белок, мг/г Альбумины с глобулины, % Глиадины, % Глютенины, %
Контроль N30 VIII N3oD XI 118,0 132,0 127,7 19,1 15.7 17.8 39,4 46,7 46,6 41.5 37.6 35,6
N30 с Эпин, VIII N30 с Эпин, XI 151,8 114,2 15,7 18,9 47,3 41,7 36,9 39,4
26
близки к стероидам. Выявление высокой ростстимулирующей активности у тритерпеновых кислот, выделенных из пихты сибирской (Abies sibirica Ledeb.), позволило создать на их основе препараты Силк, Биосил, Новосил, Вэрва, доказавшие свою эффективность при возделывании многих сельскохозяйственных культур, в том числе и озимой пшеницы [4]. Наряду с изучением действия Биосила и Силка мы исследовали рострегулирующие свойства экстракта из листьев сильфии пронзенноли-стной (Silphiumperfoliatum L.), содержащего в качестве активных компонентов тритерпеновые гликозиды. Обработка семян озимой пшеницы Авеста тритерпеновыми гликозидами (концентрация 1-10 мкМ) стимулировала рост корней, надземной части, сырой и сухой массы проростков, при этом содержание суммарного белка в них увеличивалось на 8-16 %. Обработка семян гликозидами вызывала также повышение суммарной ами-лолитической активности в проростках, которая достигалась за счет существенного увеличения (в 2,S-3,0 раза) активности б-амилазы (повышение амилазной активности обеспечивает ускоренную мобилизацию запасного крахмала на ростовые процессы и активизирует углеводный метаболизм).
Обработка семян озимой пшеницы Краснодарская 99 Биосилом и экстрактом из S. perfoliatum стимулировала в полевых условиях у растений образование побегов кущения и формирование вторичной корневой системы. В начальной фазе роста коэффициент кущения (1,8-2,0) и количество узловых корней (2,0-2,3) у растений в опытных вариантах был выше, чем на контроле (1,6 и 1,3 соответственно). Под действием регуляторов роста наблюдалось увеличение в узлах кущения содержания сахаров на 0,S-2,9 %. От степени развитости растений и накопления в них сахаров в значительной мере зависит устойчивость озимой пшеницы к низким температурам во время перезимовки. Повышение морозостойкости озимой пшеницы после обработки семян Силком отмечают и другие авторы [S-6].
Прибавка урожая зерна при обработке семян исследуемыми регуляторами роста составила 3,0-3,9 ц/га, а при совместной обработке семян и растений на IV и VIII этапах органогенеза - S,1-S,4 ц/га. Установлено повышение у разных сортов озимой пшеницы потенциальной устойчиво-
4. Влияние регуляторов роста на содержание хлорофилла и прочносвязанных фракций хлорофилла в листьях разных сортов озимой пшеницы (СНИИСХ, 2003-2005 гг.)
Вариант Хлорофилл Прочносвязанные фракции хлорофилла
мг/г сухого вещества %
а в а+в а:в а в а+в а:в
Дар Зернограда
Контроль (N30) 1 36+0,08 1,13+0,06 2,49+0,14 2,20 1,12+0,06 0,97+0,09 2,09+0,15 1,15 83,9
Экстракт S. 1 ,73+0,08 1,53+0,08 3,26+0,16 1,13 1,48+0,04 1,45+0,05 2,93+0,09 1,02 89,9
perfoliatum + N30
Силк с NQ0 1 59+0,10 1,33+0,02 2,92+0,12 1,20 1,33+0,03 1,25+0,04 2,58+0,07 1,06 88,4
Купава
Контроль (NQ0) 1 39+0,06 1,18+0,05 2,57+0,11 1,18 0,99+0,05 0,91+0,04 1,90+0,09 1,09 73,9
Экстракт S. 1 55+0,05 1,32+0,06 2,87+0,11 1,17 1,26+0,04 1,15+0,04 2,41+0,08 1,10 84,0
perfoliatum + N30
Силк с NQ0 1 ,38+0,05 1,14+0,06 2,52+0,11 1,21 1,18+0,06 1,10+0,06 2,28+0,12 1,07 90,5
S. Влияние регуляторов роста растений на содержание клейковины и ее качество в зерне озимой пшеницы Дар Зернограда
2008 г. 2009 г. 2010 г.
Вариант Содержание Показатель Содержание Показатель Содержание Показатель
клейковины, % ИДК, у.е. клейковины, % ИДК, у.е. клейковины, % ИДК, у.е.
Обработка посевов на IV этапе органогенеза
Контроль 28,2 80 29,4 74 29,8 79
Альбит 30,4 73 29,5 77 31,0 76
Лигногумат 31,0 81 29,7 73 31,2 78
Циркон 30,3 82 30,0 75 30,7 80
Обработка посевов на VIII этапе органогенеза
Альбит 28,1 76 30,2 73 33,9 82
Лигногумат 29,1 77 30,1 72 31,1 79
Циркон 28,8 83 31,3 81 31,2 72
сти к засухе при действии Силка и экстракта из Э. perfoliatum. У обработанных этими препаратами растений увеличивалось содержание прочно-связанных фракций хлорофилла: у сорта Дар Зернограда - на S-6 %, у сорта Купава - на 10-17 % (табл. 4) и водоудерживающей способности листьев - на 4-6 %.
Изучение влияния тритерпеновых регуляторов роста на качество зерна разных сортов озимой пшеницы (Дар Зернограда, Купава, Украинка одесская, Прикумская 140, Авеста, Ростов-чанка S), проведенное в институте в 2003-2010 гг., показало, что обработка посевов исследуемыми препаратами на фоне азотной подкормки мочевиной (М30) на VIII этапе органогенеза повышала содержание сырой клейковины в зерне на 1,3-2,0 %, причем в ряде случаев наблюдалось снижение показателя ИДК на 8-10 ед. Более выраженная реакция на действие регуляторов роста отмечена у сортов Купава, Украинка одесская, Ро-стовчанка S.
Существенное увеличение содержания клейковины в зерне озимой пшеницы сорта Дар Зернограда наблюдалось при действии таких рост-регулирующих препаратов, как Альбит, Лигногумат и Циркон (табл. S)
при одновременном повышении урожайности зерна на 4,9-18,3 % по сравнению с контролем.
Таким образом, действие регуляторов роста на физиолого-биохими-ческие процессы в растениях более эффективно на фоне применения удобрений и зависит как от сорта озимой пшеницы, так и от погодных условий. Применение полученных экспериментальных данных на практике поможет хозяйствам повысить урожайность и качество зерна.
Литература
1. Годунова Е.И., Желнакова Л.И., Удо-выдченко В.И. Состояние и пути оптимизации зерновой отрасли Ставрополья //Земледелие, 2011. - № 3. - С. 8-12.
2. Квасов H.A. Рострегулирующие вещества - важный резерв повышения продуктивности посевов озимой пшеницы в условиях засухи / Матер. научно-практ. конф. «Проблемы борьбы с засухой». - Ставрополь, 2005. - Т. 1. - С. 129-131.
3. Кислин E.H., Семичева Т.В. Влияние брассиностероидов на эндогенный уровень цитокининов в листьях ячменя //II совещ. по брассиностероидам. -Минск, 1991. - С. 26.
4. Квасов H.A. Продуктивность сортов озимой пшеницы при различных усло-
виях возделывания/Матер, научно-практ. конф, «Проблемы борьбы с засухой», - Ставрополь, 2005. - Т. 1. - С. 125-128.
5. Бардак Н.Н., Жук Б.Н., Стручалин М.С. Эффективность препарата Силк// Земледелие, 2001. - № 1. - С. 29.
6. Жалиева Л.Д. Повышение морозоустойчивости растений озимой пшеницы при обработке семян биологически активными веществами//Достижения науки и техники АПК, 2001. - № 61. - С. 17-19.
Growth-regulators' role in increase of winter wheat productivity
I.V. Neshin, S.S. Myasoedova, O.A. Barkhatova, E.S. Davidyants, N.V. Dudenko, A.N. Orekhova
There has been studied the influence of
growth-regulators on some of the u
physiologic-biochemical processes in |
winter wheat plants, its yield and grain ь
quality. There are shown the peculiarities j§
of growth-regulators effect according to §
the applied fertilizers, winter wheat variety ^ and weather conditions.
Keywords: growth-regulators, winter q wheat, yield, nitrogen fertilizers, gluten,
protein, chlorophyll. о
■ P
