Использование природных росторегуляторов для повышения зимостойкости озимого ячменя

Использование природных росторегуляторов для повышения зимостойкости озимого ячменя

Ю.В. Шуреков, аспирант, ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА»; О.В. Костин, к.с-х.н, министерство сельского хозяйства Ульяновской области

Неблагоприятные условия окружающей среды могут быть причиной многочисленных структурных и функциональных изменений, которые изначально направлены на то, чтобы организм адаптировался к условиям существования. Уровень устойчивости к стрессам является генетически контролируемым и наследуемым признаком, который проявляется под влиянием экстремального фактора. Таким фактором могут быть физическое воздействие (облучение), химическое (обработка различными химическими препаратами), природные изменения (стрессовые колебания температуры, влажности, pH и др.), что при достаточной интенсивности действия вызывает в растениях сходные трансформации физиолого-биохимических процессов [1].

Многочисленные исследования показывают, что предпосевная обработка семян различными регуляторами роста растений приводит к усилению начальных окислительно-восстановительных процессов, предварительному накоплению в семенах эффекторов-тригеров и ускорению появления гиббереллиноподобных веществ, что в конечном итоге приводит к изменению интенсивности метаболических процессов. Вместе с тем в исследованиях последних лет установлено, что некоторые фиторегуляторы вызывают не стимуляцию процесса, а его индукцию, которая не наблюдается при их отсутствии. Действие их можно рассматривать как сигналы для переключения программы физиологических процессов в организме, что индуцирует защитные реакции растений [2, 3, 4].

В наших опытах мы рассматривали влияние предпосевной обработки озимого ячменя природными регуляторами роста на устойчивость растений опытной культуры к стрессовым условиям перезимовки. Исследования проводились в течение трех лет (2005—2008 гг.) на опытном поле Ульяновской ГСХА в четырехкратной повторности на делянках учетной площадью 15 м2 в соответствии с методикой постановки полевых опытов.

Доза удобрений ^40Р70К60) рассчитывалась исходя из выноса питательных веществ культурой и их содержания в почве. Фосфорные и калийные удобрения вносились под предпосевную культивацию, а азотные — в качестве ранневесенней подкормки. Опыты проводились по следующей схеме (на культуре озимый ячмень сорта

Волжский Первый. Агротехника общепринятая для зоны):

1. Контроль.

2. Гуми (4,0%).

3. Гиббереллин (0,001%).

4. Пектин (0,05%) из ЛтагаиШш сгае^ш.

5. NPK+Контроль.

6. NPK+Гуми.

7. №К+Гиббереллин.

8. NPK+Пектин.

Обработку семян проводили перед посевом из расчета 2 литра раствора на 1 ц семян за 16—18 часов.

Пектин — природное вещество, выделенное из ЛтагаиШш сгаеПш, обладающее росторегулирующими свойствами. Олигосахарины из пектиновых веществ регулируют растяжение клеток растений, стимулированное ростовыми гормонами, контролируют процессы морфогенеза, вызывают быстрое изменение в ионных потоках и проницаемости плазматической мембраны. Данный препарат применялся в концентрации 0,05%.

Гиббереллин является регулятором роста растений. Действие его на растения наиболее типично проявляется в удлинении их стебля, повышении количества междоузлий, инициировании цветения и развития плодов, стимулировании процессов прорастания семян, активировании синтеза нуклеиновых кислот и белков. Концентрация рабочего раствора — 0,001%.

Гуми — это биоактивированная гумусовая вытяжка, обогащенная микроэлементами, основу которой составляют гуминовые кислоты. Гуминовые кислоты представляют собой природные высокомолекулярные системы, широко распространенные в природе. В последнее время этим веществам уделяется большое внимание, обусловленное специфическими свойствами и особенно физиологической активностью.

Почва опытного участка — чернозем выщелоченный среднемощный среднесуглинистый со следующей агрохимической характеристикой: реакция среды — pH 6,5, содержание гумуса 4,3—4,7%, содержание подвижного фосфора и обменного калия по Чирикову соответственно 105 и 200 мг/кг почвы. Степень насыщенности основаниями составляет 96,4—97,9%, сумма поглощенных оснований 25,5—27,8 мг-экв/100 г почвы.

Вегетационный период 2005—2006 гг. для растений озимого ячменя был неблагоприятным, отмечался недостаточным количеством влаги перед посевом, что стало причиной низкой полевой всхожести. Температура зимой опускалась

до минус 35 °С, что отрицательно повлияло на перезимовку растений озимого ячменя.

Период 2006—2007 гг. был достаточно благоприятным для индивидуального развития растений. Достаточное количество влаги в почве, а также оптимальная температура для осеннего роста в сентябре и октябре способствовали нормальной закалке растений перед уходом в зиму.

Летне-осенний период 2007 г. был влагообеспеченным для нормального роста и развития, необходимое количество влаги, а также положительный температурный режим способствовали хорошему развитию растений озимого ячменя. Зимний период 2008 г. проходил в неблагоприятных погодных условиях: малое количество осадков, снежный покров был менее 20 см, резкие перепады температуры.

Нами установлено (табл. 1), что под влиянием предпосевной обработки семян росторегуля-торами происходит увеличение содержания редуцирующих сахаров в узле кущения озимого ячменя.

Узел кущения представляет собой многофункциональный орган, способный к образованию новых корней и надземных побегов в случае их гибели, также он является кладовой энергети-

ческих ресурсов на зимний период. Поэтому так важна приспособленность узла кущения к благоприятному прохождению озимыми злаками зимнего покоя.

Результаты исследований показывают, что наибольшее содержание редуцирующих сахаров наблюдается в ноябре. В неблагоприятные по погодным условиям 2005—2006 и 2007—2008 гг. к апрелю содержание углеводов снижалось в 7—8 раз, за исключением 2006—2007 гг., где сахара уменьшаются всего в 2—2,5 раза, поэтому выживаемость этого года выше. Аналогичная картина наблюдается и на фоне удобрений.

Используемые росторегуляторы (табл. 2) оказывают положительное влияние на содержание связанной воды в осенне-зимний период во все годы исследований, что сказывается положительным образом на успешной зимовке растений. С понижением температуры в узлах кущения количественное содержание углеводов увеличивается. Это происходит за счет оттока их из листьев и гидролиза олиго- и полисахаридов.

Однако высокая зимостойкость растений зависит не только от способности накапливать кри-озащитные соединения в осенний период, но и от экономного расходования их в течение зимне-

1. Содержание редуцирующих сахаров в узле кущения озимого ячменя в воздушно-сухом состоянии, %

2005-2006 гг. 2006-2007 гг. 2007-2008 гг.

-13,8 -4,9 -13,1 -14,1

14,3 35,9 4,4

35,2 18 14,2 37,1 11,8 4,9

37,6 15,1 38,1 13,0 5,2

36 14,7 37,9 13,8 5,6

2. Содержание связанной воды в узле кущения озимого ячменя в воздушно-сухом состоянии, %

2006-2007 гг. 2007-2008 гг.

3. Выживаемость растений озимого ячменя в полевых опытах после перезимовки, %

2005-2006 гг. 2006-2007 гг. 2007-2008 гг.

Фактор А* — регуляторы роста, фактор В** — регуляторы роста, минеральные удобрения

го периода. Во второй половине зимы за счет энергетических процессов происходит снижение углеводов. По содержанию связанной воды наблюдается аналогичная картина, как и по содержанию сахаров на опытных вариантах: во все годы исследований этот показатель выше контрольного варианта.

В 2005 г. содержание связанной воды на фоне почвы на 1,1—1,3% выше контроля, максимальное количество связанной воды наблюдается на варианте пектин — 42,4%. На удобренном фоне исследуемый показатель больше контроля на 1—1,2%, наилучший показатель наблюдается на варианте с Гиббереллином — 42,6%.

В 2006 г. количество связанной воды на фоне почвы под влиянием росторегуляторов превышает контроль на 1,7—7,3%, наибольшее количество воды на варианте Гиббереллин — 46,7%, что выше контроля на 7,3%, на фоне минерального питания этот показатель выше контроля на 1,7—7,2%.

В 2007 г. количество связанной воды на опытных вариантах выше контроля на 1,4—1,6%, а на фоне минерального питания соответственно этот показатель больше контроля на 0,8—2,1%.

В неблагоприятные 2005—2006 и 2007— 2008 гг. содержание связанной воды в феврале, апреле намного ниже по сравнению с 2006— 2007 гг., по-видимому это и оказало влияние на выживаемость озимого ячменя.

Таким образом, предпосевная обработка семян озимого ячменя росторегуляторами приводит к большому накоплению сахаров в узле кущения и является фактором, способствующим усилению естественной закалки в осенний период. Установлено, что в результате использования регуляторов роста показатель содержания связанной воды увеличивается по отношению к контролю. Положительные изменения опытных растений способствовали интенсификации син-

тетических процессов, лучшей выживаемости озимого ячменя (табл. 3).

Вследствие сложившихся экстремальных погодных условий во второй половине перезимовки происходило более интенсивное расходование углеводов и уменьшение связанной воды. Все это отразилось на сохранности растений. Содержание сахаров и связанной воды оказывает влияние на выживаемость и рост озимого ячменя. В наиболее благоприятных 2006—2007 гг., где расход углеводов был меньше и количество связанной воды было оптимально, мы наблюдали лучшую выживаемость. Следует указать, что росторегуляторы способствовали увеличению выживаемости в 2005—2006 гг. от 4,6 до 9,7%, в 2007-2008 гг. от 11,0 до 12,7%.

В неблагоприятных погодных условиях 2005-2006 и 2007-2008 гг. происходило расходование сахара до 3,1—5,4%, в связи с этим наблюдается резкое снижение процента выживаемости: от 59,3—78,7% до 4,6—12,7% в зависимости от варианта опыта.

Исходя из вышесказанного можно сделать вывод, что Пектин и Гуми наравне с Гиббереллином являются росторегуляторами, снижающими действие стрессового фактора (низкие температуры) и повышающими адаптивные возможности растений озимого ячменя.

Литература

1. Костин, В.И. Теоретические и практические аспекты предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур физическими и химическими факторами / В.И. Костин. — Ульяновск, 1998. — 120 с.

2. Кулаева, О.Н. Цитокинины / О.Н. Кулаева // Сб. «Основы химической регуляции роста и продуктивности растений». М.: Агропромиздат, 1987. — С. 80—133.

3. Озерцковская, О.Л. Механизмы индуцирования элиситорами системной устойчивости растений к болезням / О.Л. Озерцковская, Л.И. Ильинская, Н.И. Васюкова // Физиология растений. — 1994. — № 4. — С. 626—633.

4. Ковалев, В.М. Методологические принципы применения росторегулирующих препаратов нового поколения в растениеводстве / В.М. Ковалев, М.М. Янина // Аграрная Россия. 1999. — № 1(2). — С. 9—12.