Оценка биопотенциала новых регуляторов роста растений

ОЦЕНКА БИОПОТЕНЦИАЛА НОВЫХ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА РАСТЕНИЙ

Н.П. Будыкина, Т.Ф. Алексеева, Н.И. Хилков

Институт биологии Карельского научного центра РАН

Рострегулирующие препараты на основе природного сырья, обладающие одновременно несколькими видами активности, открывают новые подходы к управлению процессами метаболизма растений и позволяют шире решать задачи растениеводства (Прусакова, Малеванная, Белопухов, Вакуленко, 2005). Достоинство этой группы соединений состоит в том, что высокую физиологическую и фунгицидную активность они проявляют в низких концентрациях (5-50 мг д.в./га) и являются экологически безопасными.

В настоящей работе мы представляем результаты исследований по оценке эффективности действия препаратов циркон (д. в. гидроксикоричные кислоты, 0,1 г/л) и эпин экстра (д.в. эпибрассинолид, 0,0025 мг/мл) на растения цветной капусты, картофеля и тепличной культуры томата. Препараты созданы в ННПП «Нэст М» (автор Н.Н. Малеванная), зарегистрированы и включены в Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории РФ. Опыты проводили в закрытом и открытом грунте на Агробиологической станции Института биологии Карельского НЦ РАН (г. Петрозаводск) в 2004-2005 гг.

Эксперименты показали, что реакция растений на обработку названными препаратами (на основании оценки в онтогенезе их ростовых и генеративного процессов, устойчивости к стрессам, урожайности и качества продукции) меняется в зависимости от напряженности факторов среды, фазы развития растений при обработке, дозы (концентрации) и способов применения.

Потенциальные возможности растений проявляются наиболее полно в том случае, если выдерживается благоприятный температурный режим в корнеобитаемой среде и непосредственно в зоне агрофитоценоза. В условиях Карелии в пленочной теплице на солнечном обогреве ночные температуры воздуха в конце мая, как правило, не превышают 12 °С, а в первой и второй декаде июня - 14-16 °С, температура почвы при этом не поднимается выше 17 °С. В таких условиях у высаженных растений томата задерживается укоренение, они отстают в росте и развитии, затягивается вступление в плодоношение. При поливе рассады томата (р! Верлиока) и последующем опрыскивании высаженных в конце мая в пленочную теплицу растений эпин экстра (10 мл препарата разводили в 1 л воды) обеспечивал в условиях низких температур почвы и воздуха лучшее развитие корневой системы и надземных органов. Растения быстрее наращивали листовую массу, у них на 3-4 дня уменьшалась продолжительность межфазных периодов. Более того, через 40 дней после посадки растения опытных вариантов были на 16-28 см выше контрольных и имели на 0,31,2 соцветия больше. Опрыскивание эпином экстра цветущих растений в неблагоприятных для опыления и образования завязей температурных условиях (повышение температуры воздуха в пленочной теплице в полуденные часы до 33-35 °С) уменьшило опадание цветков, стимулировало плодообразование и увеличило урожайность томата (табл. 1).

1. Влияние эпин экстра на урожайность томата Fi Верлиока в весенне-летнем обороте

Вариант За первые 2 недели плодоношения За весь период плодоношения

всего прибавка к контролю всего прибавка к контролю

кг/м2 кг/м2 % кг/м2 кг/м2 %

Контроль 3,4 8,5

Полив рассады 4,2 0,8 23,5 9,7 1,2 14,1

Полив рассады + опрыскивание через 5 дней после посадки 4,6 1,2 35,2 10,4 1,9 22,3

Опрыскивание в фазе цветения 3-4 соцветий 3,9 0,5 14,7 11,5 3,0 35,2

Полив рассады + опрыскивание через 5 дней после посадки + опрыскивание в фазе цветения 3-4 соцветий 4,8 1,4 41,1 12,4 3,9 45,9

НСРо,5 0,2 0,4

Так, в сравнении с контролем и в зависимости от кратности и способа обработки ранний урожай плодов увеличился на 23-41%, общая урожайность на 14-46%. Более высокие темпы поступления ранней продукции обеспечила комплексная обработка рассады до и после высадки в теплицу. Наибольшее повышение урожайности наблюдали в варианте с комплексной обработкой рассады и вегетирующих растений в фазе цветения 3-4 соцветий, она составила 12,4 кг/м2 или 146% к контролю.

Наряду с влиянием на продуктивность препарат эпин экстра оценивали на способность ограничивать (уменьшать) пораженность растений томата серой гнилью (возбудитель гриб Botrytis cinerea Pers) на естественном инфекционном фоне. Установлено значительное снижение степени распространения серой гнили при обработке растений в фазе цветения 3-4 соцветий и при комбинированной трехкратной обработке. В этих вариантах не отмечено поражения бутонов, завязей, а позднее и плодов. Число растений с листовой и стеблевой формами серой гнили составило соответственно 2,0 и 0,5%. Процент растений с поражением надземных органов в контроле составил: листьев - 6,4; стеблей - 4,3; бутонов и плодов - 6%.

Испытания эпина экстра, проведенные впервые на тепличной культуре томата, расширили наши представления о его полифункциональном действии. Препарат обеспечивает хорошую приживаемость рассады при низкой температуре в корнеобитаемой среде; стимулирует рост растений, закладку соцветий и плодообразо-вание; предотвращает опадание генеративных органов; снижает поражение растений серой гнилью; увеличивает урожайность, действует в небольших нормах расхода (5,6-12 мг д.в./га). Обработку можно проводить путем полива рассады накануне высадки в теплицу, либо опрыскиванием вегетирующих растений: через неделю после посадки и в фазе цветения 3-4 соцветий. Наибольший эффект достигается при сочетании обработок.

Оценка действия циркона на растения цветной капусты (сорт МОВИР-74) в условиях полевого опыта показала, что препарат оказывает положительное влияние на качество рассады, продолжительность фенофаз, дружность созревания и урожайность. Так, при обработке цирконом семян (1 мл препарата на 1 л воды) ускоряется прорастание и рост сеянцев, а благодаря двукратной обработке семян и рассады в фазе 2-3 настоящих листа - на 17-19% повышается выход стандартной рассады за счет снижения количества растений с черной ножкой (в контроле 10%, в опыте -0,3-0,5%) недоразвитых (в 1,5-1,8 раза) и с искривленным стеблем (в 1,5 раза). При этом в сравнении с контролем достоверно увеличивается сырая масса надземной части (на 27-34%) и, что очень существенно, корней (на 26-38%). Последнее напрямую связано со 100%-ной приживаемостью рассады против 83% в контроле. Этому способствовало и то, что растения, обработанные цирконом, были более устойчивы к неблагоприятным условиям пересадки (температура почвы в течение 10 дней после посадки не поднималась выше 12 °С).

Наблюдения показали, что растения вариантов с использованием циркона выделялись более интенсивным ростом и развитием: уборка головок товарной продукции началась на 2-5 дней раньше, а период уборки сократился в 1,2-1,6 раза по сравнению с контролем.

2. Влияние циркона на структуру урожайности цветной капусты МОВИР-74

Вариант Продукция (% к контролю) Урожайность в весенне-летней культуре, кг/100 м2

первого сбора самого большого одноразового сбора последнего сбора валового сбора

Контроль 100 100 100 100 159±13

Обработка семян 106 109 96 104 165±10

Обработка семян + опрыскивание рассады ж 110 124* 84* 124* ж 197±15

Обработка семян + опрыскивание рассады + опрыскивание вегетирующих растений 123* ж 139 78* ж 140 ж 222±15

* Различия с контролем достоверны при Р < 0,05.

В итоге валовая продукция головок за весь период вегетации составила 104-140% по отношению к контролю (табл. 2). Наилучший эффект получен в варианте с трехкратной обработкой семян, рассады в фазе 2-3-х настоящих листьев и вегетирующих растений через 7 дней после посадки. Отдельно следует отметить, что циркон при всех способах использования стимулировал рост головок. Так, средняя масса головки валового сбора по вариантам составила: 1 - при обработке семян - 387±29 г; 2 - при обработке семян + опрыскивание рассады - 439±36; 3 - при обработке семян + опрыскивание рассады + опрыскивание вегетирующих растений 488±33 г против 354±24 г в контроле. При этом препарат не сокращал сроки, в течение которых головка сохраняла товарные качества. Существенно и то, что в опытных вариантах в период уборки не зафиксировано растений, пораженных килой (возбудитель Plazmodio-phora brassicae), в то время как в контроле в разной степени заболело 11% растений. Можно утверждать, что препарат циркон, снижая пораженность растений «черной ножкой» и килой на естественном фоне развития заболевания, обладает фунгицидным действием.

Таким образом, опыты на цветной капусте с применением циркона неоспоримо доказывают, что препарат улучшает качество рассады и ее приживаемость, индуцирует образование и рост головок, сокращает сроки созревания и повышает урожайность. Все может обеспечить перспективу использования циркона на цветной капусте при выращивании в весенне-летний период в почвенно-климатических условиях Северо-запада России.

Использование циркона на картофеле (сорт Петербургский) показало, что допосевная обработка клубней путем мелкодисперсного опрыскивания раствором препарата 4 х 10-5 % д.в. (1,3 л раствора на 0,1 т семян) стимулировала пробуждение покоящихся почек (глазков), в результате чего увеличилось число ростков на клубне.

3. Влияние препарата циркон на урожайность картофеля ^ с. Петербургский

Вариант Число клубней, шт./куст Масса клубней, г/куст Урожайность, кг/100 м2 Прибавка, кг/100 м2 Крахмал, %

стандартные нестандартные стандартные нестандартные

Контроль 8,0 ± 0,2 3,3 ± 0,1 378 ± 30 90 ± 5 235 ± 17 10,2

Обработка клубней 11,4 ± 0,3* 5,2 ±0,2* 475 ± 41* 150 ± 9* 289 ± 20* +54 11,7

Опрыскивание в начале бутонизации 9,6 ± 0,2* 3,5 ± 0,2 472 ± 41* 115 ± 5* 323 ± 21* +88 11,9

Опрыскивание в цветении 8,6 ± 0,2 ж 4,0 ± 0,3 408 ± 28 89 ± 6 263 ± 19 +28 10,5

Опрыскивание в начале бутонизации + опрыски- 9,1 ± 0,3* 3,9 ± 0,2 476 ± 37* 106 ± 7 307 ± 18* +72 11,6

вание в цветении

* Различия с контролем достоверны при Р < 0,05.

Активизация ростовых процессов в клубне ускорила в условиях холодных и дождливых мая - июня месяцев появление всходов и наступление последующих фенофаз, на 59% увеличила количество стеблей в кусте. Можно предположить, что растения быстрее перешли на корневое питание и более эффективно использовали элементы минерального питания.

Анализ составных частей продуктивности растений картофеля сорта Петербургский показал (табл. 3), что циркон при предпосевной обработке обеспечивал в сравнении с контролем заметное повышение урожайности: при предварительной (покустовой) уборке на 13% и на 23% при сплошной копке. При этом в клубнях увеличивалось содержание сухого вещества и крахмала (114% к контролю).

Применение препарата в начале фазы бутонизации (высота куста 30-35 см), по нашим наблюдениям, стимулировало в условиях холодной и переувлажненной почвы формирование и рост столонов и вызывало вторичное ветвление стеблей, что, в свою очередь, способствовало увеличению ассимиляционной поверхности растений. За счет препарата урожайность при окончательной уборке повысилась в среднем на 37%. При этом число стандартных клубней в расчете на один куст увеличилось в среднем на 20%, а их масса - на 25%. Прибавка товарного урожая клубней при двукратном опрыскивании растений раствором препарата была максимальной и составила 30% к контролю.

Оценка фунгицидных свойств циркона показала, что наиболее эффективное воздействие на устойчивость картофеля к фитофторе оказала двукратная обработка растений. Так, если при первой оценке (10 августа) степень поражения контрольного массива растений составила 15%, то в опытном варианте растений с признаками фитофторы не отмечено. При повторном учете 23 августа в контроле ботва картофеля была поражена фитофторой уже на 30%, в варианте с двукратной обработкой цирконом отмечены лишь единичные пятна заболевания на нижних листьях у 30% растений.

Таким образом, испытания циркона на картофеле показали, что в условиях низкой температуры и избыточного увлажнения почвы в начале вегетации растений и переувлажнения почвы в период созревания клубней препарат увеличивает урожайность. При этом степень его влияния на количество и массу клубней зависит от выбранной дозы, срока и кратности обработок. Более того, в условиях благоприятных для развития фитофтороза (повышенная влажность и низкие температуры) циркон снижает поражение ботвы этим заболеванием.

Суммируя полученные на капусте цветной и картофеле данные, можно утверждать, что циркон активирует процессы роста и ризогенеза растений, повышает их адаптационные возможности в неблагоприятных условиях произрастания, выполняет функции индуктора цветения и проявляет опосредованную антиинфек-ционную активность.

ВЛИЯНИЕ БИОПРЕПАРАТОВ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ СОИ

А.А. Абаев

Северо-Кавказский НИИ горного и предгорного сельского хозяйства

А.А. Завалин ВНИИ Агрохимии им. Д.Н. Прянишникова

Для большинства растений единственным источником азота служат минеральные соединения почвы. Только бобовые культуры, кроме некоторых видов и форм, способны использовать азот воздуха за счет его симбиотической фиксации. Запасы азота воздуха практически неисчерпаемы. Над каждым гектаром земной поверхности висит столб азота в 80 тыс. т. Азот воздуха омывает надземные и подземные органы растений, но при этом они повсеместно испытывают азотное голодание (Посыпанов, Жерунов, Князев, 1990).

Способностью расщеплять молекулу азота и включать ее в биологический круговорот обладают свободноживу-щие микроорганизмы (бактерии, водоросли, грибы) и симбиотические системы, состоящие из макро- и микросимбионтов. Азотфиксирующая активность симбиотических систем в десятки и сотни раз выше активности свободножи-вущих диазотрофов (Дробышева, 2000).

С точки зрения практического использования этого феномена наибольший интерес представляет бобово-ризобиальный симбиоз, включающий азот воздуха в полноценный растительный белок. Этот феномен был открыт в конце XIX столетия (Hellriegel H., 1886). Было доказано, что бобовые фиксируют азот воздуха только в симбиозе с бактериями рода Rhizobium, образующими клубеньки на корнях растений (Мишустин, 1985; Кашуков, 1997).

Экспериментальные исследования проводили на базе Северо-Кавказского НИИ горного и предгорного сельского хозяйства (ОПХ «Михайловское»), расположенного в лесостепной зоне, РСО-Алания, и в условиях степной зоны (ОПХ «Октябрьское»). Природные условия являются типичными для данных зон. Среднегодовое количество осадков составляет 400-670 мм, сумма активных температур (свыше 10°С) - 2963-3495°С. Среднегодовая температура +7,5-9,9°С, средняя многолетняя сумма положительных температур за год составляет 3426-4146°С.