CC BY
136
ВЛИЯНИЕ БИОПРЕПАРАТОВ НА ФОТОСИНТЕТИЧЕСКУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ И УРОЖАЙНОСТЬ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ
И.Я. Пигорев, С.А. Тарасов
Аннотация. Установлено, что использование микробиологических препаратов и стимулятора роста для обработки семян и посевов озимой пшеницы увеличивает площадь листовой поверхности, фотосинтетический потенциал, чистую продуктивность фотосинтеза и, в конечном итоге, урожайность культуры.
Ключевые слова: биологизация земледелия, микробиологические препараты, стимулятор роста, площадь листовой поверхности, фотосинтетический потенциал, чистая продуктивность фотосинтеза, урожайность.
Современные системы земледелия должны отвечать требованиям интенсификации и, в то же время, обеспечивать энерго- и ресурсосбережение без снижения продуктивности возделываемых культур, а также экологическую устойчивость агроценозов. Перечисленные условия выполняются, если применяется биологи-зированное земледелие, т.е. максимально используются все биологические факторы формирования урожая сельскохозяйственных культур и воспроизводства почвенного плодородия [1, 12].
При этом не исключается применение традиционных факторов интенсификации земледелия - минеральных удобрений. По последним данным, минеральные удобрения регулируют аэробно-анаэробное равновесие в структуре микробного сообщества почв, т.е. выполняют защитную роль в отношении автохтонного органического вещества агрофитоценозов, повышая иммунитет почвы к деградации, что, несомненно, подтверждает их исключительные экологические функции. Поэтому в современных системах земледелия необходимо предусматривать интегрированное применение удобрений, мелиорантов, регуляторов роста и биопрепаратов [6].
Применение в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур бактериальных удобрений и биопрепаратов микробиологического происхождения, наряду с использованием севооборотов, органических удобрений и седератов, является одним из направлений биологизации земледелия. Известно, что микроорганизмы являются источником доступных для растений элементов минерального питания и способны выделять различные антибиотические вещества, защищающие растения от болезней и вредителей. Именно микроорганизмы переводят элементы питания, содержащиеся в минералах и органическом веществе почвы, в усвояемую форму. Причем метаболиты микроорганизмов содержат не только элементы минерального питания, но и стимулирующие рост и развитие растений вещества (витамины, ауксины, гиббереллины и другие). Накопление стимуляторов в зоне ризосферы имеет большое значение для активирования биохимических процессов в растениях. Таким образом, создавая благоприятные условия для микроорганизмов в зоне ризосферы растений, можно переложить на них функции минеральных удобрений и пестицидов [3, 5].
Существует мнение, что в результате глобальной химизации в некоторых почвах отдельные виды микроорганизмов находятся на грани исчезновения. Их место занимают нетипичные для почвообразовательных процессов и эффективного взаимодействия с растениями микроорганизмы [11]. Поэтому повышение биогенно-сти почв за счет интродукции полезных микроорганизмов в результате использования микробиологических препаратов является актуальной проблемой. Экспери-
ментальные данные подтверждают выживание интро-дуцированных в почву популяций микроорганизмов. Конкретные условия среды определяют, будут ли привнесенные микробы входить в пул доминирующих или переживающих популяций. Случаи полной гибели ин-тродуцентов отмечались редко [8].
В Центральном Черноземье озимая пшеница является ведущей зерновой культурой. Однако в настоящее время возможная потенциальная продуктивность культуры реализуется лишь на одну треть. Современные сорта озимой пшеницы способны формировать урожайность в пределах 100 ц/га и более, а фактическая урожайность обычно бывает в пределах 30 ц/га [2, 9]. Большое значение для продуктивности растений имеет фотосинтетическая деятельность посевов. В связи с этим важным является разработка приемов, направленных на обеспечение повышения коэффициентов использования фотосинтетически активной радиации. Изучение хода формирования листовой поверхности показало, что биопрепараты и микроудобрения оказывают положительное влияние на величину и продолжительность работы ассимиляционного аппарата [10]. При ограниченных ресурсах влаги и минерального питания основным фактором, лимитирующим урожайность пшеницы, является недостаточное развитие листовой поверхности [4]. Однако слишком сильное развитие площади листовой поверхности также может привести к снижению урожайности зерна в результате затенения и опадания листьев нижних ярусов, ухудшения аэри-руемости посева, полегания растений, развития болезней и снижения интенсивности фотосинтеза. Площадь листьев должна быть оптимальной не только по размеру, но и по ходу роста во времени. Важно, чтобы площадь листьев быстро достигала оптимальных размеров и пребывала долго в активном состоянии. Чем дольше продолжается период работы листьев на формирование хозяйственно ценных органов, тем выше урожайность [7]. Улучшение минерального питания и водоснабжения, оптимальная густота растений пшеницы и другие факторы повышают продуктивность растений [4].
В наших исследованиях в период 2011-2013 гг. мы изучали влияние на фотосинтетическую деятельность посевов озимой пшеницы и урожайность зерна обработки семян и посевов различными биопрепаратами: микробиологическими препаратами Гуапсин и Трихо-фит, бактериальным удобрением Азолен и стимулятором роста микробиологической природы Витазим. Из всех перечисленных препаратов только Витазим не содержит живой культуры микроорганизмов. В его состав входят физиологически активные продукты жизнедеятельности микроорганизмов. Все остальные препараты включают в состав живую культуру определенных полезных микроорганизмов. Препарат Гуапсин готовится на основе водной суспензии бактерий Pceudomonas aureofaciens и Pceudomonas aureofaciens, продуктов их метаболизма и стартовых доз макроэлементов (^Р,К). Трихофит - микробиологический препарат, изготовляемый на основе водной суспензии грибов рода Trichoderma %шгит и бактерий рода Pceudomonas aureofaciens. Препараты Гуапсин и Трихофит рекомендуется использовать совместно как бактериально-грибковый комплекс, оказывающий комплексное воздействие на условия формирования продуктивности возделываемых культур. Азолен представляет собой жидкое микробиологическое удобрение - концентрат
свободноживущих азотфиксирующих почвенных бактерий Azotobacter vinelandii.
Исследования проводились в условиях опытного поля Курского НИИ агропромышленного производства в 2010-2013 годах на черноземе типичном мощном тяжелосуглинистом. Озимую пшеницу сорта Московская 39 возделывали в севообороте со следующим чередованием культур: чистый пар - озимая пшеница - сахарная свекла - яровая пшеница, яровой ячмень. Площадь листовой поверхности озимой пшеницы определяли в фазе кущения, выхода в трубку, колошения и молочной спелости методом замера длины и ширины листа с использованием переводного коэффициента. Максимальная площадь листовой поверхности отмечалась в фазе колошения. Установлено заметное влияние биопрепаратов на увеличение площади листовой поверхности озимой пшеницы, особенно при сочетании обработки семян с обработками посевов (таблица 1). Примерно одинаковую и достаточно высокую эффективность в плане повышения площади листовой поверхности озимой пшеницы показали стимулятор роста Витазим и бактериально-грибковый комплекс Гуапсин + Трихофит. Особенно эффективными эти биопрепараты были при обработке семян и последующей трехкратной обработке посевов в течение вегетации культуры. Эффект увеличения ассимиляционной поверхности листьев в этих вариантах опыта объясняется не только улучшением минерального питания растений, но и более благоприятной фитосанитарной обстановкой в посевах. Листья меньше поражались бурой ржавчиной и септориозом.
В соответствии с нарастанием площади листовой поверхности по вариантам опыта было и накопление сухой биомассы растениями озимой пшеницы по фазам роста и развития. Обработка семян стимулятором роста Витазим обеспечивала увеличение сухой биомассы пшеницы в сравнении с контролем в фазе кущения на 6 г/м2, в фазе выхода в трубку - на 55 г/м2, в фазе колошения - на 96 г/м2 и в фазе молочной спелости - на 143 г/м2. При обработке семян бактериально-грибковым комплексом Гуапсин + Трихофит сухая биомасса увеличивалась соответственно на 12 г/м2 в фазе кущения, на 41 г/м2 - в фазе выхода в трубку, на 110 г/м в фазе колошения и на 161 г/м2 - в фазе молочной спелости. Обработка семян микробиологическим удобрением Азолен в фазе колошения способствовала увеличению накопления сухой биомассы на 3 г/м2 в сравнении с контролем, в фазе выхода в трубку - на 37 г/м2, в колошения - на 62 г/м2 и в фазе молочной спелости - на 94
г/м2. Дополнительная обработка посевов озимой пшеницы биопрепаратами в фазе кущения осенью, и, особенно, дополнительная трехкратная обработка посевов биопрепаратами в фазе кущения осенью, весной и в фазе выхода в трубку заметно увеличивали массу накопленного сухого вещества по всем вариантам опыта.
Влияние биопрепаратов на фотосинтетический потенциал и чистую продуктивность фотосинтеза по вариантам опыта за период кущение-молочная спелость показано в таблице 2.
Можно отметить, что наиболее высокий фотосинтетический потенциал посевов озимой пшеницы обеспечивал бактериально-грибковый комплекс Гуапсин + Трихофит. В сравнении с контролем при обработке им семян фотосинтетический потенциал посевов был выше на 198,01 тыс. м2/га • сутки, при обработке семян и посевов осенью в фазе кущения - соответственно выше на 342,75 тыс. м2/га • сутки, и при обработке семян с последующей трехкратной обработкой посевов - на 437,20 тыс. м /га • сутки. В этом же варианте опыта была самая высокая чистая продуктивность фотосинтеза. При обработке семян микробиологическими препаратами Гуапсин и Трихофит чистая продуктивность фотосинтеза была выше на 0,32 г/м2 чистой продуктивности фотосинтеза в контрольном варианте опыта. Дополнительная обработка препаратами Гуапсин и Три-хофит посевов озимой пшеницы осенью в фазе кущения увеличивала чистую продуктивность фотосинтеза на 0,41 г/м2, а дополнительная трехкратная обработка препаратами посевов - на 1,01 г/м .
Не сильно уступал бактериально-грибковому комплексу по влиянию на фотосинтетическую деятельность посевов озимой пшеницы и стимулятор роста растений Витазим. При обработке семян стимулятором роста фотосинтетический потенциал посевов озимой пшеницы в сравнении с контрольным вариантом увеличился на 190,35 тыс. м2/га • сутки, при обработке семян и посевов осенью в фазе кущения, соответственно, выше на 334,05 тыс. м2/га • сутки, и при обработке семян с последующей трехкратной обработкой посевов - на 434,78 тыс. м2/га • сутки. Чистая продуктивность фотосинтеза под влиянием обработок стимулятором роста в с равнении с контролем, соответственно, увеличивалась: при обработке семян - на 0,26 г/м2, при обработке семян и посевов осенью в фазе кущения - на 0,38 г/м2 и при обработке семян с последующей трехкратной обработкой посевов - на 1,00 г/м2.
Таблица 1 - Влияние обработки семян и посевов биопрепаратами на площадь листовой поверхности озимой пшеницы, тыс. м2/га (в среднем за 2011 -2013 гг.)_____
Препараты и нормы их внесения Способы использования Кущение Выход в трубку Колошение Молочная спелость
1. Контроль (обработка водой) обработка семян 7,7 19,0 28,7 14,0
2. Витазим 1 л/т 8,5 21,4 33,0 15,7
3. Гуапсин + Трихофит по 3 л/т 8,7 21,7 32,8 15,8
4. Азолен 3 л/т 8,3 20,4 31,2 15,1
5. Контроль (обработка водой) обработка семян + посевов в фазе кущения осенью 7,7 19,0 28,7 14,0
6. Витазим 1 л/т + 1 л/га 8,8 23,7 36,5 17,3
7. Гуапсин + Трихофит по 3 л/т + Гуапсин 5 л/га 8,9 23,9 36,6 17,4
8. Азолен 3 л/т + 5 л/га 8,5 21,6 33,5 16,0
9. Контроль (обработка водой) обработка семян + посевов в фазе кущения осенью + посевов в фазе кущения весной + посевов в фазе выхода в трубку 7,7 19,0 28,7 14,0
10. Витазим 1 л/т + 1 л/га + 1 л/га + 1 л/га 8,8 24,2 37,5 18,0
11. Гуапсин + Трихофит по 3 л/т + Гуапсин 5 л/га + 5 л/га + 5 л/га 8,9 24,2 37,6 17,9
12. Азолен 3 л/т + 5 л/га + 5 л/га +5 л/га 8,5 21,8 35,2 17,3
Таблица 2 - Влияние обработки семян и посевов биопрепаратами на фотосинтетический потенциал и чистую продуктивность фотосинтеза озимой пшеницы (в среднем за 2011-2013 гг.)__
Препараты и нормы их внесения Способы использования Фотосинтетический потенциал, 2/ тыс. м /га ■ сутки Чистая продуктивность фотосинтеза, г/м2
1. Контроль (обработка водой) обработка семян 1246,01 5,27
2. Витазим 1 л/т 1436,36 5,53
3. Гуапсин + Трихофит по 3 л/т 1444,02 5,59
4. Азолен 3 л/т 1370,51 5,46
5. Контроль (обработка водой) обработка семян + посевов в фазе кущения осенью 1246,71 5,26
6. Витазим 1 л/т + 1 л/га 1580,76 5,64
7. Гуапсин + Трихофит по 3 л/т + Гуапсин 5 л/га 1589,46 5,67
8. Азолен 3 л/т + 5 л/га 1453,88 5,51
9. Контроль (обработка водой) обработка семян + посевов в фазе кущения осенью + посевов в фазе кущения весной + посевов в фазе выхода в трубку 1247,09 5,27
10. Витазим 1 л/т + 1 л/га + 1 л/га + 1 л/га 1681,87 6,27
11. Гуапсин + Трихофит по 3 л/т + Гуапсин 5 л/га + 5 л/га + 5 л/га 1684,29 6,28
12. Азолен 3 л/т + 5 л/га + 5 л/га + 5 л/га 1490,07 5,94
Таблица 3 - Влияние обработки семян и посевов препаратами на урожайность озимой пшеницы, т/га
Препараты и нормы их внесения Способы использования Годы В среднем
2011 2012 2013
1. Контроль (обработка водой) обработка семян 3,34 3,50 5,24 4,02
2. Витазим 1 л/т 3,84 3,91 5,59 4,45
3. Гуапсин + Трихофит по 3 л/т 3,90 4,03 5,56 4,50
4. Азолен 3 л/т 3,72 3,87 5,46 4,35
5. Контроль (обработка водой) обработка семян + посевов в фазе кущения осенью 3,34 3,55 5,29 4,06
6. Витазим 1 л/т + 1 л/га 4,05 4,18 5,90 4,71
7. Гуапсин + Трихофит по 3 л/т + Гуапсин 5 л/га 4,12 4,22 5,87 4,74
8. Азолен 3 л/т + 5 л/га 3,80 3,91 5,51 4,41
9. Контроль (обработка водой) обработка семян + посевов в фазе кущения осенью + посевов в фазе кущения весной + посевов в фазе выхода в трубку 3,43 3,59 5,32 4,11
10. Витазим 1 л/т + 1 л/га + 1 л/га + 1 л/га 4,27 4,55 6,11 4,98
11. Гуапсин + Трихофит по 3 л/т + Гуапсин 5 л/га + 5 л/га + 5 л/га 4,26 4,51 6,00 4,92
12. Азолен 3 л/т + 5 л/га + 5 л/га + 5 л/га 3,96 4,28 5,87 4,70
НСР 05 0,13
Повышение фотосинтетического потенциала растений и чистой продуктивности фотосинтеза растениями озимой пшеницы под влиянием обработок семян и посевов биопрепаратами обеспечивало и повышение урожайности культуры. Установлено, что обработка семян препаратами повышала урожайность культуры в среднем на 8,2-11,9 %, обработка семян и посевов в фазе осеннего кущения - на 8,6-16,7 %, обработка семян и трехкратная обработка посевов - на 14,4-21,2 % (таблица 3).
Примерно одинаковую относительно высокую эффективность по влиянию на уровень урожайности культуры оказывали стимулятор роста Витазим и бактериально-грибковый комплекс Гуапсин + Трихофит. При обработке семян, а также семян и посевов в фазе осеннего кущения пшеницы наибольшую прибавку урожайности обеспечивал комплекс Гуапсин + Трихо-фит. Однако при обработке семян и трехкратной обработки посевов более эффективным был стимулятор Ви-тазим.
Полученные результаты позволяют заключить, что применение бактериально-грибкового комплекса Гуап-син + Трихофит и стимулятора роста Витазим для обработки семян и посевов озимой пшеницы обеспечивает формирование оптимальной площади поверхности листьев культуры, увеличивает активность и продолжительность работы ассимиляционного аппарата, про-
дуктивность фотосинтеза и, в конечном итоге, повышает урожайность зерна.
Список использованных источников
1 Биологизация земледелия в России / Н.В. Парахин, В.Т. Лобков, Н.К. Кружков и др. - Орел: Изд-во Орел ГАУ, 2000. - 175 с.
2 Войсковой А.И., Бобрышев Ф.И., Дубина В.В. Динамика посевных площадей и урожайности сортов озимой пшеницы в государственном сортоиспытании и производстве // Вестник РАСХН. - 2004. - № 1. - С. 50-52.
3 Дятлова К.Д. Микробные препараты в растениеводстве // Соросовский образовательный журнал. - 2001. - Т. 7. -№ 5. - С. 17-22.
4 Ермакова Н.В., Козлобаев В.В., Калмыкова О.С. Фотосинтетический потенциал озимой твердой, тургидной и мягкой пшеницы в условиях лесостепи ЦЧР // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. - 2008. -№3-4 (18-19). - С. 18-21.
5 Завалин А.А., Алметов Н.С. Применение биопрепаратов и биологический азот в земледелии Нечерноземья. - М.: Изд-во ВНИИА, 2009. - 152 с.
6 Иванов Л.А. Научное земледелие России: итоги и перспективы // Земледелие. - 2014. - № 3. - С. 20-24.
7 Кадыров С.В., Федотов В.А. Технологии программированных урожаев в ЦЧР: справочник. - Воронеж, 2005. -544 с.
8 Коростелёва Л.А., Кощаев А.Г. Основы экологии микроорганизмов. - СПб.: Изд-во Лань, 2013. - 240 с.
9 Личко Н.М., Коломиец С.Н. Продуктивность и качество зерна озимой пшеницы сорта Московская 39 в зависимости от уровня минерального питания в условиях ЦРНЗ // Зерновое хозяйство. - 2007. - № 7. - С. 12-14.
10 Влияние биопрепаратов и микроудобрения на продукционный процесс яровой пшеницы / Л.П. Степанова, В.Н. Стародубцев, Е.А. Коренькова и др. // Вестник Орел ГАУ. -2013. - № 1(40). - С. 17-22.
11 Харченко А.Г. Новый ключ к восстановлению плодородия почвы [Электронный ресурс]. - Журнал Зерно. -2012. - № 9. - Режим доступа: http://www.zemo-ua.com/?p=14127 (дата обращения 28.11.2014 г.).
12 Lobkov V., Plygun S. Priority areas for developmept of agriculture at the present stage of scientific and technical progress // Russian Journal of Agricultural and Socio-Economic Sciences. -2012. - № 2. - P. 3-9.
Информация об авторах
Пигорев Игорь Яковлевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, проректор по научной работе и инновациям ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА», e-mail: [email protected].
Тарасов Сергей Анатольевич, младший научный сотрудник ФГБНУ «Российский научно-исследовательский институт сахарной промышленности», e-mail: [email protected]
