Влияние азотных удобрений на ростовые характеристики различных сортов яровой пшеницы

УДК 633.1.631.84 Д.Ф. Жирнова, И.В. Пантюхов, И.В. Голдман

ВЛИЯНИЕ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ НА РОСТОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ

В статье приведены результаты исследований по реакции проростков различных сортов яровой пшеницы на введение в водный раствор азотных удобрений: сульфата аммония, аммиачной селитры и карбамида. Оценивались следующие параметры: длина ростка, колеоптиля и главного корня, а также общая масса проростков и корней. Вычислен коэффициент симметрии проростков для определения оптимальных сроков посева.

Длина проростка и колеоптиля, а также масса проростков растений яровой пшеницы зависели в большей степени от сорта, а длина главного корня и общая масса корней - от фона применяемых азотных удобрений. По показателю коэффициента симметрии все исследуемые сорта пригодны для посева в максимально ранние сроки.

Во многих странах мира в последние годы растениеводство ориентируют не на максимальную, а на оптимальную, но устойчивую по годам урожайность, а проблему повышения экологической устойчивости сельского хозяйства включают в число важнейших национальных приоритетов.

В научной литературе накоплена обширная информация, подтверждающая высокую эффективность рационального применения органических и минеральных удобрений в повышении урожайности и качества пшеницы.

Величина урожая яровой пшеницы во многом зависит от обеспеченности азотного питания растений, поэтому оценка реакции сортовых семян на действие различных азотных удобрений будет представлять определенный интерес как с теоретической, так и с практической стороны.

В настоящее время существует довольно мало надежных лабораторных методов оценки биологической полноценности и свойств сортовых семян в виде конкретных показателей самих семян или органов их проростков перед посевом.

В разные фазы роста и развития растений ход процессов обмена азотистых веществ неодинаков. При прорастании семян происходит расщепление запасных белков эндосперма или семядолей, и продукты гидролиза используются для построения белков. После формирования фотосинтезирующего листового аппарата и корневой системы питание растений и синтез белка осуществляются за счет минерального азота, поглощаемого из почвы. Наиболее интенсивно поглощение и усвоение растениями азота из окружающей среды происходят в период максимального роста и образования вегетативных органов - стеблей и листьев.

Различные сорта пшеницы, выращиваемые в одинаковых условиях, накапливают разное количество белка, причем сорта с высоким верхним порогом потенциальной продуктивности требует и более высоких доз удобрений для формирования высококачественного урожая. Таким образом, для получения зерна высокого качества дозы сроки и способы вносимых удобрений, особенно азотных, должны быть строго дифференцированы с учетом требования сорта и содержания, доступных для растений форм азота в почве [12].

Целью работы была оценка влияния различных азотных удобрений на прорастание сортовых семян и начальные стадии роста яровой пшеницы.

В качестве исходного материала для исследований взяты сорта яровой пшеницы различных экотипов и групп спелости: Тулунская 12 (стандарт), Тройка, Краса 2, Новосибирская 15. Саратовская 29.

Вегетационный опыт был заложен в рулонах по общеизвестной методике на водных растворах аммиачной селитры, сульфата аммония и карбамида (мочевины). В качестве контроля использовалась дистиллированная вода.

Растворы азотных удобрений были приготовлены с концентрацией 100 мг 1\1/л дистиллированной воды, согласно рекомендуемому значению. Семена проращивались в термостате в условиях постоянной температуры 18-200С [6]. Оценку и учет органов проростков проводили на восьмой день после закладки. Общая продолжительность опыта составила 14 дней. При оценке и учете степени развития органов проростков учитывали следующие показатели: длина ростка; длина колеоптиля;

длина главного зародышевого корешка.

Кроме ростовых характеристик был вычислен коэффициент симметрии проростков, который представляет собой отношение средней длины ростка к средней длине главного корня. При этом если коэффициент симметрии меньше 0,7 (росток развит слабее, чем корешок), то срок посева таких семян должен быть поздним, принятым для данного сорта. Семена должны высаживаться в хорошо прогретую почву, обеспечивающую более благоприятные условия для роста ростка, имеющего градиент оптимального роста на 3-5°С выше, чем корень. Если же коэффициент больше 1,2, то есть росток значительно опережает рост корешка, посев таких семян зерновых культур необходимо проводить в ранние сроки, в более холодную почву. При коэффициенте симметрии в диапазоне

0,8-1,1 посев семян проводится в оптимальные для сорта сроки.

Полученные результаты обработаны двухфакторным дисперсионным анализом по Б.А. Доспехову [5]. Показателем оценки достоверности результатов послужила наименьшая существенная разность (НСР), которая была определена с 95%-м уровнем вероятности.

Анализируя результаты проращивания семян, следует отметить, что в среднем по длине ростка ни один вид удобрения не имел преимущества по сравнению с контролем (табл. 1).

Таблица 1

Длина ростков сортов яровой пшеницы в зависимости от применяемого удобрения

Сорт Длина проростка, см Среднее Разница

Вода Сульфат аммония Аммиачная селитра Мочевина

Тулунская 12 (в1) 9,1 9,0 9,6 10,1 9,45 -

Новосибирская 15 9,6 8,8 8,3 9,5 9,05 -0,412

Саратовская 29 9,5 9,5 9,3 9,1 9,35 -0,119

Тройка 11,0 9,7 10,6 9,8 10,28 0,8*

Краса 2 9,6 9,2 8,8 9,5 9,28 -0,188

Среднее 9,8 9,2 9,3 9,6 9,48 -

Разница - -0,485* -0,430* -0,145 - -

Примечание: НСРо^для фактора В (удобрения) = 0,413; для фактора А (сорт) = 0,462; АВ (совместное действие удобрение +сорт) = 0,924.

* достоверно на 5 % уровне.

На фоне с удобрениями несколько длиннее были ростки с использованием мочевины. Сорта по-разному реагировали на удобрения, так сорт Тулунская 12 сформировал более длинные ростки на фоне с мочевиной, а Тройка - на фоне с аммиачной селитрой и без удобрений.

Сорт Тройка в среднем имел ростки на 0,8 см длиннее стандарта Тулунская 12. Остальные сорта сформировали ростки короче стандарта.

Коэффициент варьирования длины ростков (табл. 2), как по сортам, так и на фоне с удобрениями, изменялся в незначительной степени.

На фоне с контролем длина ростков варьировала несколько больше (7,6%), чем на фоне с удобрениями.

Из взятых для исследования сортов наибольший коэффициент варьирования длины ростков был у сорта Тройка (8,9%), наименьший у сорта Краса 2 (4,8%), остальные сорта заняли промежуточное положение по этому показателю.

Дисперсионный анализ экспериментальных данных показал, что длина ростка яровой пшеницы в большей степени зависит от сорта (сумма квадратов - 13,7) и в меньшей от удобрений (сумма квадратов - 3,2).

Таблица 2

Коэффициент варьирования длины ростков яровой пшеницы

Сорт Коэффициент варьирования, % Среднее

Вода Сульфат аммония Аммиачная селитра Мочевина

Тулунская 12 (в1) 5,98 8,21 3,2 3,76 5,3

Новосибирская 15 6,96 5,93 7,52 3,83 6,1

Саратовская 29 6,03 6,05 5,41 7,40 6,2

Тройка 7,87 10,77 6,96 9,91 8,9

Краса 2 11,25 1,95 3,87 2,29 4,8

Среднее 7,6 6,6 5,4 5,4 -

Длина колеоптиля яровой пшеницы является сортовым признаком, что наглядно подтверждается нашими исследованиями (табл. 3).

Таблица 3

Длина колеоптиля сортов яровой пшеницы в зависимости от применяемого удобрения

Сорт Длина колеоптиля, см Среднее Разница

Вода Сульфат аммония Аммиачная селитра Мочевина

Тулунская 12 (в1) 4,7 4,5 4,4 5,2 4,70 -

Новосибирская 15 5,8 5,1 4,4 4,9 5,05 0,375*

Саратовская 29 4,1 4,1 4,4 4,1 4,18 -0,494*

Тройка 5,1 4,8 5,2 4,8 4,98 0,269*

Краса 2 4,9 4,9 4,6 4,4 4,70 -0,06

Среднее 4,9 4,7 4,6 4,7 4,72 -

Разница - -0,280* -0,365* -0,270* - -

Примечание: НСРо^для фактора В (удобрения) = 0,233; для фактора А (сорт) = 0,260; АВ (совместное действие удобрение +сорт) = 0,520.

* достоверно на 5 % уровне.

В большей степени длина колеоптиля зависела от сорта (сумма квадратов - 7,2) и в меньшей от применяемых удобрений (сумма квадратов - 1,5). Однако следует отметить, что на всех фонах с удобрениями колеоптиль был несколько короче, чем без удобрений.

Из взятых для изучения сортов яровой пшеницы более длинный колеоптиль отмечен у Новосибирской 15 (5,05 см) и Тройки (4,98 см). Сорт южного степного экотипа Саратовская 29 имел наименьшую длину колеоптиля. Сорта Тулунская 12 и Краса 2 в среднем имели одинаковую длину колеоптиля - 4,7 см.

По длине колеоптиля сорта по-разному реагировали на применяемые удобрения, так сорт Тулунская 12 имел более высокий показатель при использовании мочевины, сорт Тройка на фоне с аммиачной селитрой, а Новосибирская 15 наибольшую длину колеоптиля имела без удобрений. Сорт Саратовская 29 несколько увеличивал длину колеоптиля на фоне с аммиачной селитрой, а сорт Краса 2 снижал этот показатель на фонах с применением аммиачной селитрой и мочевины.

Длина колеоптиля, в среднем, как по сортам, так и на фоне удобрений, изменялась в незначительной степени (табл. 4).

Наиболее значительно по сортам длина колеоптиля варьировала у сорта Тройка (8,9%), по вариантам наибольшей изменчивостью характеризовался фон без удобрений. В средней степени этот показатель варьировал: у сорта Новосибирская 15 - в контрольном варианте (12,36%), у сорта Тройка - на фоне с сульфатом аммония (11,20%) и мочевины (10,55%), у сорта Краса 2 - в контрольном варианте (12,38%) и на фоне с мочевиной (10,17%).

Таблица 4

Коэффициент варьирования длины колеоптиля яровой пшеницы

Сорт Коэффициент варьирования, % Среднее

Вода Сульфат аммония Аммиачная селитра Мочевина

Тулунская 12 (в1) 6,63 9,92 6,86 4,34 6,9

Новосибирская 15 12,36 4,59 6,27 3,11 6,6

Саратовская 29 5,08 4,37 4,03 5,63 4,8

Тройка 6,21 11,20 7,57 10,55 8,9

Краса 2 12,38 2,75 4,76 10,17 7,5

Среднее 8,5 6,6 5,9 6,8 -

Анализируя полученные результаты по длине главного корня яровой пшеницы (табл. 5), следует отметить, что сорта довольно сильно различались как между собой, так и в зависимости от вида удобрений.

Таблица 5

Длина главного корня сортов яровой пшеницы в зависимости от применяемого удобрения

Сорт Длина главного корня, см Среднее Разница

Вода Сульфат аммония Аммиачная селитра Мочевина

Тулунская 12 (в1) 11,5 11,8 11,9 13,0 12,05 -

Новосибирская 15 11,0 12,5 12,4 13,2 12,28 0,175

Саратовская 29 11,3 11,7 11,6 13,5 12,03 -0,056

Тройка 12,5 12,0 13,0 13,3 12,70 0,619*

Краса 2 11,8 12,4 11,8 13,1 12,28 0,175

Среднее 11,62 12,08 12,14 13,22 12,27 -

Разница - 0,445 0,470 1,620* - -

Примечание: НСРо^для фактора В (удобрения) = 0,503; для фактора А (сорт) = 0,562; АВ (совместное действие удобрение +сорт) = 1,125.

* достоверно на 5 % уровне.

Наибольшую длину главного корня имел сорт Тройка (12,7 см), несколько уступали ему по этому показателю сорта Новосибирская 15 и Краса 2 (12,28 см). Сорт Саратовская 29 имел практически одинаковую длину главного корня со стандартом Тулунская 12, 12,03 и 12,05 см соответственно.

Взятые для исследования сорта по-разному реагировали на применяемые удобрения. Так, например, Тулунская 12 и Саратовская 29 слабо отзывались на применение сульфата аммония и аммиачной селитры, но заметно увеличивали длину главного корня на фоне с мочевиной. Сорт Краса 2 положительно реагировал на сульфат аммония (12,4 см) и мочевину (13,1 см), но остался нейтральным на применение аммиачной селитры. Сорт Тройка, наоборот, достаточно хорошо реагировал на применение аммиачной селитры (13,0 см), а на фоне с сульфатом аммония имел даже несколько меньшую длину главного корня по сравнению с контролем: 12,0 и 12,5 соответственно. Сорт Новосибирская 15 положительно отзывался на все применяемые удобрения.

В целом наибольшую длину главного корня яровая пшеница сформировала на фоне с мочевиной, прибавка к контролю составила 1,62 см.

Длина главного корня яровой пшеницы в наших исследованиях изменялась в незначительной степени, как по сортам, так и на фоне с удобрениями (табл. 6).

Таблица 6

Коэффициент варьирования длины главного корня яровой пшеницы

Сорт Коэффициент варьирования, % Среднее

Вода Сульфат аммония Аммиачная селитра Мочевина

Тулунская 12 (в1) 12,22 4,04 6,47 5,58 7,1

Новосибирская 15 9,36 2,82 3,66 2,70 4,6

Саратовская 29 7,14 3,99 2,17 2,15 3,9

Тройка 2,23 6,15 4,02 6,67 4,8

Краса 2 5,90 2,71 14,44 8,10 7,8

Среднее 7,4 3,9 6,2 5,0 -

Наиболее высокий коэффициент варьирования, в среднем по сортам, наблюдался на фоне без удобрений (7,4%), наименее - на фоне с сульфатом аммония (3,9%). Исключение составили варианты с сортом Тулунская 12 на фоне без удобрений (12,22%) и Краса 2 на фоне с аммиачной селитрой (14,44%) - коэффициент варьирования показал среднюю степень изменчивости.

Дисперсионный анализ экспериментальных данных свидетельствует, что длина главного корня яровой пшеницы в большей степени зависела от применяемых удобрений (сумма квадратов фактора - 28,7), чем от сорта (сумма квадратов - 4,5).

По показателю коэффициента симметрии сорта распределились следующим образом:

• Новосибирская 15 - 1,8;

• Краса 2 - 2,0;

• Тулунская 12 - 2,1;

• Тройка - 2,1;

• Саратовская 29 - 2,2.

Таким образом, все взятые для изучения сорта необходимо высевать в максимально ранние сроки.

Анализ показателей массы проростков яровой пшеницы на разных фонах азотных удобрений (табл.7) показывает, что в среднем по сортам достоверные различия по сравнению с контролем обнаружены только на фоне с аммиачной селитрой (-0,155 г).

Таблица 7

Масса проростков сортов яровой пшеницы в зависимости от применяемого удобрения

Сорт Масса проростков, г Среднее Разница

Вода Сульфат аммония Аммиачная селитра Мочевина

Тулунская 12 (в1) 1,0 1,0 1,03 0,97 0,99 -

Новосибирская 15 1,16 1,03 0,91 1,21 1,08 0,09

Саратовская 29 1,46 1,33 1,38 1,42 1,40 0,41*

Тройка 1,72 1,56 1,4 1,55 1,56 0,57*

Краса 2 1,32 1,19 1,14 1,54 1,30 0,31*

Среднее 1,32 1,22 1,17 1,34 1,26 -

Разница - -0,100 -0,155* 0,009 - -

Примечание: НСРо^для фактора В (удобрения) = 0,110; для фактора А (сорт) = 0,123; АВ (совместное действие удобрение +сорт) = 0,246.

* достоверно на 5 % уровне.

В среднем все сорта превзошли стандарт Тулунская 12 по массе проростков, причем достоверную прибавку имели сорта Саратовская 29 (0,41 г), Тройка (0,57 г) и Краса 2 (0,31 г).

Наиболее хорошо по этому показателю все сорта реагировали на мочевину, среднее значение (1,34 г) практически не отличалось от контроля (1,32 г).

Дисперсионный анализ экспериментальных данных по массе проростков яровой пшеницы показал, что в большей степени этот показатель зависел от сорта (сумма квадратов фактора 2,58) и в меньшей от применяемых удобрений (сумма квадратов 0,28) и сочетания факторов (сумма квадратов 0,34).

Анализ данных массы корней яровой пшеницы в зависимости от применяемого удобрения (табл. 8) показал, что во всех вариантах с применяемыми азотными удобрениями масса корней была достоверно ниже контроля.

Таблица 8

Масса корней сортов яровой пшеницы в зависимости от применяемого удобрения

Сорт Масса корней, г Среднее Разница

Вода Сульфат аммония Аммиачная селитра Мочевина

Тулунская 12 (st.) 0,40 0,22 0,13 0,16 0,23 -

Новосибирская 15 0,38 0,36 0,15 0,18 0,27 -0,064*

Саратовская 29 0,37 0,45 0,18 0,18 0,30 -0,027

Тройка 0,55 0,28 0,15 0,19 0,29 0,001

Краса 2 0,54 0,41 0,17 0,19 0,33 0,033

Среднее 0,45 0,34 0,16 0,18 0,28 -

Разница - -0,104* -0,291* -0,270* - -

Примечание: НСРо^для фактора В (удобрения) = 0,039; для фактора А (сорт) = 0,044; АВ (совместное действие удобрения +сорт) = 0,087.

* достоверно на 5 % уровне.

По сортам достоверно ниже масса корней была у сорта Новосибирская 15 (-0,064 г), остальные сорта имели массу корней на уровне стандарта Тулунская 12.

Дисперсионный анализ экспериментальных данных показывает, что масса корней яровой пшеницы в большей степени зависела от применяемого удобрения (сумма квадратов фактора = 0,87) и в меньшей от сорта (сумма квадратов = 0,064) и совокупного действия факторов (сумма квадратов = 0,14).

Таким образом, в наших исследованиях длина проростка и колеоптиля, а также масса проростков зависела в большей степени от сорта, а длина главного корня и общая масса корней от фона применяемых азотных удобрений.

Анализируя результаты исследования, в целом можно отметить, что азотные удобрения в период прорастания зерна не оказывали заметного влияния на растения яровой пшеницы и даже несколько тормозили ее развитие.

При сопоставлении ростовых показателей сортов яровой пшеницы на фоне без удобрений и с разными видами азотных удобрений было выявлено, что до 7-дневного возраста проростки контрольного варианта были выше растений на фоне с удобрениями, но к 14-дневному рубежу проростки в вариантах с азотными удобрениями начали по величине приближаться к контролю. А в варианте с мочевиной сорта Новосибирская 15 и Краса 2 имели даже некоторое преимущество. Из этого можно сделать предположение, что азотные удобрения начинают оказывать влияние на ростовые процессы только тогда, когда растения исчерпали свой запас питательных веществ и от гетеротрофного типа питания переходят к автотрофному.

Анализ результатов проращивания семян показал, что в среднем по длине проростка ни один вид удобрения не имел преимущества по сравнению с контролем (вода). На фоне с удобрениями несколько длиннее были проростки с использованием мочевины. На всех фонах с удобрениями колеоптиль был несколько короче по сравнению с контролем. Наибольшую длину главного корня яровая пшеница сформировала на фоне с мочевиной, прибавка к контролю составила 1,62 см. Достоверные различия массы проростков яровой пшеницы обнаружены только на фоне с аммиачной селитрой (-0,155 г). В среднем все сорта превзошли стандарт (Тулунская 12) по массе проростков, достоверную прибавку имели сорта Саратовская 29, Тройка и Краса 2. Наиболее хорошо по этому показателю все сорта реагировали на мочевину, среднее значение практически не отличалось от контроля. Масса корней яровой пшеницы во всех вариантах с удобрениями была достоверно ниже контроля. По сортам масса корней достоверно ниже была у сорта Новосибирская 15, остальные сорта имели массу корней на уровне стандарта (Тулунская 12). Длина проростка и коле-

оптиля, а также масса проростков зависели в большей степени от сорта, а длина главного корня и общая масса корней - от применяемых азотных удобрений. По показателю коэффициента симметрии все исследуемые сорта пригодны для посева в максимально ранние сроки.

Азотные удобрения начинают оказывать влияние на ростовые процессы только тогда, когда растения исчерпывают свой запас питательных веществ и от гетеротрофного типа питания переходят к автотрофному [8].

Литература

1. Физиология и биохимия покоя и прорастания семян: пер. с англ. / Н.А. Аскоченской [и др.]. - М.: Колос, 1982. - 495 с.

2. Яровая пшеница /А.И. Бараев [и др.]. - М.: Колос, 1978. - 429 с.

3. Генкель, П.А. Физиология сельскохозяйственных растений / П.А. Генкель // Минеральное питание. Рост и развитие. Эмбриогенез и органогенез. Т. 2. - М.: Изд-во МГУ, 1967. - 482 с.

4. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) - 3-е изд., перераб. и доп. / Б.А. Доспехов. - М.: Колос, 1973. - 336 с.

5. Каюмов, М.К. Физиология и биохимия растений: учеб. пособие / М.К. Каюмов; Рос. гос. аграр. заоч. ун-т.

- М., 2004. - 192 с.

6. Коваль, С.Ф. Растение в опыте / С.Ф.Коваль, В.П. Шаманин. - Омск: Изд-во ОмГАУ, 1999. - 204 с.

7. Петербургский, А.В. Агрохимия и физиология питания растений. - 2-е изд., перераб. / А.В. Петербургский.- М.: Россельхозиздат, 1981. - 184 с.

8. Реймерс, Ф.Э. Прорастание семян и температуры / Ф.Э. Реймерс, И.Э. Илли. - Новосибирск: Наука, 1978. - 168 с.

9. Реймерс, Ф.Э. Физиология семян культурных растений Сибири / Ф.Э. Реймерс, И.Э. Илли. - Новосибирск: Наука, 1974. - 142 с.

10. Смирнов, П.М. Агрохимия. - 2-е изд., перераб. и доп. / П.М. Смирнов, Э.А. Муравин. - М.: Колос, 1984.

- 304 с.

---------♦-----------

УДК 561.284.579.61 Г.К. Ковалева, Т.И. Громовых

БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ПРОДУКТИВНОСТЬ НОВОГО ШТАММА БАЗИДИОМИЦЕТА G. A.-04 GANODERMA APPLANATUM (PERS. EX WALLR.) PAT.

Проведены исследования по количественному содержанию общего белка и аминокислот. Исследованы токсичность в отношении белых мышей аут-бредной линии ICR и антибактериальные свойства водных экстрактов из мицелия и плодовых тел штамма G. a.-04 Ganoderma applanatum.

Одним из приоритетных направлений развития современных микробиологии и биотехнологии является разработка технологий с использованием базидиальных грибов для получения биологически активных соединений, в том числе обладающих лекарственными свойствами. Благодаря исследованиям последних десятилетий, стало известно, что базидиальные грибы являются продуцентами целого ряда биологически активных веществ: белков, липидов, полисахаридов, органических кислот, ферментов, витаминов и др. Многие из этих соединений являются фармакологически активными и, по сравнению с продуктами химического синтеза, менее токсичными и более эффективными при применении в медицинской практике. Разработаны многочисленные биологически активные добавки на основе плодовых тел высших грибов.

В настоящее время на фармацевтическом рынке Японии имеется около десятка препаратов на основе глюканов, полученных из высших базидиомицетов (например, шизофилан (из Schizophyllum commune), крестин (из Trametes versicolor), лентинан (из Lentinus edodes) и др.). Эффективность этих препаратов очень высокая и они занимают в Японии около 30% рынка онкостатиков и иммунокорректоров. В народной меди-