CC BY
65
УДК / UDC 635.655:631.53.01:631.547.03:631.811.98
ВЛИЯНИЕ БИОПРЕПАРАТОВ НА НАЧАЛЬНЫЕ РОСТОВЫЕ ПРОЦЕССЫ
СЕМЯН СОИ
THE INFLUENCE OF BIOPREPARATIONS ON THE INITIAL GROWTH PROCESSES OF SOYBEAN SEEDS
Зубарева К.Ю.*, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Zubareva K.Yu., Candidate of Biological Science, Senior Researcher ФГБНУ «Федеральный научный центр зернобобовых и крупяных культур», Орловская область, Россия Federal State Budgetary Scientific Institution "Federal Scientific Center of Legumes and Groat Crops", Orel region, Russia Прудникова Е.Г., кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Prudnikova E.G., Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor 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: kristi [email protected]
Создание эффективных биологизированных предпосевных приемов обработки семян культурных растений на фоне условий современного абсолютного «химического» земледелия имеет теоретическое и практическое значение в конструировании агробиоценозов на биологической платформе. Настоящая работа отражает результаты лабораторных исследований по выявлению влияния предпосевной обработки на морфофизиологические характеристики проростков на начальном этапе роста растений перспективных сортов сои северного экотипа (Зуша, Осмонь, Ланцетная, Мезенка). Изучение в лабораторных условиях ростовых процессов на начальных этапах развития растений позволяет нивелировать влияние барьеров экологической неоднородности окружающей среды. Было выявлено, что предпосевная обработка семян сои аминокислотным биостимулятором интенсифицирует не только их прорастание, но и развитие проростков даже на фоне использования химических фунгицидов: катализируется процесс поглощения семенами воды, происходит укорачивание лаг-периода, увеличивается показатель отношения биомассы к длине проростков на 78%, в итоге формируется более мощная корневая система. Инокуляция семян сои приводит к увеличению энергии прорастания. Наиболее выраженный стимулирующий эффект был отмечен при способе внесения микробиологического препарата в виде опрыскивания: масса проростков была выше значений контрольных вариантов в среднем на 24,0% у сортов Мезенка, Ланцетная и Зуша, а длина проростков - на 23,6% по всем сортам. Стимулирующий эффект испытуемых препаратов возникает за счёт положительного воздействия на физиологические, биохимические процессы проростков на ранних этапах онтогенеза, что способствует реализации высокой потенциальной продуктивности современных сортов сои в дальнейшем. Ключевые слова: микробиологический препарат, биопрепарат, семена сои, предпосевная обработка, стимулирующий эффект, энергия прорастания, морфометрические показатели.
The creation of effective biologized pre-sowing methods of seed treatment of cultivated plants against the background of the conditions of modern absolute "chemical" farming has theoretical and practical significance in the construction of agrobiocoenosis on a biological platform. This work reflects the results of the laboratory studies to identify the effect of pre-sowing treatment on the morpho-physiological characteristics of seedlings at the initial stage of plant growth of promising soybean varieties of the northern ecotype (Zusha, Osmon, Lantsetnaya, Mezenka). The study of the growth processes in the laboratory at the initial stages of plant development makes it possible to neutralize the influence of barriers to the ecological heterogeneity of the environment. It was found that pre-sowing treatment of soybean seeds with an amino acid biostimulant intensifies not only their germination, but also the development of seedlings even against the background of the use of chemical fungicides: the process of water absorption by the seeds is catalyzed, the lag
period is shortened, the ratio of biomass to seedling length increases by 78%, as a result, a more powerful root system is formed. Soybean seed inoculation leads to an increase in germination energy. The most pronounced stimulating effect was observed with the method of applying microbiological preparation in the form of spraying: the mass of seedlings was higher than the values of the control variants by an average of 24.0% in varieties Mezenka, Lantsetnaya and Zusha, and the length of seedlings was higher by 23.6% for all varieties. The stimulating effect of the tested drugs arises due to a positive effect on the physiological and biochemical processes of seedlings at the early stages of ontogenesis, which contributes to the realization of the high potential productivity of modern soybean varieties in the future.
Key words: microbiological preparation, biological preparation, soybean seeds, pre-sowing treatment, stimulating effect, germination energy, morphometric parameters.
Введение. Наиболее критичный период жизни растений - это начальный этап онтогенеза, а именно процесс прорастания семян растений. Этот период и обеспечивает выживаемость растений в процессе вегетации, что однозначно сказывается на конечном результате как в количественном, так и в качественном выражении. Несмотря на многочисленные исследования в данной области, эта тема остается актуальной и открытой по настоящее время и является одной из главных задач в мировом растениеводстве.
Необходимо уделять должное внимание применению новых агротехнологических приёмов при возделывании сельскохозяйственных растений на начальных фазах онтогенеза с целью создания благоприятных условий для прохождения последующих стадий роста и развития. Одним из важнейших направлений совершенствования технологий возделывания культурных растений является применение средств управления биологическими процессами с помощью микроэлементов и аминокислотных биостимуляторов, которые являются следующей ступенью управления вегетацией и продукционным процессом, когда возможности удобрений, пестицидов и традиционной агротехники исчерпаны, и (или) ухудшают экологическую ситуацию, и (или) увеличивают энергозатраты в земледелии и т.п. [1].
Следует отметить, что предпосевная обработка семян микроудобрениями, аминокислотными биостимуляторами и микробиологическими инокулянтами, характеризующаяся как щадящий способ с минимизированными дозами внесения, весьма перспективна с экологической точки зрения и может стать существенной и ценной составной частью современных эффективных технологических систем возделывания сельскохозяйственных культур [2].
Весьма актуально это и для сои как одной из наиболее значимых белково-масличных культур мирового масштаба [3, 4]. Поэтому создание эффективных биологизированных предпосевных приемов обработки семян сои на фоне условий современного абсолютного «химического» земледелия имеет теоретическое и практическое значение в конструировании агробиоценозов на биологической платформе.
Целью работы являлось изучение в лабораторных условиях влияния предпосевной обработки аминокислотными биостимуляторами и микробиологическими инокулянтами ростовых процессов на начальных этапах развития растений перспективных сортов сои.
Условия, материалы и методы. Исследования были проведены в рамках выполнения государственных научных исследований (№ 0466-2019-0001) на базе ФГБНУ ФНЦ ЗБК Орловской области.
Объектами исследований являлись перспективные сорта сои северного экотипа орловской селекции: Ланцетная (включен в реестр допущенных в 2005 г.), Зуша (в 2015 г.), Мезенка (в 2016 г.) и Осмонь (в 2018 г.).
В качестве контроля использовали необработанные семена и семена, обработанные фунгицидным протравителем, содержащим имазалил (10%) и тебуконазол (6%) (0,4 л/т), направленным на борьбу с фузариозной корневой гнилью, аскохитозом, фузариозом и плесневением семян, заблаговременно за 10 дней до посева. Семена в опытных вариантах были обработаны в день посева аминокислотным биостимулятором Биостим Старт (1,0 л/га), содержащим N P2O5, ИЮ, MgO, Fe, Mn, Zn, Cu, Mo, а также микробиологическим удобрением Нитрофикс (2 кг(л)/т) на основе гамма-стерилизованного торфа, имеющем в своем составе в том числе и живые клетки бактерии ВгабугЫгоЫит]ароп1сит.
Каждый вариант опыта состоял из 100 семян. Повторность - 4-х кратная.
Исследование процесса набухания определяли массовым методом [5].
Энергию прорастания и оценку ростовых характеристик на начальном этапе роста растений семян сои проводили методом проращивания в рулонах при переменной температуре 20-30°С, в темноте по ГОСТ 12038-84 [6], учитывая в различные периоды проращивания морфометрические показатели проростков.
Результаты и обсуждение. Энергичные обменные процессы у семян растений активизируются вскоре после помещения их в условия, благоприятные для роста и развития. Несомненно, большинство приемов предпосевной обработки семян позволяет усилить интенсивность метаболических процессов при прорастании с эффективной мобилизацией запасных веществ под действием соответствующих активных ферментов [7]. В результате инициируется рост проростков, качество которого, как следствие, влияет на развитие, жизнеспособность и продуктивность растений.
Изучение в лабораторных условиях ростовых процессов на начальных этапах развития растений позволяет нивелировать влияние барьеров экологической неоднородности окружающей среды.
Полученные результаты показывают, что Биостим Старт положительно влияет на процесс прорастания семян даже при совместном применении с фунгицидным протравителем. В результате использования аминокислотного биостимулятора катализируется процесс поглощения семенами воды, происходит укорачивание лаг-периода по сравнению с контролем и с вариантом использования фунгицидного протравителя, что приводит к более быстрой активации ферментов, усиливающих распад запасных питательных веществ, необходимых зародышу для интенсификации всех биохимических реакций в процессе первоначального роста и развития. В варианте с использованием Биостим Старт наблюдалось снижение водопоступления к 10 часам у сорта Зуша и к 8 часам у сорта Осмонь (табл. 1), тогда как обработка семян фунгицидным протравителем тормозит процесс поглощения семенами воды, в том числе и в сравнении с контролем.
Таблица 1 - Скорость процесса поглощения воды семенами сои в различных условиях
Часы набухания семян Возрастание средней массы семян в п роцессе поглощения воды, г/100 шт.
Осмонь Зуша
К ФП ФП+БС К ФП ФП+БС
0 13,333 13,333 13,333 15,385 15,385 15,385
1 16,663 16,530 16,759 24,615 28,231 29,340
2 22,231 20, 008 21,114 29,231 30,794 33,846
3 24,443 24,289 27,291 32,308 34,923 33,740
4 25,591 24,942 27,536 33,846 35,260 35,384
6 27,778 26,630 27,982 38,462 38,530 39,897
8 27,911 27,437 28,113 38,872 39,237 40,146
10 28,007 27,851 28,490 39,940 41,538 42,076
24 28,630 28,513 28,620 40,317 42,010 42,385
Примечание: К - контроль, ФП - фунгицидный протравитель, ФП+БС - фунгицидный протравительт + БиостимСтарт.
Биопрепарат оказал положительное влияние на формирование проростков растений сои. Исследования показали, что контрольные образцы заметно уступали в показателях биомассы (гр/1 пог. см проростка) от растений, семена которых были обработаны. На опытном варианте этот показатель превышает контроль на 78 % у обоих сортов на 12-е сутки проращивания (табл. 2).
Таблица 2 - Морфометрические показатели растений сои в зависимости от обработки семян (в среднем на 1 растение)_
Варианты опыта Длина корешка, см Длина ростка, см Биомасса корешков, г Биомасса ростков, г
Сутки проращивания
6-ые 12-ые 6-ые 12-ые 6-ые 12-ые 6-ые 12-ые
Зуша
Контроль 5,2 22,4 3,0 37,2 0,11 0,3 0,15 1,4
Фунгицидный протравитель+ Биостим Старт (баковая смесь) 4,6 22,0 1,0 6,0 0,16 0,5 0,05 1,0
Осмонь
Контроль 7,1 22,8 4,5 30,2 0,07 0,18 0,16 1,22
Фунгицидный протравитель+ Биостим Старт (баковая смесь) 5,4 20,3 1,0 4,25 0,13 0,4 0,03 0,7
Проростки обработанных семян характеризуются более мощной корневой системой с явной визуализацией массового образования боковых корешков в сравнении с контролями с водой и с фунгицидным протравителем (рис. 1).
шг
К1 К2 ОП
Рисунок 1 - Корешки проростков при микроскопировании с использованием Микмед-6 в проходящем свете с освещением по методу светлого поля: К1 - вода, К2 - фунгицидный протравитель, ОП - фунгицидный протравительт+БиостимСтарт
Инокуляция семян сои также является биопредпосевной обработкой: помимо дополнительного обеспечения растений зернобобовых культур азотным питанием за счет эффективных штаммов симбиотических азотфиксирующих бактерий, участвующих в образовании клубеньков на поверхности корневой системы вегетирующих растений, она приводит к активации начальных ростовых процессов (табл. 3).
Таблица 3 - Энергия прорастания семян сои в зависимости от предпосевной обработки (средние значения данных)
Энергия прорастания, % Масса корешка 1 растения на 3-ий день
Вариант Способ внесения прорастания, мг
Сорта сои
1 2 3 4 1 2 3 4
Контроль 80 93 83 93 16 20 20 26
Сухое опыливание 93 93 93 100 17 30 28 37
Нитрофикс Опрыскивание (расход рабочей жидкости 8-10 л/т) 77 93 93 97 36 34 47 38
Опрыскивание (расход рабочей жидкости 8-10 л/т + Статик-прилипатель 0,85 л/т) 80 93 90 97 42 42 35 40
Примечание: 1 - Мезенка, 2 - Ланцетная, 3 - Осмонь, 4 - Зуша
Инокуляция семян сои привела к увеличению энергии прорастания. Наиболее выраженный стимулирующий эффект был отмечен при способе внесения микробиологического препарата в виде опрыскивания (табл. 4).
Таблица 4 - Длина и масса проростков семян сои в зависимости от предпосевной обработки на 7-ой день проращивания (в среднем на 1 растение)
Вариант Длина проростка, г / стимулирующий эффект, % Биомасса проростка, г / стимулирующий эффект, %
Сорта сои
1 2 3 4 1 2 3 4
Контроль 6,07/- 6,0/- 6,09/- 5,36/- 0,163/- 0,212/- 0,2/- 0,198/-
Нитрофикс (сухое опыливание) 6,714/ 10,6 6,9/ 15,0 4,89/ 5,56/ 3,7 0,162/ 0,22/ 3,8 0,145/ 0,196/
Нитрофикс (опрыскивание) 7,57/ 24,7 8,7/ 45,0 7,71/ 26,6 5,66/ 5,6 0,17/ 4,3 0,256/ 20,8 0,212/ 6,0 0,232/ 17,2
Нитрофикс + Статик (опрыскивание) 9,75/ 60,6 6,3/ 5,0 7,46/ 22,5 6,24/ 6,24 0,253/ 55,2 0,228/ 7,6 0,182/ 0,216/ 9,1
Примечание: 1 - Мезенка, 2 - Ланцетная, 3 - Осмонь, 4 - Зуша
Интегральными показателями развития семян являются длина и биомасса проростков. Было установлено, что эти показатели проростков из семян, обработанных биопрепаратом при использовании рабочего раствора, были выше контрольного варианта у всех исследуемых сортов сои. Масса проростков, которые развились из семян при использовании рабочего раствора микробиологического препарата совместно с прилипателем-стабилизатором превышала показатели контрольного варианта на 24,0% у сортов Мезенка, Ланцетная и Зуша, а длина проростков - на 23,6% в среднем по всем сортам. Вариант использования микробиопрепарата в виде сухого порошка был менее эффективным - отмечено увеличение массы проростков только у сорта Ланцетной на 3,8%, а длины проростков в среднем на 9,8% у сортов Мезенка, Ланцетная и Зуша.
Выводы. Можно сделать вывод о положительном влиянии исследуемых биопрепаратов на активацию биохимических, и как следствие, морфофизических, процессов при прорастании семян даже на фоне использования химических фунгицидов. Биопрепараты стимулируют формирование мощной корневой системы, способной максимально использовать питательные вещества из окружающей среды на ранних этапах онтогенеза. Это, в свою очередь, способствует реализации высокой потенциальной продуктивности современных сортов сои, что приведет к высоким показателям урожайности зернобобовых культур как в количественном, так и в качественном выражении.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Корягин Ю.В, Иванов А.И., Корягина Н.В. Влияние биологических препаратов группы ризоторфина на посевные качества гороха // Нива Поволжья. 2016. № 3 (40). С. 18-25.
2. Левин В.А. Влияние приемов предпосевной обработки семян на посевные качества, ростовые показатели и болезнеустойчивость озимой пшеницы // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. 2012. № 2 (40). С. 21-26.
3. Кузнецов И.И., Амелина A.B. Потенциальные возможности продукционного процесса растений у сортов сои северного экотипа в условиях ЦентральноЧерноземного региона России // Вестник ОрелГАУ. 2012. № 2. С. 11-13.
4. Оценка экологической пластичности и стабильности современного селекционного материала сои / С.С. Рябуха [и др.] // Зернобобовые и крупяные культуры. 2019. № 4 (32). С. 52-58.
5. Зимон А.Д. Занимательная коллоидная химия. 4-е изд., доп. и перераб. М.: Агар, 2002. 168 с.
6. ГОСТ 12038-84. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести (с Изменениями N 1, 2, с Поправкой). Введ. 1986-07-01. М.: Изд-во стандартов, 2011. 65 с.
7. Мухина М.Т. Влияние регуляторов роста растений комплексного действия на фоне азотно-фосфорных удобрений на урожайность и качество сои в условиях Краснодарского края: автореф. дис. ... канд. биол. наук. М., 2017. 25 с.
REFERENCES
1. Koryagin Yu.V, Ivanov A.I., Koryagina N.V. Vliyanie biologicheskikh preparatov gruppy rizotorfina na posevnye kachestva gorokha // Niva Povolzhya. 2016. № 3 (40). S. 18-25.
2. Levin V.A. Vliyanie priemov predposevnoy obrabotki semyan na posevnye kachestva, rostovye pokazateli i bolezneustoychivost ozimoy pshenitsy // Voprosy sovremennoy nauki i praktiki. Universitet im. V.I. Vernadskogo. 2012. № 2 (40). S. 21-26.
3. Kuznetsov I.I., Amelina A.V. Potentsialnye vozmozhnosti produktsionnogo protsessa rasteniy u sortov soi severnogo ekotipa v usloviyakh Tsentralno-Chernozemnogo regiona Rossii // Vestnik OrelGAU. 2012. № 2. S. 11-13.
4. Otsenka ekologicheskoy plastichnosti i stabilnosti sovremennogo selektsionnogo materiala soi / S.S. Ryabukha [i dr.] // Zernobobovye i krupyanye kultury. 2019. № 4 (32). S. 52-58.
5. Zimon A.D. Zanimatelnaya kolloidnaya khimiya. 4-e izd., dop. i pererab. M.: Agar, 2002. 168 s.
6. GOST 12038-84. Semena selskokhozyaystvennykh kultur. Metody opredeleniya vskhozhesti (s Izmeneniyami N 1, 2, s Popravkoy). Vved. 1986-07-01. M.: Izd-vo standartov, 2011. 65 s.
7. Mukhina M.T. Vliyanie regulyatorov rosta rasteniy kompleksnogo deystviya na fone azotno-fosfornykh udobreniy na urozhaynost i kachestvo soi v usloviyakh Krasnodarskogo kraya: avtoref. dis. ... kand. biol. nauk. M., 2017. 25 s.
