Отправить сообщение:
  • Файл отправлен!
  • Формирование элементов продуктивности голозерного овса при обработке семян гуминовыми препаратами

    2014-09-12 09:47:45 Опубликовано: 12 сентября 2014 г. в 9:47

    Eastern European Scientific Journal. Ausgabe 3. 2014. – pp: 20-27.

     

     

    Olga A. Isachkova. PhD of Agriculture, sciences researcher

    State Scientific Institution Kemerovo Research Institute of Agriculture of the Russian Agricultural Academy

    Boris L. Ganichev, laboratory head

    State Scientific Institution Kemerovo Research Institute of Agriculture of the Russian Agricultural Academy

    Nikolay A. Lapshinov. Doctor of Agricultural Sciences, director

    State Scientific Institution Kemerovo Research Institute of Agriculture of the Russian Agricultural Academy

      Vera N. Pakul. Doctor of Agricultural Sciences, deputy director for science

    State Scientific Institution Kemerovo Research Institute of Agriculture of the Russian Agricultural Academy

    Sergey I. Zherebtsov.  PhD, laboratory head

    Science federal state budgetary institution Institute of coal chemistry and chemical materials science Siberian office Russian Academy of Sciencesof

      Zinfer R. Ismagilov. Corresponding Member RAS, doctor of Chemical Sciences, director

    Science federal state budgetary institution Institute of coal chemistry and chemical materials science Siberian office Russian Academy of Sciencesof

     

    Формирование элементов продуктивности голозерного овса

    при обработке семян гуминовыми препаратами.

    Forming elements of productivity naked oats for treatment

    of humic preparations seed.

     

    Key words: naked oats, humic preparation, force growth, completeness seedling, survival, yield.

    Summary: Carried out studies established the influence of humic substances by presowing treatment of seed on the formation of plant density, elements of productivity and yield of naked oats. The greatest effect is obtained by presowing treatment of seeds by potassium humate, derived from oxidized brown coal (HumK KBO), and sodium humate, derived from sooty brown coal (HumNa KBS).

     

    С развитием современных ресурсо- и энергосберегающих технологий возделывания сельскохозяйственных культур и переработки сырья повышается интерес к голозерным сортам овса, которые имеют существенные преимущества перед пленчатыми по содержанию и наилучшему соотношению в белке ряда незаменимых аминокислот, характеризуются богатым составом витаминов (В1, В2) и минеральных веществ, а также хорошими энергетическими свойствами, благодаря высокому содержанию масла [1, 2, 3, 4, 5]. Однако более низкая урожайность по сравнению с пленчатыми сортами ограничивает широкое внедрение сортов голозерного овса в производство.

    В условиях рыночной экономики сельхозтоваропроизводители ищут способы снижения затрат и получения рентабельной, конкурентоспособной продукции. Применение естественных стимуляторов роста растений позволяют достичь этой цели за счет получения дополнительных прибавок урожая, снижения затрат по использованию минеральных удобрений и средств защиты растений.

    Продуктивность отдельного растения и урожайности сорта в целом зависят от влияния многих факторов. Управление количеством и качеством урожая возможно путем оптимизации и сбалансированности процессов роста, фотосинтеза и накопления хозяйственно ценных продуктов вторичного метаболизма играющих адаптивную роль. Степень чувствительности ростовых процессов к колебаниям внешних и внутренних факторов отражает большие адаптивные возможности растений к меняющимся условиям среды и может быть с успехом использована для их оптимизации при выращивании [6].

    Использование экзогенных компонентов воздействия, таких как гуминовые препараты, создает объективную основу для практического регулирования ростовых процессов растений различными приемами агротехники в целях повышения урожайности и ее устойчивости [7]. Гуминовые препараты получают из природного сырья: торфа, бурого угля, сапропеля. Их применение оказывает заметный положительный эффект на морфофизиологические процессы растений, что выражается не только в увеличении линейных и массовых показателей, но и в повышении объемов получаемой продукции.

    С целью изучения влияния гуминовых препаратов на формирование элементов продуктивности и урожайность голозерного овса в ГНУ Кемеровский НИИСХ Россельхозакадемии совместно с ФГБУН ИУХМ СО РАН в 2011-2013 гг. были заложены полевые опыты.

    Материалы и методы. Почва опытного участка – чернозем выщелоченный тяжелосуглинистый среднемощный. Содержание гумуса в почве – 8,3 %, рН почвенного раствора – 5,5, сумма поглощенных оснований – 42 мг/экв, гидролитическая кислотность – 7 мг/экв, содержание NO3 – 15-20 мг/кг; Р2О2 – 110-130 мг/кг; К2О – 120-140 мг/кг. Агротехника общепринятая в зоне исследований.

    В период исследований наблюдались значительные колебания по тепло- и влагообеспеченности растений голозерного овса. Вегетационный период 2011 года сопровождался стабильно высокими температурами воздуха с резким недостатком влаги в мае-июле (ГТК = 1,0). В 2012 году наблюдалась жесткая засуха, гидротермический коэффициент за май-август составил 0,4. Погодные условия 2013 года характеризовались избытком влаги и пониженными температурами воздуха, гидротермический коэффициент – 2,1 (май-август).

    Объект исследований – сорт голозерного овса Тайдон. Посев проводился в первой декаде мая сеялкой СН-10Ц с норма высева – 4,5 млн. всх. зерен, расположение делянок рендомизированное, площадь делянки 10 м2, повторность трехкратная. Посев опытных делянок проводился по фону удобрений ОМУ 16:27:16 (1 ц/га). Удобрения внесены в почву локально сеялкой СЗС-2,1.

    Исследования проводились с гуминовыми препаратами, полученными из бурого угля Тисульского месторождения (участок Кайчакский) Канско-Ачинского бассейна (HumNa КБР, HumK КБР) и его естественно окисленной формы (сажистого бурого угля) – HumNa КБС и HumK КБС в результате их экстракции гидроксидами калия и натрия из углей. Характеристики образцов углей и гуминовых препаратов по данным технического, элементного анализов и функционального состава по результатам 13С ЯМР спектроскопии в твердом теле приведены в таблицах 1-3.

    Таблица 1

     Данные технического и элементного анализов углей и гуминовых препаратов, % масс.

    Образец

    Аналитическая влажность

    Зольность сухого образца

    Cdaf*

    Hdaf

    O+N+Sdaf

    (по разности)

    Выход свободных гуминовых кислот

    Wa

    Ad

    (HA)tdaf , (HumNa)

    (HA)tdaf , (HumK)

    КБР

    8,04

    6,11

    64,34

    4,69

    30,97

    21,33

    26,88

    ГК HumNa КБР

    4,92

    9,16

    59,05

    4,88

    36,07

    -

    -

     

    ГК HumK КБР

    4,97

    4,01

    60,84

    4,18

    34,98

    -

    -

     

    КБС

    13,5

    46,64

    55,08

    2,66

    42,26

    60,91

    67,98

     

    ГК HumNa КБС

    6,99

    15,15

    61,58

    5,35

    33,07

    -

    -

     

    ГК HumK КБС

    4,58

    17,01

    46,15

    3,21

    50,64

    -

    -

     

     *daf ­– dry ash free – сухое беззольное состояние образца.

    Выход свободных гуминовых кислот из образцов углей составляет 21-27 % для КБР и 60-68 % для КБС. Следует отметить высокое содержание суммы кислорода, азота и серы для образцов КБС и полученных из него гуматов – 33-50 %, что отражает высокое содержание кислородсодержащих функциональных групп в органической массе образцов.

    Таблица 2

    Интегральные интенсивности спектральных областей на спектрах 13С ЯМР в твердом теле бурых углей и гуминовых препаратов, (%)

    Образец

    220-187 C=O

    187-165 COOH

    165-145 Car-O

    145-108   Car

    108-90   СO-alk-O

    90-48   Calk-O

    48-5

    Calk

    КБР

    4,4

    4,7

    4,2

    19,1

    3,5

    7,5

    55,6

    ГК HumNa КБР

    4,4

    7,3

    5,4

    17,9

    3,6

    10,8

    50,7

    ГК HumK КБР

    4,4

    6,1

    5

    15,1

    4,2

    8

    55,2

    КБС

    2,6

    6

    8,9

    31,9

    5,4

    12,7

    30,3

    ГК HumNa КБС

    3,5

    7,4

    8,2

    31,7

    6,3

    14,8

    26,8

    ГК HumK КБС

    3,8

    6,7

    9,5

    33,1

    6,3

    14

    25,4

     

    Согласно результатам ЯМР спектроскопии исходные угли и полученные из них гуматы обладают различным функциональным составом. Естественно-окисленная форма угля и извлеченные из нее гуматы имеют более ароматический характер (Car), большее содержание фенольных гидроксилов  (Car-O), кислородсодержащих соединений (СO-alk-O; Calk-O) и меньшее – алифатических соединений (Calk) [8,9,10].

    Варианты опыта: 1 – контроль (сухие семена), 2 – обработка семян 0,02 %-м HumNa КБР, 3 – обработка семян 0,02 %-м гуматом калия HumK КБР, 4 – обработка семян 0,02 %-м гуматом натрия HumNa КБС, 5 – обработка семян 0,02 %-м гуматом калия HumK КБС.

     

     

    Таблица 3

    Состав золы образцов  углей и гуминовых препаратов

    Образец

    Содержание в золе, %

    Na2O

    MgO

    Al2O3

    SiO2

    P2O5

    S

    Cl

    K2O

    CaO

    TiO2

    Fe2O3

    КБР

    0,74

    3,22

    32,45

    43,34

    0,34

    1,88

    0,10

    0,86

    10,41

    0,30

    6,37

    ГК HumNa КБР

    56,0

    0

    2,5

    2,7

    0,4

    1,8

    45,9

    0,5

    1,1

    0,3

    1,0

    ГК HumK КБР

    3,1

    0,7

    0,6

    1,7

    0,5

    3,4

    36,5

    50,5

    0,9

    0,2

    1,8

    КБС

    0,93

    1,56

    18,48

    59,97

    0

    0,35

    0,04

    0,47

    7,66

    0,27

    10,28

    ГК HumNa КБС

    29,7

    1,1

    12,6

    3,0

    0,8

    1,0

    21,1

    0,6

    16,4

    0,4

    11,9

    ГК HumK КБС

    0,8

    0,7

    18,6

    0,7

    1,1

    1,7

    3,2

    21,0

    9,9

    1,1

    30,8

     

    Учеты и наблюдения проводились согласно методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур [11], статистическая обработка экспериментальных данных проводилась по Б.А. Доспехову [12] с помощью пакета прикладных программ «SNEDEKOR» [13] и Excel.

    Результаты. Опыт применения гуматов в России показал, что они оказывают положительное влияние на всех стадиях развития растений, но особенно на ранних этапах органогенеза. Предпосевная обработка семян повышает неспецифическую сопротивляемость к стрессу, способствует активизации восстановительных процессов. Действие препарата начинается только после высева семян, когда находящаяся на поверхности семян плёнка из гумата начинает растворяться в почвенной влаге, образуя вокруг прорастающего семени стимулирующую среду нужной концентрации. Гумат всасывается при набухании и прорастании, стимулируя процесс развития как корней, так и точек зародышей [14,15].

    Результаты анализа ростовой активности растений голозерного овса в начальный период роста показали, что предпосевная отработка семян гуминовыми препаратами способствовала увеличению длины корней за одни сутки на 17,8…33,2 %, длины побегов на 7,5…11,4 % по сравнению с контрольным вариантом, а также сказалась на скорости роста корней и побегов, которая повысилась на 21,4…35,7 % и 7,4… 14,8 % соответственно (таблица 4).

    Таблица 4

    Влияние гуминовых препаратов на рост корней и побегов голозерного овса, 2011-2013 гг.

    Вариант

    Длина корней

    Длина побега

    прирост за 1 сутки, мм

    скорость роста, мм/ч

    прирост за 1 сутки, мм

    скорость роста, мм/ч

    Контроль

    3,37

    0,14

    6,40

    0,27

    HumNa КБР

    3,97

    0,17

    7,09

    0,29

    HumK КБР

    3,97

    0,17

    7,47

    0,31

    HumNa КБС

    4,49

    0,19

    6,88

    0,29

    HumK КБС

    4,14

    0,17

    7,13

    0,30

    НСР05

    0,41

    0,02

    0,39

    0,01

     

    Достоверно высокие прибавки длины корней и побегов, а также скорости их роста выявлены на вариантах HumK КБР и HumNa КБС. По увеличению массы корней и побегов с одного растения за одни сутки достоверных прибавок не выявлено, в среднем по опыту они составили 0,009 г и 0,007 г. В годы с низкой влагообеспеченностью в период всходов голозерного овса  отмечено увеличение длины корней на всех вариантах опыта (2011 г. – 4,36 мм, 2012 г. – 5,19 мм в среднем по опыту) и снижение их массы (2011 г. – 0,005 г, 2012 г. – 0,009 г). При высокой влагообеспеченности в этот период (2013 г.) прирост длины корней составил 2,43 мм в среднем по опыту, а их масса 0,012 г. По длине побега отмечена та же тенденция: в засушливые годы длина побега увеличивается, а его масса снижается относительно лет с большим количеством осадков в мае. Значительная ростовая активность гуминовых препаратов способствовала формированию всходов с мощной корневой системой, что повлияло на показатели полевой всхожести и сохранности растений голозерного овса к уборке.

    Метеорологические условия вегетационного периода в годы исследований оказали существенное влияние на полноту всходов и сохранность растений голозерного овса к уборке. Наименьшие показатели полноты всходов отмечены в 2011 году с ярко выраженной весенней засухой (ГТК в период посев-всходы – 0,5) – 39,3…51,3 %. В 2012 году полнота всходов составила 68,2…84,0 %, в 2013 году – 50,2…66,7%. В среднем за годы исследований при обработке семян гуминовыми препаратами число взошедших растений находилось в пределах 260…278 шт./м2 при 262 шт./м2 на контроле (таблица 5).  

    Таблица 5

    Полнота всходов и выживаемость растений голозерного овса в зависимости от обработки семян гуминовыми препаратами, 2011-2013 гг.

    Вариант

    Количество растений на 1 м2

    Полнота всходов, %

    Выживаемость растений, %

    взошедших

    перед уборкой

    Контроль

    262

    178

    58,2

    39,6

    HumNa КБР

    272

    213

    60,4

    47,3

    HumK КБР

    269

    239

    59,8

    53,1

    HumNa КБС

    278

    210

    61,8

    46,7

    HumK КБС

    260

    196

    57,8

    43,6

    НСР05

    7,4

    22,5

    1,6

    5,0

     

    В сложных почвенно-климатических условиях вегетационного периода, которые не редко складываются в Западной Сибири, одним из наиболее острых является вопрос о выживаемости растений, то есть их биологической устойчивости, которая рассчитывается, как отношение растений сохранившихся к уборке к высеянным семенам и является комплексным показателем, отражающим способность к прорастанию и устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды в течение вегетационного периода.

    Густота стояния растений к уборке на контроле составила 178 шт./м2. На вариантах с обработкой семян данный показатель находился в пределах 196…239 шт./м2. Лучшая выживаемость растений наблюдалась в жесткозасушливых условиях вегетационного периода 2012 года (ГТК май-август – 0,4) – 58,9 % в среднем по опыту. В засушливом 2011 году (ГТК-1,0) сохранность растений составила 25,1 %, в избыточно увлажненном 2013 году (ГТК-2,1) – 53,8 %. Повышение показателей в экстремальных условиях профессор С.И. Гуминский [16] объясняет существующей связью между эффективностью гуматов и реакцией среды – чем больше отклонений условий среды от оптимальных для данного растения, тем заметнее эффект физиологического действия гуматов. То есть, на уровне физиологических процессов гуминовые вещества повышают общую неспецифическую сопротивляемость организма, обладая адаптогенными свойствами.

    Обработка семян способствовала увеличению показателей полевой всхожести и выживаемости растений на 0,8…6,1 % и 10,1…34,3 % соответственно. Наибольшее достоверное превышение отмечено при обработке семян препаратами HumK КБР и HumNa КБС.

    Согласно современным представлениям, уровень урожайности на 50 % зависит от плотности продуктивного стеблестоя, находящегося в прямой зависимости от уровня полевой всхожести и сохранности растений, на 25 % – от числа зерен в колосе и на 25 % – от массы 1000 зерен [17,18]. 

    В среднем за годы исследований урожайность голозерного овса находилась в пределах 1,65…2,05 т/га. Обработка семян гуматами натрия и калия способствовала повышению урожайности на 14,5…24,2 % по сравнению с контрольным вариантом (1,65 т/га). Абсолютная прибавка урожая голозерного овса составила 0,24…0,40 т/га (таблица 6).

    Наибольший эффект дала обработка семян препаратами  HumK КБР и HumNa КБС, где масса зерна с одного растения увеличилась по сравнению с контролем на 8,3 %, количество продуктивных стеблей на 26,3 и 10,5 %, число зерен в метелке на 5,2 и 3,5 % соответственно. Между озерненностью метелки, массой зерна с растения и урожайностью во все годы исследований отмечалась существенная корреляционная зависимость (r = 0,826…0,903 и r = 0,245…0,813). Масса 1000 зерен в большей степени определила урожайность овса только в 2012 году при резком снижении морфобиологических показателей метелки относительно других лет исследований (r = 0,814). В другие годы исследований между урожайностью и массой 1000 зерен отмечена отрицательная взаимосвязь (r = -0,404…-0,679).

    Таблица 6

    Урожайность и элементы ее структуры в зависимости от обработки семян голозерного овса гуминовыми препаратами, 2011-2013 гг.

    Вариант

    Число продуктивных стеблей, шт/м2

    Высота растений, см

    Длина метелки, см

    Число зерен в метелке, шт.

    Масса зерна с метелки, г

    Масса 1000 зерен, г

    Урожайность, т/га

    Прибавка урожая, т/га

    Контроль

    285

    85,3

    16,9

    28,6

    0,72

    26,3

    1,65

    -

    HumNa КБР

    320

    91,1

    17,3

    28,8

    0,77

    25,8

    2,03

    0,38

    HumK КБР

    360

    91,0

    17,3

    30,1

    0,78

    25,3

    2,05

    0,40

    HumNa КБС

    315

    90,8

    16,8

    29,6

    0,78

    24,9

    2,01

    0,36

    HumK КБС

    314

    91,2

    16,8

    28,9

    0,76

    25,9

    1,89

    0,24

    НСР05

    27,2

    2,6

    0,2

    0,6

    0,03

    0,5

    0,16

     

     

    В результате обработки семян гуматами отмечено морфологическое изменение растений голозерного овса. Превышение высоты растений над контрольным вариантом составило 6,7 %, длины метелки – 2,4 %. Более высокие показатели высоты растений и длины метелки выявлено у вариантов HumK КБР и HumNa КБС, что способствовало увеличению числа зерен с метелки и как следствие, повышению урожайности на данных вариантах.

    Выводы. Таким образом, проведенные исследования показали, что предпосевная обработка семян гуминовыми препаратами HumNa КБС и HumK КБР оказали влияние на формирование продуктивности голозерного овса сорта Тайдон. Повышение урожайности на 0,36…0,40 т/га при использовании данного агроприема было обусловлено увеличением количества продуктивных стеблей на 10,5…26,3 %, что зависело от полевой всхожести и выживаемости растений, а также увеличением  массы зерна с растения на 8 % и озерненности метелки на 3,5…5,2 % по сравнению с контролем.

    Наибольшее влияние на формирование элементов продуктивности голозерного овса оказали погодные условия вегетационного периода. Наибольший эффект от применения гуминовых препаратов отмечается при неблагоприятных метеорологических условиях.



    [1] Batalova, G.A., 2000. Oats. Technology of cultivation and breeding. Kirov: Agricultural Research Institute of the North-East, pp: 206.

    [2] Loskutov, I.G., 2007. Using forms of naked barley and oats. III Intern. Congress "Russian Grain and bread", St. Petersburg (issue Nov. 13-15. 2007), pp: 87.

    [3] Brand, T.S. and J.P. van der Merwe, 1996. Naked oats (Avena nuda) as a substitute for maize in diets weanling and grower-finisher pigs. Animal Feed Science and Technology, Volume 57, Issues 1(2): 139-147.

    [4] Biel, W., K. Bobko and R., 2009. Maciorowski. Chemical composition and nutritive value of husked and naked oats grain. Journal of Cereal Science, Volume 49, Issue 3: 413-418.

    [5] Arendt, E.K. and E. Zannini, 2013. Oats. Cereal Grains for the Food and Beverage Industries: 243-283.

    [6 Karpova, G.A. and D.B. Kudryashov, 2010. Formation of elements productivity agricoenosis oats by use of bacterial preparations and growth regulators. Volga Niva, 4 (17): 20-23.

    [7] Shevelukha, V.S., 1992. Plants growth and its regulation in ontogenesis. Moscow: Kolos, pp: 598.

    [8] Silverstein, R.M., F.X. Webster and D.J. Kiemle, 2005. Spectrometric identification of organic compounds. Seventh edition. Hoboken: John Wiley & Sons. Inc. 502 p.

    [9] Kalaitzidis, S., A. Georgakopoulos, K. Christanis and A. Iordanidis, 2006. Early coalification features as approached by solid state 13C CP/MAS NMR spectroscopy// Geochemical et Cosmochimica Acta. vol. 70. P. 947–959.

    [10] Mao, J.-D., A. Schimmelmann, M. Mastalerz, P. G. Hatcher and Y. Li, 2010. Structural Features of a Bituminous Coal and Their Changes during Low-Temperature Oxidation and Loss of Volatiles Investigated by Advanced Solid-State NMR Spectroscopy // Energy and Fuels. 24. P. 2536–2544.

    [11] State method of testing varieties of crope, 1985. Moscow, pp: 270.

    [12] Dospehov, B.A., 1985. Method of field experience. Moscow, pp: 352.

    [13] Sorokin, O.D., 2004. Applied statistics on the computer. Novosibirsk, pp: 162.

    [14] Seeds (Second Edition), 2014, pp: 1075-1473.

    [15] Biofile. Scientific Information Journal (electronic resource). Date Views 10.04.2014 www.biofile.ru.

    [16] Guminsky, S.I. and S.N. Guminskaya, 1968. Humic fertilizers theory and practice of their application. Kiev: Kievselhozizdat, pp: 72-73.

    [17] Kovalev, V.M., 1997. Theoretical foundations of optimization of yield formation. Moscow: MSHA, pp: 284.

    [18] Strona, I.G., 1966. Total seed science of field crops. Moscow: Kolos, pp: 464.

     

     

     

     

     

     

     

     

    Количество просмотров: 546
    0 0
    Комментарии (0)
    • Никто ничего не написал...
    Отмена