CC BY
27
УДК 633.16:631
DOI 10.24411/0235-2516-2019-10028
ВЛИЯНИЕ НОВЫХ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТОВ НА СТРУКТУРУ УРОЖАЯ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ МЕТЕОУСЛОВИЙ
1А.Г. Тимаков, 2В.В. Мамеев, к.с.-х.н., 1Н.Е. Павловская, д.б.н.
1 Орловский ГАУ им. Н.В. Парахина, e-mail: ninel.pavlovsckaya@yandex.ru 2Брянский ГАУ, e-mail: vmameev@yandex.ru
Представлены данные по изучению новых биологически активных препаратов: Вигор Форте - регулятор роста растений, сочетающий синтетический аналог фитогормона роста (ауксина) и корректирующий комплекс NPK с микроэлементами, а также Биопрепаратом (патент № 2463759), созданный в Орловском государственном аграрном университете на основе биофлавоноидов гречихи, салициловой кислоты и солей магния. Исследования проведены на яровом ячмене Раушан в 2017 и 2018 г. Метеоусловия оказывают существенное влияние на урожай зерна ярового ячменя, особенно на прохождение фазы посев - всходы. Под влиянием препаратов за счет увеличения продуктивных стеблей и возрастания массы зерна урожайность зерна ярового ячменя по сравнению с контролем увеличилась на 18-21%. Вигор Форте был более эффективен по сравнению с Биопрепаратом.
Ключевые слова: ячмень, регуляторы роста, биопрепараты, метеоусловия, структура урожая.
INFLUENCE OF NEW BIOLOGICAL PREPARATIONS ON STRUCTURE OF SPRING BARLEY HARVEST DEPENDING ON CLIMATIC CONDITIONS
1G.A. Timakov, 2Ph.D. V.V. Mameev, lDr.Sci. N.E. Pavlovskaya
1Orel State Agricultural University named after N. V. Parakhin, e-mail: ninel.pavlovsckaya@yandex.ru 2Bryansk State Agricultural University, e-mail: vmameev@yandex. ru
The data on the study of new biologically active preparations are presented: Vigor Forte - plant growth regulator, combining synthetic growth hormone analog (auxin) and correcting NPK complex with microelements, as well as Biopreparation (patent № 2463759), created at the Orel State Agrarian University on the basis of bioflavonoids of buckwheat, salicylic acid and magnesium salts. Studies were conducted on spring barley Raushan in 2017 and 2018 Conditions have a significant impact on the yield of grain of spring barley, especially in the passing phase sowing - emergence. Under the influence of drugs by increasing the productive stems and increasing the mass of grain on the yield of spring barley compared with the control increased by 18-21%. Vigor Forte was more effective than a Biopreparation.
Keywords: barley, growth regulators, biopreparation, climatic conditions, crop structure.
Ячмень, возделываемый человеком на протяжении более 10000 лет, служит отличной моделью для изучения влияния изменяющихся климатических условий на сельское хозяйство. Его широкое распространение дает представление об адаптации к различным условиям, агроэкологии и применению [1]. В недавно опубликованном исследовании, проведенном на трех основных культурах: озимой пшенице, озимом ячмене и яровом ячмене, показано, что изменение климата повсеместно приводит к снижению урожайности пшеницы и ячменя [2]. При этом лимитирующими факторами служит сумма осадков и величина гидротермического коэффициента [3-6]. Между тем, частично противодействовать экологическим стрессам и повышать продуктивность сельскохозяйственных культур в условиях меняющегося климата способны регуляторы роста растений. В мировой практике их
успешно используют для борьбы с полеганием зерновых и технических культур, повышения устойчивости культур к неблагоприятным факторам внешней среды (морозо- и засухоустойчивость), повышения продуктивности и качества урожая. В связи с многолетним применением химических средств защиты растений, приведшим к ухудшению экологической обстановки, регуляторы роста и биопрепараты становятся необходимым элементом в технологии выращивания сельскохозяйственных культур, снижая воздействие стрессов и повышая иммунитет растений. Предпосевное протравливание семян защищает семена и проростки от неблагоприятных факторов и позволяет получать плотный и здоровый стеблестой - главный и решающий фактор высокой урожайности.
Цель исследования - изучение влияния новых биологических регуляторов роста на урожайные
данные ярового ячменя в связи с погодными условиями.
Условия, материалы и методы. Изучение эффективности применения биологических препаратов на посеве ярового ячменя Раушан проводили в 2017 и 2018 гг. на почвах стационарного опытного поля Брянского ГАУ, расположенного в Выгонич-ском районе Брянской области. Поле имеет прямоугольную конфигурацию, участок агроландшафта относительно ровный, местами имеет слабоволнистый характер. Почва опытного участка - серая лесная легкосуглинистая, сильно пылеватая, сформированная на карбонатном суглинке с повышенным содержанием гумуса в пахотном горизонте (3,5-3,6%), близкой к нейтральной реакцией среды (рНка 5,5-5,7). Содержание подвижных форм фосфора 285-302 мг/кг, калия 178-194 мг/кг почвы.
Мелкоделяночные опыты заложены методом рендомизированных повторений, в четырехкратной повторности, площадь делянки 40 м2. Предшественник для яровых зерновых - зернобобовые культуры. Перед посевом внесено: азофоска 120 кг/га и аммиачная селитра 150 кг/га. Выращивали яровой ячмень, сорт Раушан. Для посева использовали семена ячменя категории ЭС.
Дата посева в 2017 г. 11 апреля, всходы появились 6 мая. Фаза развития посев - всходы пришлась на период, когда выпало 14,2 мм осадков. Запас продуктивной влаги в слое почве 0-20 см был неудовлетворительным и составил 18,5 мм.
Дата посева в 2018 г. 29 апреля, всходы появились 5-6 мая. Фаза развития посев - всходы пришлась на первую и вторую декаду мая при недостатке влаги.
Схема защиты ячменя в годы эксперимента включала баковые смеси при протравливании семян (Оплот Трио + Табу), обработку в фазе кущения (Балерина + Бомба + Ластик Экстра) и начало колошения (Колосаль Про + Борей Нео). Норма высева ярового ячменя 5 млн. штук всхожих семян на 1 га. Протравливание семян проводили перед посевом путем опрыскивания в баковой смеси с указанными фунгицидами при норме водного раствора 10 л/т семян. Опрыскивание посевов проводили в фазе кущение - начало выхода в трубку, расход рабочей жидкости 200 л/га. Схема опыта
включали следующие варианты: 1. Контроль (без обработки); 2. Обработка семян Вигор Форте - 25 г/т семян; 3. Обработка растений по вегетации Вигор Форте - 25 г/га; 4. Обработка семян Вигор Форте (25 г/т семян) + опрыскивание Вигор Форте по вегетации (25 г/га); 5. Обработка семян Биопрепаратом; Норма расхода препарата 1,56 г/; 6. Обработка семян Биопрепаратом + опрыскивание Биопрепаратом по вегетации. Норма расхода препарата 3,12 г/га.
На опытных делянках испытаны препараты: регулятор роста Вигор Форте, а также созданный в Орловском ГАУ экологически безопасный, биологический стимулятор роста растений Биопрепарат, созданный на основе биофлавоноидов гречихи с добавлением салициловой кислоты и солей магния [12]. Эффективен на зернобобовых культурах, пшенице, картофеле и овощах, усиливает иммунные свойства растений, способствует увеличению урожая на 15-18% в зависимости от условий года. Наиболее предпочтителен при неблагоприятных условиях года.
Обработку данных проводили с помощью программы Excel.
Хозяйственную урожайность получали при сплошной уборке каждой делянки прямым комбай-нированием в фазе полной спелости, с переводом на 14% влажность и 100% чистоту. Качество зерна оценивали по основным физическим (масса 1000 семян, натура) показателям.
Результаты. Метеоусловия за период исследований были проанализированы по данным наблюдений метеостанции Брянского ГАУ. Испытание препаратов на яровом ячмене проходило при благоприятных условиях: сумма положительных температур (выше +10°С) за вегетационный период (май-август) в 2017 г. составила 2021,6°С, в 2018 г. - 2155,7°С (табл. 1). Количество осадков в среднем по годам составило около 300 мм (табл. 2).
Несмотря на то, что количество выпавших осадков и сумма активных температур по годам были приблизительно одинаковы, следует отметить, что оба года были неравномерно распределены по количеству осадков во время вегетации и отличались температурным режимом фаз развития ячменя. Весенне-летний вегетационный период 2017 г. был не
1 . Сумма активных температур в период испытаний я рового ячменя
Годы Декада Май Июнь Июль Август Май-август
2017 I 108,3 121,9 159,1 213,5 2021,6
II 76,7 171,5 182,8 223,1
III 177,4 184,5 223,6 179,2
Сумма 362,4 477,9 565,5 615,8
2018 I 185,2 120,2 169,3 212,7 2155,7
II 140,1 164,5 205,1 202,6
III 162,4 196,4 213,8 183,4
Сумма 487,7 481,1 588,2 598,7
2. Характеристика метеорологических условий периода вегетации ярового ячменя
Месяц
Температура воздуха, °С
среднемного-летняя
фактическая
2017 г.
2018 г.
Осадки, мм
среднемного-летние
фактические
2017 г.
2018 г.
Апрель
7,0
7,7
8,9
38,8
23,9
27,7
Май
14,5
12,9
17,4
55,0
43,3
21,4
Июнь
17,7
16,5
17,8
65,0
48,6
73,1
Июль
20,2
18,2
19,6
82,5
137,9
162,7
Август
18,7
18,3
19,9
64,0
51,6
12,2
Май-август
16,5
18,7
285,3
297,1
типичным по температурному режиму не только для Центрального округа, но и для Брянской области. Заметное повышение среднесуточных температур воздуха в марте, апреле (по сравнению с многолетними данными) и малое количество осадков с марта до мая вызвали проявление почвенной и воздушной засухи, а также сильное растрескивание пахотного слоя. Выпавшие осадки в мае снизили негативное влияние засухи на формирование урожая. Однако в этот период наблюдались суховеи с более длительной продолжительностью около 7 недель. Средняя температура воздуха в апреле была на 0,7°С выше среднего многолетнего значения и составляла +7,7°С, при этом наиболее теплой оказалась третья декада апреля. Средняя температура почвы была равна +9,0°С. Сумма осадков -23,9 мм. Средняя температура мая-июля характеризовалась ниже на 1,2-2,2°С относительно средне-многолетней. Сумма атмосферных осадков в мае составила 43,3 мм, июне - 48,6 мм, наибольшее количество пришлось на июль 137,9 мм и превысило многолетние значения - 82 мм. Наилучшие условия по тепло-влагообеспеченности наблюдались в июне и июле. Они позволили яровому ячменю оптимально пройти в интенсивную фазу накопления вегетативной массы и начало цветение.
Условия вегетационного периода 2018 г. были недостаточно благоприятными из-за повышенного температурного режима и отсутствия осадков в начальный период роста и развития ячменя. Средняя температура мая превышала среднемноголет-ние на 3°С, осадки были редкими небольшими и составили около 50 от нормы. Продолжительная засушливая погода отразилась на сроках появления всходов. В июне, как и в 2017 г., наблюдалась неустойчивая по температурному режиму погода при недостаточной сумме выпадения осадков в первой декаде. Улучшить ситуацию по влагообеспеченно-сти позволили осадки во второй и третьей декадах июня, выпало 51,9 мм осадков, что составляет 88% от среднемноголетнего значения. Июль был влажным и теплым, с продолжительными дождями в течении 12 дней. Среднесуточная температура воздуха за месяц составила 21,1°С, что было выше на 2,7°С по сравнению с многолетними данными. В августе наблюдалась жаркая погода с недостаточ-
ным выпадением осадков всего около 12 мм. Максимальная температура воздуха составляла 24-29°С. Небольшое количество осадков способствовало быстрому созреванию зерна.
Одним из важнейших показателей метеорологических условий служит гидротермический коэффициент (ГТК), который отражает увлажненность, а именно: отношение температуры и осадков. ГТК является оптимальным, если его значение находится в пределах от 1-1,5; избыточным - более 1,6; недостаточным - менее 1 и слабым - менее 0,5.
В 2017 г. показатель гидротермического коэффициента варьировал и находился в интервале от 0,84 до 2,45. Посев ярового ячменя осуществляли в первых числах первой декады мая при достатке влаги (ГТК = 1,41), что оказало влияние на прохождение фаз посев-всходы. Однако в последующие периоды при достатке влаги растения испытывали «температурный стресс». Наилучшие условия по тепло-влагообеспеченности наблюдались в июне и июле. Они позволили яровому ячменю оптимально пройти в интенсивную фазу накопления вегетативной массы и начало цветение.
2018 г. был менее благоприятным для ярового ячменя в период появления всходов, когда ГТК был очень низким (0,41), хотя в период колошение -цветение ГТК составил 1,37-2,55, что уже не смогло компенсировать накопление биомассы, потерянной в начале развития.
В таблицах 3 и 4 отражена структура урожая ярового ячменя по годам, что позволяет проанализировать, на какие компоненты урожая действуют сложившиеся по годам условия и как биопрепараты влияют на эти показатели.
В благоприятный для прорастания 2017 г. высота растений достигла около 90 см и более, а в 2018 г. только около 70 см. При этом разница по вариантам в 2017 г. составила максимально 9%, в 2018 г. -10%. В оба года максимальные приросты высоты растения ярового ячменя получили при обработке Вигор и Биопрепаратом при замачивании семян и обработке по вегетации. Количество продуктивных стеблей в этих вариантах возросло по сравнению с контролем также на 10%. На длину колоса ни метеоусловия, ни обработка препаратами не оказали существенного влияния.
3. Влияние биологических препаратов на структуру
урожая ярового ячменя Раушан 2017 г
Вариант Кол-во прод. Высота Кол-во зерен Длина Натура, Масса 1000 Урожай- Отклоне-
стеблей шт/м2 растений, см в колосе, шт колоса, см г/л зерен, г ность, ц/га ние, %
1 550,0 87,1 24,0 9,6 618,0 42,6 51,0 0
2 612,0 88,2 23,0 8,8 630,0 43,9 57,0 11,8
3 610,0 90,4 24,0 9,3 621,0 44,1 57,5 12,7
4 639,0 94,5 26,0 10,2 632,0 46,4 61,8 21,1
5 606,0 87,8 25,0 9,5 620,0 45,1 55,5 8,8
6 625,0 93,3 25,0 9,6 629,0 49,1 60,3 18,1
НСРо,5 8,61 6,71 1,8 0,7 9,04 1,82 2,4 2,8
Примечание. Расшифровка вариантов дана в схеме опыта.
4. Влияние биологических препаратов на структуру урожая ярового ячменя Раушан 2018 г.
Вариант Кол-во прод. Высота Кол-во зерен Длина Натура, Масса 1000 Урожай- Отклоне-
стеблей шт/м2 растении, см в колосе, шт колоса, см г/л зерен, г ность, ц/га ние, %
1 435,2 65,6 20,3 9,3 565,7 44,5 39,3
2 441,6 71,9 20,8 9,6 572,4 46,1 42,3 7,7
3 449,8 72,3 20,5 9,6 577,5 46,4 42,7 8,8
4 450,3 72,7 20,7 10,1 580,7 47,5 44,2 12,6
5 442,8 64,2 20,5 9,5 570,9 45,7 41,4 5,5
6 452,7 68,5 20,3 9,5 580,3 47,3 43,4 10,6
НСР0,5 15,31 7,85 1,29 2,67 8,33 2,44 3,51
Примечание. Расшифровка вариантов дана в схеме опыта.
Количество зерен в колосе ярового ячменя зависело от условий года. Так, в 2018 г. по сравнению с 2017 г. их было меньше примерно на 10%.
Наибольшая масса 1000 зерен была в варианте с обработкой Вигор и Биопрепаратом при замачивании и опрыскивании растений и составила соответственно 47,5 и 47,3 г, что на 7% больше контрольного варианта. Только замачивание семян или опрыскивание в процессе вегетации было менее эффективным приемом. Натура зерна - один из признаков, определяющих его полновесность и доброкачественность. Натуру зерна снижают различные примеси, повышенная влажность и другие факторы. Чем выше этот показатель, тем лучше
суммарные качества зерна, и наоборот. Натура зерна ярового ячменя по годам (табл. 5 и 6) различна и связана с условиями увлажненности, особенно в начальный период развития. В 2017 г. величина натуры зерна была несколько выше и составила по отношению к показателям 2018 г. около 7-8%. В вариантах с Вигор и Биопрепаратом при замачивании и опрыскивании растений натура зерна несколько превышала контрольный вариант, но этот прирост был несущественный (2-3%).
Наибольший существенный эффект от двукратного применения биопрепаратов отразился в увеличении общей урожайности зерна ярового ячменя по сравнению с контролем: в 2017 г. - по варианту
Осадки 2017 г, мм Осадки 2018 г, мм*
Среднесуточная температура воздуха (°С) и количество осадков (мм) в годы исследований
с Вигор - 21,1%, по варианту с Биопрепаратом -18,1%. В 2018 г. этот прирост составил соответственно 12,6 и 10,6%. Условия года внесли свои коррективы в общую урожайность ячменя, что отразилось в снижении урожая зерна в 2018 г. по сравнению с результатами 2017 г. на 3-4%.
На рисунке отражена общая картина метеоусловий двухлетних испытаний биопрепаратов на яровом ячмене, показывающая, что основным фактором, повлиявшем на конечный урожай были метеоусловия в начале роста ячменя, т.е. прорастания семян и развития проростков.
Исследованиями ряда ученых [13, 14] установлено, что урожайность ячменя в значительной степени определяется не запасами влаги в почве, как у озимых культур, а осадками в середине лета, т.е. в критические периоды развития растений. Филенко Г.А. и др. [15] отмечено, что общее потребление воды у ярового ячменя возрастает в период от всходов до
колошения. Ранняя посадка, как правило, дает более высокую урожайность, больший размер зерна и более низкие уровни белка, что делает его более вероятным для достижения качества солода [16]. Исследованиями Erbs М. и др., Hбgy P и др. [17, 18] установлено, что уменьшение размера зерна при стрессовых условиях обусловлено более значительным уменьшением содержания углеводов, чем белка, что снижает ценность урожая как источника энергия. Между тем, применение препаратов особенно двукратное ослабляет стресс от неблагоприятных условий и способствует росту урожайности.
Таким образом, высокий ГТК в период посев — всходы является определяющим для формирования урожая растений. Вигор Форте и Биопрепарат повышали засухоустойчивость ярового ячменя. Прирост урожая ярового ячменя под влиянием биопрепаратов происходит за счет увеличения количества продуктивных стеблей и массы1000зерен.
Литература
1. Dawson I.K., Russell J., Powell W., Steffenson B., Thomas W.T.B., Waugh R. Barley: a translational model for adaptation to climate change // New Phytologist, 2015, Vol. 206, Issue 3. - P. 913-931.
2. Bailey P. Climate Change Will Cut Cereal Yields, Model Predicts Technological Advances Could Offset Those Losses. // Food & Agriculture, on May 15, 2017.
3. Сластя И.В., Ложникова В.Н., Кондратьева В.В., Ниловская Н.Т. Действие водного стресса и соединений кремния на содержание эндогенных фитогормонов и рост ярового ячменя // Агрохимия, 2013, № 8. - С. 38-48.
4. Гаевая Э.А. Урожайность ярового ячменя в зависимости от погодных условий Ростовской области // Известия Оренбургского ГАУ, 2017, № 4. - С. 71-74.
5. Анисимова Н.Н., Ионова Е.В., Филиппов Е.Г. Морфологические критерии оценки уровня продуктивности и засухоустойчивости ярового ячменя // Зерновое хозяйство России, 2011, № 2. - С. 9-12.
6. Дериглазова Г.М. Влияние природных и антропогенных факторов на урожай и качество ярового ячменя // Земледелие, 2012, № 6. - С. 43-45.
7. Котляров Д.В., Котляров В.В. Физиологически активные вещества в агротехнологиях. - Краснодар, 2016. - 224 с.
8. Вакуленко В.В., Шаповал О.А. Новые регуляторы роста в сельскохозяйственном производстве / Научное обеспечение и совершенствование методологии агрохимического обслуживания земледелия России. - М.: ВНИИА, 2000. - С. 71-89.
9. Шаповал О.А., Можарова И.П., Коршунов А.А., Вакуленко В.В. Влияние регуляторов роста растений комплексного действия на рост, развитие и продуктивность сельскохозяйственных культур/ Материалы докладов участников 7-ой конференции «Анапа-2012». - М.: ВНИИА, 2012. - С. 132-139.
10. Pirasteh Anosheh H., Emam Y., Ashraf M., Foolad M.R. Exogenous Application of Salicylic Acid and Chlormequat Chloride Alleviates Negative effects of Drought Stress in Wheat // Advanced Studies in Biology, Vol. 4, 2012, no. 11. - P. 501-520.
11. Al-tabbal J., Kafawin O., Ayad J. Influence of Water Stress and Plant Growth Regulators on Yield and Development of Two Durum Wheat (Triticum turgidum L. var. durum) Cultivars.
12. Средство для предпосевной обработки семян гороха. № 2463759. 20 октября 2012 г, Бюллетень № 29.
13. Чекмарев В.В., Постовая О.В. Влияние погодных условий на урожайность ярового ячменя // Зерновое хозяйство России, 2013, № 4. - С. 1-7.
14. Щенникова И.Н. Влияние погодных условий на рост и развитие растений ячменя в Кировской области // Аграрная наука Евро-Северо-Востока, 2014, № 4. - С. 9-12.
15. Филенко Г.А., Васильченко С.А., Донцов Д.П. Продуктивность сорта ярового ячменя Леон в зависимости от метеоусловий в южной зоне Ростовской области // Зерновое хозяйство России, 2017, № 1 (49). - С. 43-49.
16. Barley planting, nutrition and harvesting | Department of Agriculture https://www.daf.qld.gov.au/.../barley/planting-nutrition-harv.
17. Erbs M., Manderscheid R., Jansen G., Seddig S., Pacholski A., Weigel H- J. Effects of free- air CO2 enrichment and nitrogen supply on grain quality parameters and elemental composition of wheat and barley grown in a crop rotation // Agriculture, Ecosystems and the Environment, 2010, № 136. - P. 59-68.
18. Hogy P., Poll C., Marhan S., Kandeler E., Fangmeier A. Impacts of temperature increase and change in precipitation pattern on crop yield and yield quality of barley // Food Chemistry, 2013, № 136. - P. 1470-1477.
