Влияние продуктов искусственной гумификации на рост и урожайность озимой пшеницы, возделываемой в условиях лесостепной зоны

ВЕСТНИК ЮГОРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

2013 г. Выпуск 3 (30). С. 19-24

УДК 573.6:639/635

ВЛИЯНИЕ ПРОДУКТОВ ИСКУССТВЕННОЙ ГУМИФИКАЦИИ НА РОСТ И УРОЖАЙНОСТЬ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ, ВОЗДЕЛЫВАЕМОЙ В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ

Д. В. Дудкин, А. С. Змановская, П. А. Литвинцев Введение

Пшеница является основной зерновой культурой, возделываемой в Алтайском крае. Низкая рентабельность возделывания данной культуры требует разработки безотлагательного комплекса мер, направленных на повышение урожайности и качественных показателей зерна. В условиях современных экономических реалий данный императив должен носить малозатратный характер.

Основным риском возделывания пшеницы в данной природно-климатической зоне является дефицит почвенной влаги в период вегетации. В этой связи наибольший практический интерес представляет возделывание озимых сортов пшеницы, так как они способны максимально полно использовать почвенную влагу накопленную в зимний период. Однако малоснежные зимы и весенние заморозки делают возделывание данных сортов рискованным мероприятием. Повышение устойчивости озимых всходов к стрессам посредством малозатратных технологий возделывания, является актуальной задачей современного отечественного растениеводства степной и лесостепной зон возделывания культуры пшеницы.

Одним из способов решения поставленной задачи является предпосевная обработка пшеницы гуминовыми кислотами (ГК). Будучи полимерными молекулами с большим количеством полярных групп, ГК способствуют более равномерному поступлению воды и питательных веществ в ризосферу растения [1]. Однако обширность полученных ранее экспериментальных данных не сделала практику применения ГК повсеместной. Существует две причины, сдерживающие широкое применение ГК в растениеводстве. Химический состав, а, следовательно, и потребительские свойства ГК природного генезиса, обусловлены ботаническим составом сырья, используемого для их извлечения. Высокие энергетические издержки наряду с низким практическим выходом ГК - основные причины, которые не позволяют производителю на существующей технологической базе обеспечить стабильный состав и свойства производимых гуминовых агрохимикатов.

Принципиальным решением обозначенных проблем является широкое внедрение продуктов искусственной гумификации растительного сырья [2, 3]. ГК, полученные на основе описанных способов, обладают меньшей себестоимостью производства и неизменным химическим составом, стабильными в условиях массового производства потребительскими свойствами. Кроме того, данные способы производства ГК позволяют использовать такие вторичные виды сырья, как отходы растениеводства (солома), зернопереработки (лузга подсолнечника, гречихи и т. д.), лесопереработки (древесные опилки), что делает возможность их производства повсеместной.

Целью данного исследования являлось выявление биологической активности искусственно полученных ГК.

Исследования проведены на опытном поле ГНУ Алтайский НИИСХ Россельхозакадемии в период 2010-2011 годов.

Условия и методика исследований

Почва опытного участка - чернозем обыкновенный маломощный среднесуглинистый, типичный для лесостепи Алтайского Приобья, характеризуется следующими показателями: содержание гумуса 4,8-4,9 %, рНсол 6,4-6,6, гидролитическая кислотность 2,8-2,9 мг-экв/100 г

19

Д. В. Дудкин, А. С. Змановская, П. А. Литвинцев

почвы. Исходное содержание элементов питания в почве: N-NO3 - 5,6 мг/кг (низкое), P2O5 -225 мг/кг (среднее), K2O - 165 мг/кг (повышенное).

Предшественник - чистый пар. Посев проведен в III декаду сентября, сеялкой СН-16.

Гуминовые удобрения применяли согласно рекомендациям: предпосевная обработка семян 0,5 л 1 % р-ра на 10 л/т, за 20 часов до посева; некорневая обработка в фазу кущения -начало трубкования (20 мая) 0,001 % рабочим раствором из расчета 300 л/га ранцевым опрыскивателем. Обработка гербицидами не проводилась.

Материалы и методы

Объектом исследования являлась озимая мягкая пшеница «Жатва Алтая».

Схема опыта:

Фактор А (вид гуминового удобрения):

1. Без удобрений.

2. Росток (зарегистрированный препарат).

3. Гумат аммония (искусственно получен из торфа).

4. Гумат натрия (искусственно получен из торфа).

5. Гумат калия (искусственно получен из древесины сосны).

Фактор В (способ применения):

1. Обработка семян.

2. Обработка семян и всходов.

Площадь делянок: общая 1,65*9=14,85 м2, учетная 1 м2, повторность опыта - 4-кратная.

Результаты исследования

За период сентябрь (2010 г.) - август (2011 г.) выпало 73 % осадков от среднемноголетнего количества (рис. 1), причем недобор осадков начался с момента посева озимой пшеницы и с периода ее активного роста, т. е. с завершающей стадии кущения, вплоть до образования и налива зерна. Тем не менее, запас продуктивной влаги за счет твердых осадков и достаточно обильные осадки ранневесеннего периода способствовали хорошему росту и развитию растений и формированию удовлетворительной продуктивности растений.

Наблюдения за ростом и развитием растений, а также состоянием посевов после перезимовки выявили следующие особенности. Так, наибольшая полевая всхожесть (83 %) была на варианте с обработкой семян гуматом аммония. Остальные гуминовые удобрения не оказали положительного действия на прорастание и всхожесть семян, напротив, при использовании гумата натрия и гумата калия наблюдалось снижение полевой всхожести (табл. 1). Учет количества растений после перезимовки не выявил никакого эффекта от гуминовых удобрений, также гуматы не повлияли на сохранность растений к моменту физиологической спелости (табл. 1).

20

Влияние продуктов искусственной гумификации на рост и урожайность озимой пшеницы...

в период проведения полевого опыта 2010-2011 гг.

Таблица 1. Влияние гуминовых удобрений на полевую всхожесть и сохранность растений озимой пшеницы

Вариант Количество растений шт./м2 %

Всходы После перезимовки Уборка Полевая всхожесть После перезимовки Сохранность

Контроль 315 245 186 79 78 76

Росток 298 229 174 75 77 76

Гумат аммония 330 259 194 83 78 75

Гумат натрия 290 222 169 73 77 76

Гумат калия 290 223 171 73 77 76

Отбор растительных образцов в фазу «начало цветения» показал, что гуминовые удобрения оказывают положительное влияние на формирование надземной биомассы озимой пшеницы. Прирост на единицу площади посева составлял от 28 до 40 % в зависимости от вида ГК или от 27 до 50 % в расчете на одно растение (табл. 2). Различия в эффективности при расчете на единицу площади и на одно растение свидетельствуют о том, что определенное влияние оказывает густота стояния растений. Тем не менее, в среднем по вариантам с искусственно полученными ГК прибавка надземной биомассы составляет 32-35 %, а от зарегистрированного гуминового агрохимиката Росток 40-50 %.

Таблица 2. Влияние гуминовых препаратов на формирование надземной биомассы озимой пшеницы в фазу цветения

Вариант г/раст. (сыр. в-во) Прирост к контролю, % г/м2 (сыр. в-во) Прирост к контролю, %

Контроль 5,6 - 168

Росток 8,4 50 235 40

Гумат аммония 7,1 27 227 35

Гумат натрия 7,7 37 216 28

Гумат калия 7,9 41 221 32

НСР05 0,8 25

21

Д. В. Дудкин, А. С. Змановская, П. А. Литвинцев

Нитрогеназная активность в ризосфере озимой пшеницы в фазу «начало цветения» была на очень низком уровне (5-7 нМ С2Н4 /раст.-ч) и не зависела от применения гуминовых удобрений. Низкий уровень ассоциативной азотфиксации напрямую связан с недостатком влаги в этот период. Так, за два месяца образования и налива зерна дефицит осадков составил 42 % или 51 мм (относительно среднемноголетней нормы).

Тем не менее, анализ структуры урожая показал, что относительный прирост биомассы при использовании гуматов, проявившийся в фазу цветения сохранился до полной спелости. Наибольшее влияние на рост общей фитомассы оказал гуминовый агрохимикат Росток (+55 %) и искусственно полученный гумат калия (+39 %). Влияние синтетических гуматов было несколько ниже, прибавка составила +19 %.

Следует отметить, что обработка растений гуминовыми удобрениями по вегетации не оказала заметного влияния ни на один структурный элемент урожая, за исключением некоторых частных случаев, как, например, повышение сохранности растений на вариантах «Росток» и «Гумат натрия» (табл. 3, 4).

Таблица 3. Влияние гуматов на некоторые структурные элементы урожая и зерновую продуктивность озимой пшеницы

а) густота стояния растений, шт./м2

Фактор А (Вид гумата) Фактор В способ применения) Средние по фактору А

Обработка семян Обработка семян и всходов

Контроль 187 185 186

Росток 167 181 174

Гумат аммония 197 191 194

Гумат натрия 157 181 169

Гумат калия 175 166 171

Средние по фактору В 177 181

б) продуктивная кустистость

Фактор А (Вид гумата) Фактор В способ применения) Средние по фактору А

Обработка семян Обработка семян и всходов

Контроль 1,69 1,71 1,70

Росток 2,11 2,10 2,10

Гумат аммония 1,52 1,68 1,60

Гумат натрия 1,98 1,88 1,93

Гумат калия 2,01 1,94 1,97

Средние по фактору В 1,86 1,86

в) урожайность, т/га

Фактор А (Вид гумата) Фактор В способ применения) Средние по фактору А НСР05 = 0,31

Обработка семян Обработка семян и всходов

Контроль 2,25 2,22 2,23

Росток 3,33 3,34 3,34

Гумат аммония 2,54 2,80 2,67

Гумат натрия 2,66 2,61 2,63

Гумат калия 3,16 2,89 3,02

Средние по фактору В НСР05 = Fф < F05 2,79 2,77

22

Влияние продуктов искусственной гумификации на рост и урожайность озимой пшеницы...

г) масса зерна с одного растения, г

Фактор А (Вид гумата) Фактор В способ применения) Средние по фактору А НСР05 = 0,17

Обработка семян Обработка семян и всходов

Контроль 1,26 1,28 1,27

Росток 2,00 2,00 2,00

Гумат аммония 1,29 1,47 1,38

Гумат натрия 1,69 1,47 1,58

Гумат калия 1,81 1,74 1,77

Средние по фактору В НСР05 = Рф < F05 1,61 1,59

Таблица 4. Влияние гуматов на формирование надземной биомассы озимой пшеницы и выход товарной части урожая

а) биомасса надземная (зерно+солома), т/га

Фактор А (Вид гумата) Фактор В способ применения) Средние по фактору А НСРо5 = 0,81

Обработка семян Обработка семян и всходов

Контроль 4,69 4,71 4,70

Росток 7,41 7,12 7,27

Гумат аммония 5,30 5,90 5,60

Гумат натрия 5,77 5,47 5,62

Гумат калия 6,99 6,06 6,52

Средние по фактору В НСР05 = Fф < F05 6,03 5,85

б) масса соломы, т/га

Фактор А (Вид гумата) Фактор В способ применения) Средние по фактору А НСРо5 = 0,42

Обработка семян Обработка семян и всходов

Контроль 2,44 2,49 2,47

Росток 4,08 3,79 3,94

Гумат аммония 2,76 3,10 2,93

Гумат натрия 3,11 2,87 2,99

Гумат калия 3,83 3,18 3,50

Средние по фактору В НСР05 = Fф < F05 3,24 3,09

в) отношение зерно:солома

Фактор А (Вид гумата) Фактор В способ применения) Средние по фактору А

Обработка семян Обработка семян и всходов

Контроль 0,48 0,47 0,48

Росток 0,45 0,47 0,46

Гумат аммония 0,48 0,47 0,48

Гумат натрия 0,46 0,48 0,47

Гумат калия 0,45 0,48 0,46

Средние по фактору В 0,46 0,47

Увеличение продуктивной кустистости на вариантах с гуминовыми удобрениями, за исключением гумата аммония, в определенной степени связано с густотой стояния растений. Однако непосредственное влияние гуматов на этот показатель не вызывает сомнений, так как при близких значениях густоты стояния растений на контрольном варианте и варианте с двукратной обработкой гуминовым препаратом «Росток» значения продуктивной кустистости различаются на 22 %.

Вследствие наибольшей продуктивной кустистости на варианте с применением гумино-вого препарата «Росток» получена наибольшая масса зерна с одного растения, превосходство над контролем составило 57 %. Эффективность новых искусственно полученных ГК была

23

Д. В. Дудкин, А. С. Змановская, П. А. Литвинцев

несколько ниже. В конечном итоге прибавка урожайности от применения гумата аммония и гумата натрия составила 18-20 %, а от гумата калия 35 %. Препарат «Росток», вырабатываемый на основе ГК природного генезиса, оказался самым эффективным, увеличение зерновой продуктивности составило +50 %.

Таким образом, изученные гуминовые препараты, являются эффективными рост стимулирующими средствами для посевов озимой пшеницы. Влияние гуминовых удобрений проявляется, в первую очередь, повышением озерненности колоса и увеличением числа продуктивных стеблей, в результате чего урожайность культуры возрастает на 18-50 %.

Анализ показателей качества зерна озимой пшеницы свидетельствует об отсутствии влияния ГК на содержание белка, клейковины и массы 1000 зерен (табл. 5).

Таблица 5. Влияние гуминовых удобрений на качественные показатели зерна

Вариант Белок, % Клейковина, % М1000, г

Контроль 12,0 19,3 30,2

Росток 11,2 18,3 30,7

Гумат аммония 12,0 19,7 29,7

Гумат натрия 11,6 19,2 30,2

Гумат калия 12,3 20,6 31,3

НСР05 Fф < F05 Fф < F05 Fф < F05

Следует отметить, что в отчетном году сформировалось зерно с очень низким содержанием белка и клейковины, что связано с недостатком азотного питания. Вероятно, запасов минерального азота накопившегося за счет парового предшественника было достаточно для формирования урожайности на уровне 2,2-3,3 т/га, но налив зерна проходил при неблагоприятных погодных условиях, что и сказалось на качестве зерна.

Выводы

1. Продукт искусственной гумификации - гумат калия оказывает сопоставимый с ГК природного гинезиса эффект на прирост надземной биомассы в фазу цветения (+40-50 % к контролю).

2. Все искусственно полученные ГК положительно влияют на формирование колоса озимой пшеницы и его озерненность. Наибольший эффект отмечен для продукта искусственной гумификации - гумата калия. Предпосевной обработки семян гуматами достаточно для получения прибавки урожайности озимой пшеницы на уровне 18-50 %.

3. Применение продуктов искусственной гумификации не оказывает статистически достоверного влияния на биохимические показатели зерна озимой пшеницы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Куликова, Н. А. Защитное действие гуминовых веществ по отношению к растениям в водных и почвенных средах в условиях абиотических стрессов : канд. дисс. ... докт. биол. наук [Текст] / Н. А. Куликова. - 2008. - 302 с.

2. Дудкин, Д. В. Способ получения гуминовых кислот и гуматов из торфа [Текст] / Д. В. Дудкин, А. С. Толстяк, Г. Ф. Фахретдинова // Патент РФ № 2429214, опубликован 20.09.2011 БИ № 26.

3. Дудкин, Д. В. Способ гумификации растительного сырья [Текст] / Д. В. Дудкин, Д. А. Евстратова // Патент РФ № 2442763, опубликован 20.02.2012 БИ № 5.

24