CC BY
42
8. Afanasenko O.S., М^опепко N.V., Bespalova L.A., Ablova I.B., Lashina N.M. Кати1уаг^ yachmenya V Rossijskoj Federacii: diagnostika i rasprostranenie // Mikologiya i fitopatologiya. -2019. - Т. 53. - УУР. 4 (V ре^й).
УДК 633.11: 632.4 DOI 10.24411/2078-1318-2019-12022
Канд. биол. наук Л.Е. КОЛЕСНИКОВ (ФГБОУ ВО СПбГАУ, [email protected]) Аспирант С.С. ЧЕКУРОВА (ФГБОУ ВО СПбГАУ, [email protected]) Канд. с.-х. наук Ю.Р. КОЛЕСНИКОВА (ФГБНУ ВИР, [email protected])
ВЫЯВЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА СТРУКТУРУ УРОЖАЙНОСТИ ПШЕНИЦЫ И ЕЕ ИЗМЕНЧИВОСТЬ В УСЛОВИЯХ ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
Приоритетным направлением развития агропромышленного комплекса РФ является получение высоких и стабильных урожаев зерна. Изменчивость урожайности зерновых культур может быть обусловлена, в частности метеорологическими условиями вегетационных периодов, а также фитосанитарным состоянием посевов. Потери от листостеблевых инфекций могут достигать 25-30% от валовых сборов зерна [1]. В последние годы наметились тенденции разработки эффективных методов морфофизиологического и синоптико-статистического контроля урожайности зерновых культур [2,3]. Созданы информационные базы данных для принятия решений по рациональному выбору агротехнологий при программировании урожая зерновых культур [4] и управления фитосанитарной ситуацией агроценозов [5].
Цель исследования - выявление причинно-следственных связей между показателями продуктивности пшеницы, агроэкологическими условиями ее возделывания, интенсивностью развития возбудителей болезней, содержанием в листьях фотосинтетических пигментов.
Материалы, методы и объекты исследования. Место проведения работы - кафедра защиты и карантина растений ФГБОУ ВО СПбГАУ. Экспериментальные исследования выполнены в полевых условиях опытного поля пушкинских лабораторий ФГБНУ «ФИЦ Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова» (ВИР). Растительным материалом исследования послужил сорт яровой мягкой пшеницы Ленинградская 6, к-64900, который был предоставлен для исследования отделом генетических ресурсов пшениц ВИРа.
За период 2016-2018 гг. в фазы колошения-цветения исследовали комплекс показателей растений: продуктивную и общую кустистость (шт.), фазу растений (балл, по шкале Цадокса (Эукарпия), площадь флагового и предфлагового листа (см2), высоту растений (см), длину колоса (см), число колосков в колосе (шт.), массу колоса (г). Кроме того, определяли число и длину корней (главного зародышевого корня, зародышевых и колеоптильных корней), отходящих от эпикотиля. Осуществляли учет числа и длины узловых корней пшеницы. Рассчитывали показатели массы корней и вегетативной части растений.
В фазу созревания (Ф91, стадия полной спелости) изучали структуру урожайности пшеницы по показателям: число колосков в колосе, шт.; длина колоса, см; масса колоса с зерном; число зерен в колосе, шт.; масса зерен с колоса; масса 1000 зерен. Потенциальную (биологическую) урожайность единичного растения пшеницы рассчитывали в соответствии с
данными о продуктивной кустистости и массе зерен колоса одного растения (г/растение). Потенциальную урожайность сортов пшеницы Yп применительно к площади посева (т/га) определяли по продуктивной кустистости, массе зерен колоса и числу растений, высеянных на 1 м2: Yп= МкКпРп 10000, где: Мк - масса зерен колоса одного растения (т); Кп -продуктивная кустистость образца; Рп - плотность посева, число растений на 1 м2 [6].
Оценку степени поражения растений корневой гнилью проводили в лабораторных условиях в фазы кущения пшеницы (стадия 29, законченное кущение) и колошения-цветения (Ф59-Ф61) в соответствии с общепринятой шкалой [7]. При анализе поражения растений возбудителями болезней листьев использовали не только общепринятые критерии, в частности, показатель условной интенсивности развития возбудителя, но и дополнительные характеристики, такие как число и площадь пустул видов ржавчины, число и площадь пятен с налетом мучнистой росы, септориоза, длина полосы и число полос с пустулами желтой ржавчины [8]. Содержание хлорофиллов а, Ь во флаговых листьях пшеницы определяли в биохимической лаборатории СПбГАУ спектрофотометрическим методом [9].
Определение достоверности взаимосвязей между элементами продуктивности пшеницы и интенсивностью развития возбудителей болезней осуществляли по значениям рангового коэффициента корреляции Спирмена. Связь признавалась статистически достоверной и подлежала содержательной интерпретации, если уровень значимости корреляции Р был менее 0,05. При построении математических моделей между вышеуказанными показателями использовали метод регрессионного анализа, а также процедуры анализа криволинейных зависимостей (коэффициент корреляции R и детерминации R2, критерий Фишера F, соответствующие им р-уровни, коэффициенты и константы уравнения регрессии).
Результаты исследования. В результате проведенных исследований определили, что наибольшая потенциальная урожайность пшеницы сорта Ленинградская 6 отмечена в 2016 г.: Yз=5,1±0,7 т/га (в 2017 г. - Yз=2,9±0,4 т/га; в 2018 г. - Yз=2,2±0,1 т/га). Вегетационный период 2016 г. характеризовался повышенными по сравнению с нормой значениями среднемесячной температуры: в мае превышение нормы составило 3,40С, в июне - августе -в пределах 10С; сумма выпавших осадков в мае составила 64% от нормы, однако в летние месяцы ее значения существенно превысили норму (в июне - 137%, июле - 191%, в августе -227% от нормы). В мае - июле 2017 г. значения среднемесячной температуры снизились в пределах 2,50С от нормы; осадки в мае были значительно ниже нормы и составили 29%, в июне, июле и августе их значения повысились и составили, соответственно, 115%, 155%, 175% от нормы. В 2018 г. среднемесячная температура мая, июля и августа значительно, от 2,1 до 3,80С, превышала норму, тогда как сумма выпавших осадков была существенно меньше нормы и составила в мае 30%, в июне - 33%, в августе - 74% от нормы, за исключением июля, когда осадки составили 121% от нормы. Таким образом, вегетационный период 2016 г. характеризовался наиболее благоприятными погодными условиями для роста растений, с незначительным колебанием температуры и существенным количеством выпавших осадков, а наиболее неблагоприятными оказались условия 2018 г., отличавшиеся повышенной температурой и очень незначительными осадками.
Фитосанитарное состояние посевов пшеницы в 2016 г. по сравнению с 2017-2018 гг. характеризовалось меньшими значениями интенсивности развития гельминтоспориозной корневой гнили (на 27,6%) - рис. 2, желтой ржавчины (на 70,6%), септориоза (на 17,4%).
Методом непараметрического корреляционного анализа на основе расчета рангового коэффициента Спирмена между характеристиками интенсивности развития возбудителей болезней и показателями продуктивности пшеницы выявлены определенные взаимосвязи.
2017
Год
Рис. 1. Динамика потенциальной урожайности мягкой пшеницы сорта Ленинградская 6, к-64900 (2016-2018 гг.)
50,00"
Год
Рис. 2. Интенсивность поражения пшеницы сорта Ленинградская 6, к-64900 корневой гнилью (2016-2018 гг.)
Усиление интенсивности развития коневой гнили обуславливало снижение площади флагового листа пшеницы (г= - 0,41; Р= 0,02). При этом площадь флагового листа определяла потенциальную урожайность растений
(г= 0,48; Р= 0,06Е-18), положительно коррелировала с высотой растений (г= 0,73; Р=0,09Е-90); числом корней (г= 0,44; Р= 0,02Е-07); длиной колоса (г= 0,61;
Р= 0,08Е-36); числом колосков в колосе (г= 0,61; Р= 0,09Е-35); массой колоса (г= 0,51; Р= 0,06Е-23); массой вегетативной части (г= 0,42; Р= 0,04Е-15). Зависимость изменения числа колосков в колосе N от площади флагового листа Зфл. может быть описана уравнением вида: №<= 10,37 + 0,65 Sфл. - 0,01 Sфл.2 - 0,0001 Sфл.3 (R2=0,4)
- рис.3. Регрессионная зависимость изменения массы колоса Мк от площади флагового листа пшеницы Sфл имеет вид: Мк=0,28 + 0,07 Sфл. - 0,003 Sфл2 + 0,0001 Sфл.3 (R2=0,4) - рис. 4.
Масса колоса снижалась при возрастании интенсивности развития (г= - 0,60; Р= 0,02) и числа пятен с налетом (г= - 0,45; Р= 0,03), мучнистой росы на флаговых листьях (Мк= 0,997
- 0,05№.м. - 0,0049 №.м.2 + 0,00025 №.м.3). Уменьшению массы колоса способствовало усиление интенсивности развития (г= - 0,44; Р= 0,02) и числа пустул бурой ржавчины (г= -0,47; Р= 0,003), септориоза на флаговых листьях (г= - 0,62; Р= 0,04).
Число колосков в колосе, шт.
Площадь флагового листа, кв. см
Рис. 3. Регрессионная зависимость числа колосков в колосе от площади флагового листа пшеницы
сорта Ленинградская 6, к-64900 (2016-2018 гг.)
Масса колоса, г
Площадь флагового листа, кв. см
Рис. 4. Регрессионная зависимость массы колоса от площади флагового листа пшеницы сорта Ленинградская 6, к-64900 (2016-2018 гг.)
Развитие корневой гнили,%
Развитие желтой ржавчины.%
Рис. 5. Регрессионная зависимость интенсивности развития желтой ржавчины от степени поражения пшеницы сорта Ленинградская 6, к-64900 корневой гнилью (Rг=24,08+3,09Rж.р.- 0,23 Rж.р.2 + 0,005 Rж.р.3, R2=0,5 (2016-2018 гг.)
Между показателями патогенеза также выявлены определённые зависимости. Усиление поражения пшеницы корневой гнилью обуславливало возрастание интенсивности развития желтой ржавчины на флаговых листьях пшеницы (г=0,69; Р=0,04) - рис. 5. Уменьшение полевой всхожести семян пшеницы было взаимосвязано со снижением устойчивости растений к бурой ржавчине, характеризуемой значениями площади пустулы возбудителя (г= - 0,50; Р=0,0004). Рост общей кустистости образцов оказывал влияние на снижение степени поражения растений желтой ржавчиной (г= - 0,43; Р=0,03).
Методом непараметрического корреляционного анализа установлено, что рост содержания хлорофилла Ь во флаговых листьях пшеницы определял увеличение числа зерен в колосе (коэффициент корреляции Спирмена: п±ь= 0,79; Р=0,006); массы зерен одного колоса (г<±ь= 0,69; Р=0,03); массы колоса с зернами (п±ь= 0,72; Р=0,02) и в целом влиял на повышение потенциальной урожайности (п±ь= 0,69; Р=0,03). Зависимость изменения массы колоса с зернами от содержания во флаговых листьях пшеницы хлорофилла Ь может быть описана уравнением регрессии: Мк = 0,26СЬЬ + 0,81; R2=0,45 (рис. 6).
Масса колоса, г
Хлор о фипп Ь, мз/з
Рис. 6. Зависимость изменения массы колоса с зернами от содержания во флаговых листьях пшеницы
хлорофилла Ь, мг/г (2018 г.)
Увеличение содержания в листьях пшеницы хлорофиллов а и Ь определяло снижение интенсивности развития (п±а= - 0,66; Р=0,04; п±Ь= - 0,87; Р=0,005), числа полос (п±а= - 0,79; Р=0,02; п±Ь= - 0,63; Р=0,04), числа пустул желтой ржавчины (п±а= - 0,73; Р=0,04; п±Ь= - 0,97; Р=0,00007). Зависимость интенсивности развития желтой ржавчины от содержания во флаговых листьях пшеницы хлорофилла а и Ь может быть описана следующими выражениями: Rж = -37,03 + 52,72 С1а ^2=0,60) и Rж = 144,52 - 108,23С1Ь + 20,53 С1Ь2 ^2=0,81) соответственно.
Следует отметить, что на продуктивность пшеницы и на ее устойчивость к болезням оказывает влияние элементный состав растений. Отклонения от норм содержания в пшенице химических элементов могут быть вызваны комплексом агроэкологических факторов. Ранее нами была отмечена положительная связь между содержанием калия, скандия, кобальта в зернах пшеницы и их положительное влияние на большинство рассмотренных показателей продуктивности пшеницы. Тяжелые металлы (РЬ, В^ Cd, Мп) отрицательно влияли не только на растение, но и на развитие вредителей, что связано с их известной токсичностью [6]. При
этом отмечалось усиление интенсивности поражения растений возбудителями болезней с ростом содержания тяжёлых металлов в листьях пшеницы.
Использование некоторых биопрепаратов, в частности, на основе штаммов Bacillus subtilis, хитозанов и их комплексов могут существенно активизировать адаптивный потенциал пшеницы, что повышает продуктивность пшеницы и устойчивость к болезням [8]. Было установлено, что при применении полифункционального комплекса «Витаплан, КЖ + Хитозан II» [8] потенциальная урожайность сорта Ленинградская 6, к-64900 выросла в среднем за период 2016-2018 гг. на 68,7% по сравнению с контролем (без обработки). При этом содержание хлорофилла а и b во флаговых листьях пшеницы увеличилось на 16,7% и 4,3%.
Выводы. Таким образом, выявлены определенные причинно-следственные связи между показателями продуктивности пшеницы, агроэкологическими условиями ее возделывания, содержанием в листьях фотосинтетических пигментов. Показано доминирующее влияние хлорофилла b на число зерен в колосе, массу зерен одного колоса, массу колоса. Построены математические модели, отражающие указанные взаимосвязи. Результаты работы могут быть использованы при создании математических моделей программирования урожая пшеницы, которые впоследствии могут быть реализованы в информационных базах данных по рациональному выбору агротехнологии возделывания культуры с учетом места ее произрастания, условий окружающей среды и фитосанитарной обстановки.
Литература
1. Торопова Е.Ю., Стецов Г.Я. Чулкина В.А. Эпифитотиологические основы систем защиты растений /под ред. В.А. Чулкиной. - Новосибирск, 2002. - 579 с.
2. Холодинский В.В., Акулич И.С., Кулаева А.А. Особенности формирования урожайности зерна яровой пшеницы на двух уровнях интенсификации технологии возделывания// Аграрный вестник Юго-Востока. - 2013. - № 1-2. - С. 26-27.
3. Ермакова Л.Н., Толмачева Н.И. Прогноз урожайности яровой пшеницы на Урале синоптико-статистическим методом// Географический вестник. - 2006. - № 2 (4). - С. 111-117.
4. Луценко Е.В., Лойко В.И., Великанова Л.О. Прогнозирование урожайности зерновых колосовых и поддержка принятия решений по рациональному выбору агротехнологий с применением СК-анализа// Научный журнал КубГАУ. - 2008. -№ 38 (4). - С. 106-131.
5. Гурова Т.А., Березина В.Ю. Информационные базы данных в управлении фитосанитарной ситуацией при возделывании зерновых культур// Достижения науки и техники АПК. - 2006. - № 11. - С. 12-14.
6. Колесников Л.Е., Подгорная Е.Б., Танюхина О.Н., Бурова О.И., Колесникова Ю.Р. Внутривидовая изменчивость элементного состава яровой мягкой пшеницы и ее связь с урожайностью и повреждением листьев вредителями// Междисциплинарный научный и прикладной журнал «Биосфера». - 2014. - Т. 6. - № 4. - С.359-364.
7. Попов Ю.В. Метод оценки развития корневых гнилей зерновых культур //Защита и карантин растений. - 2011. - № 8. - С. 45-47.
8. Колесников Л.Е., Новикова И.И., Сурин В.Г., Попова Э.В., Прияткин Н.С., Колесникова Ю.Р. Оценка эффективности совместного применения хитозана и микробов-антагонистов в защите яровой мягкой пшеницы от болезней с использованием спектрометрического анализа//Прикладная биохимия и микробиология. - 2018. - Т. 54. -№ 5. - С. 546-552.
9. Починок Х.М. Методы биохимического анализа растений. - Киев: «Наукова думка», 1976. - 336 с.
Literatura
1. Toropova Е.Yu., Stecov G.YA. Chulkina V.A. Epifitotiologicheskie osnovy sistem zashchity rastenij /pod red. V.A. Chulkinoj. - Novosibirsk, 2002. - 579 s.
2. Holodinskij V.V., Akulich I.S., Kulaeva A.A. Osobennosti formirovaniya urozhajnosti zerna yarovoj pshenicy na dvuh urovnyah intensifikacii tekhnologii vozdelyvaniya// Agrarnyj vestnik YUgo-Vostoka. - 2013. - № 1-2. - S. 26-27.
3. Еrmakova L.N., Tolmacheva N.I. Prognoz urozhajnosti yarovoj pshenicy na Urale sinoptiko-statisticheskim metodom// Geograficheskij vestnik. - 2006. - № 2 (4). - S. 111-117.
4. Lucenko Е.V., Lojko V.I., Velikanova L.O. Prognozirovanie urozhajnosti zernovyh kolosovyh i podderzhka prinyatiya reshenij po racional'nomu vyboru agrotekhnologij s primeneniem SK-analiza// Nauchnyj zhurnal KubGAU. - 2008. -№ 38 (4). - S. 106-131.
5. Gurova T.A., Berezina V.Yu. Informacionnye bazy dannyh v upravlenii fitosanitarnoj situaciej pri vozdelyvanii zernovyh kul'tur// Dostizheniya nauki i tekhniki APK. - 2006. - № 11. - S. 12-14.
6. Kolesnikov L^., Podgornaya Е.B., Tanyuhina O.N., Burova O.I., Kolesnikova Yu.R. Vnutrividovaya izmenchivost' elementnogo sostava yarovoj myagkoj pshenicy i ee svyaz' s urozhajnost'yu i povrezhdeniem list'ev vreditelyami// Mezhdisciplinarnyj nauchnyj i prikladnoj zhurnal «Biosfera». - 2014. - T. 6. - № 4. - S.359-364.
7. Popov Yu.V. Metod ocenki razvitiya kornevyh gnilej zernovyh kul'tur //Zashchita i karantin rastenij. - 2011. - № 8. - S. 45-47.
8. Kolesnikov L^., Novikova I.I., Surin V.G., Popova E.V., Priyatkin N.S., Kolesnikova Yu.R. Ocenka effektivnosti sovmestnogo primeneniya hitozana i mikrobov-antagonistov v zashchite yarovoj myagkoj pshenicy ot boleznej s ispol'zovaniem spektrometricheskogo analiza//Prikladnaya biohimiya i mikrobiologiya. - 2018. - T. 54. - № 5. - S. 546-552.
9. Pochinok H.M. Metody biohimicheskogo analiza rastenij. - Kiev: «Naukova dumka», 1976. - 336 s.
УДК 664.8.022.3 DOI 10.24411/2078-1318-2019-12028
Аспирант Д. НСЕНГУМУРЕМЫЙ
(Университет ИТМО, n.barakova@mail.гu) Канд. техн. наук, доцент Н.В. БАРАКОВА (Университет ИТМО, n.barakova@mail.гu) Доктор с.-х. наук А.С. МИТЮКОВ (ФГБУН Институт озероведения РАН, [email protected])
ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ ГУМАТО-САПРОПЕЛЕВЫХ СУСПЕНЗИЙ НА МИКРОБИОЛОГИЧЕСКУЮ ОБСЕМЕНЕННОСТЬ ЯЧМЕНЯ И ПОСЛЕСПИРТОВОЙ БАРДЫ
Ячмень, как и другие зерновые культуры, относится к концентрированным кормам и является одним из лучших зерновых кормов с высокими показателями по перевариваемости и общей питательной ценности. Молоко от коров, в рацион которых входит ячмень, обладает высоким качеством [1].
Ценным кормовым продуктом также является послеспиртовая зерновая барда. Современное спиртовое производство в настоящее время оснащено технологическим оборудованием, позволяющим проводить концентрацию и последующую сушку барды. Сухая послеспиртовая барда содержит до 30-40% перевариваемого протеина, необходимого для жизнедеятельности животных, в ней присутствуют также жиры, клетчатка, витамины А,В,Е и К. Введение в рацион животных и птицы сухой послеспиртовой барды позволяет увеличивать продуктивность всех видов животных и птицы [2].
