Влияние современных комплексных органоминеральных удобрений на засухоустойчивость и урожайность озимой пшеницы

25 сентября 2019| «Приоритетные научные исследования и инновационные технологии в АПК: наука – производству»

УДК: 633.11 «324»:631.895:631.5

Семенюк О. В.

В изменяющихся погодно-климатических условиях Юга России одним из способов повышения урожайности озимой пшеницы и устойчивости посевов к неблагоприятным условиям среды, в частности к засухе, является применение современных жидких комплексных органоминеральных удобрений (ЖКОУ), ставших неотъемлемой частью технологии возделывания культуры. Работа выполнена в 2016-2018 гг., в Шпаковском районе Ставропольского края на экспериментальном поле и в лаборатории отдела физиологии растений ФГБНУ «Северо-Кавказский ФНАЦ». Полевой опыт с предпосевной обработкой семян растворами ЖКОУ «ПОЛИДОН Агро», был заложен в зоне неустойчивого увлажнения на черноземе обыкновенном, мощном, малогумусном, тяжелосуглинистом, по предшественнику – пар. Площадь учетных делянок – 24 м2. Агротехника общепринятая для зоны. Фон минерального питания: N60Р60К60 (нитроаммофоска под предпосевную культивацию). Срок сева – оптимальный для зоны. В рамках лабораторного опыта по ранней диагностике засухоустойчивости, проводили проращивание семян озимой пшеницы, обработанных ЖКОУ «ПОЛИДОН Агро», на осмотических растворах сахарозы 3%, 10% и 20% концентрации, имитирующих различные уровни почвенной засухи. Установлено, что предпосевная обработка семян ЖКОУ «ПОЛИДОН Агро» в условиях почвенной засухи различной интенсивности, повышает всхожесть зерновок озимой пшеницы на 0,8-20,7%; интенсивность роста корневой системы и побегов – на 6,1-130,2% и 5,8-140,0% соответственно. Наилучшими характеристиками засухоустойчивости, в условиях лабораторного эксперимента, отличались варианты с применением ЖКОУ ПОЛИДОН® Био Зерновой 1,0 л/га и ПОЛИДОН® Био Зерновой 0,5 л/га + АЛЬФАСТИМ® 0,05 л/га. Получено увеличение урожайности озимой пшеницы на 2,0-4,1 ц/га, в зависимости от вариантов опыта.

Ключевые слова: озимая пшеница, жидкие комплексные органоминеральные удобрения, засухоустойчивость, урожайность.

Введение. Получение стабильно высоких урожаев зерна озимой пшеницы – основной зерновой культуры в Ставропольском крае, в значительной степени зависит от метеоусловий, складывающихся в различных почвенно-климатических зонах за весь период вегетации [1]. За последние 10 лет на Ставрополье отмечают стремительный рост температур и некоторое снижение гидротермического коэффициента (ГТК) и, как следствие, расширение площадей засушливых территорий [2]. В зоне неустойчивого увлажнения края, период созревания и уборки зерновых стал теплее (+1,1°С) и суше (-11,2 мм) [3]. Частые засухи характерные для зоны во второй половине вегетации озимых культур, отличающиеся по характеру и продолжительности, ежегодно приводят к потерям урожая зерна. Поэтому проблема устойчивости озимых зерновых к неблагоприятным условиям окружающей среды становится особенно актуальной [4, 5].

Одним из условий преодоления отрицательного влияния неблагоприятных факторов среды, является использование адаптированных к местным условиям сортов озимой пшеницы, а также применение современных органоминеральных удобрений в качестве дополнения к традиционным схемам минерального питания в технологии возделывания озимых зерновых.

Среди широкого ассортимента удобрений, используемых в настоящее время в технологии возделывания озимой пшеницы, приоритетное место занимают жидкие комплексные органоминеральные удобрения (ЖКОУ) на основе хелатов микро-, макроэлементов, аминокислот, обогащенных фитогормонами, антиоксидантами, минеральными соединениями и гуматами [6, 7, 8]. Благодаря инновационным формулам и высокой биодоступности для растений при предпосевной обработке семян и листовых подкормках на различных этапах вегетации культуры, компоненты современных комплексных органоминеральных удобрений выступают в роли специфических и не специфических регуляторов обмена веществ, стимулируя или ингибируя биохимические процессы в растениях, в том числе и на молекулярном уровне [7, 8].

Применение таких удобрений оказывает влияние на общий метаболизм растений, что позволяет регулировать не только их рост и развитие, но и устойчивость к абиотическим стрессам, таким как засуха и, в конечном итоге, повышать урожайность.

Основными критериями засухоустойчивости при оценке ее прямыми методами, является способность растений сохранять высокую продуктивность в условиях засухи. Однако прямая оценка засухоустойчивости в поле, в конкретной почвенно-климатической зоне, при всей своей объективности требует многолетних наблюдений, так как засуха бывает не каждый год и периодически изменяется ее продолжительность и характер [9].

Литературные данные свидетельствуют о положительной корреляционной зависимости между засухоустойчивостью и способностью семян прорастать на растворах осмотиков [10, 11], относительной массой и длиной корешков после действия осмотика или высокой температуры и степенью засухоустойчивости или жаростойкости того или иного сорта [12]. Следует отметить, что ни один из лабораторных методов в отдельности не может служить достаточно надежным критерием оценки засухоустойчивости из-за сложности и полигенности этого свойства у растений. Однако, ранняя диагностика засухоустойчивости с помощью лабораторных физиологических методов на семенах и проростках озимой пшеницы, представляет определенный интерес, так как позволяет проводить оценку круглый год, анализировать большое количество материала и прогнозировать потенциальную устойчивость к засухе.

Таким образом, использование комплексного подхода в оценке устойчивости озимой пшеницы к засухе, с помощью анализа некоторых физиологических характеристик растений в условиях лабораторного опыта и конечной урожайности, является актуальным.

Цель исследовани: изучение влияния жидких комплексных органоминеральных удобрений «ПОЛИДОН Агро» на урожайность и засухоустойчивость мягкой озимой пшеницы.

Условия и методика исследований. Исследования проводились на экспериментальном поле и в лаборатории отдела физиологии растений ФГБНУ «Северо-Кавказский ФНАЦ» в 2016-2018 гг. Полевой опыт с предпосевной обработкой семян растворами ЖКОУ «ПОЛИДОН Агро» был заложен в зоне неустойчивого увлажнения края (ГТК 0,9-1,1; сумма активных температур 3000-3400°С; среднегодовое количество осадков 450-550 мм; продолжительность вегетационного периода 180-195 дней) на черноземе обыкновенном, мощном, малогумусном, тяжелосуглинистом, по предшественнику – пар. Площадь учетных делянок – 24 м2. Агротехника общепринятая для зоны. Фон минерального питания – N60Р60К60 (нитроаммофоска под предпосевную культивацию). Срок сева – оптимальный для зоны. В рамках лабораторного опыта проводили проращивание семян озимой пшеницы, обработанных теми же ЖКОУ «ПОЛИДОН Агро», на осмотических растворах сахарозы различной концентрации (3%, 10% и 20%), имитирующих различные уровни почвенной засухи, в стерильных чашках Петри на фильтровальной бумаге в течение 7 дней на рассеянном свету, при t=25°С. Урожайность учитывали методом прямого комбайнирования. Организация полевого опыта и обобщение результатов исследований выполнены по Б. А. Доспехову [13]. Повторность лабораторного и полевого опытов – трехкратная.

В опыте использовали следующие ЖКОУ «ПОЛИДОН Агро»:
ПОЛИДОН® Био Зерновой – специальное удобрение – корректор полидефицитных состояний для зерновых колосовых культур, с высоким содержанием азота, микроэлементов, аминокислот и моносахаридов в лигносульфонатном комплексе;
ПОЛИДОН® Амино Старт – натуральные аминокислоты оптически активной l-конфигурации, олигопептиды в сочетании с минеральными элементами (Р205, К20, Мg0, Fе, Мn, Сu, Zn, В, Мо, Cо);
АЛЬФАСТИМ® – стимулятор роста растений, активатор фотосинтеза и симбиотической азотфиксации на основе тритерпеновых кислот, ауксина, цитокинина и карбогидратов.

Схема опыта включала варианты:
• контроль (без ЖКОУ);
ПОЛИДОН® Био Зерновой 1,0 л/га;
ПОЛИДОН® Амино Старт 1,0 л/га;
ПОЛИДОН® Био Зерновой 0,5 л/га + АЛЬФАСТИМ® 0,05 л/га;
ПОЛИДОН® Амино Старт 0,3 л/га + АЛЬФАСТИМ® 0,05 л/га.

Результаты исследований. В погодно-климатических условиях зоны неустойчивого увлажнения Ставропольского края возможны все виды засухи, но чаще всего регистрируется летняя засуха, которая приходится на вторую половину вегетации озимой пшеницы, главным неблагоприятным фактором которой является обезвоживание почвы.

Температурный режим второй половины вегетации озимых в 2016 и 2017 годах был близок к климатической норме, однако в 2018 году в указанный период отмечалось значительное повышение температуры воздуха. В то же время, условия увлажнения летнего периода за годы исследований, характеризовались существенным недостатком или полным отсутствием (июнь 2018 года) осадков.

В искусственно созданных условиях засухи в нашем лабораторном опыте с использованием осмотических растворов сахарозы различных концентраций, оценивалась способность зерновок, предварительно обработанных органоминеральными удобрениями к образованию и росту корней и побегов. В качестве контроля в опыте использованы данные проращивания обработанных изучаемыми препаратами зерновок озимой пшеницы на воде (табл. 1). Критериями оценки засухоустойчивости, при проращивании на растворах осмотика в условиях лабораторного опыта стали такие показатели как всхожесть (табл. 2), средняя длина корневой системы и побегов на 100 зерновок (рис. 1).

Так, всхожесть зерновок озимой пшеницы по всем вариантам опыта с предпосевной обработкой семян ЖКОУ «ПОЛИДОН Агро» при контрольном проращивании на воде составила 100%. Длина корневой системы и побегов по всем вариантам опыта с применением ЖКОУ значительно превосходила аналогичные показатели контроля.

Наибольшая длина корневой системы по итогам проращивания обработанных ЖКОУ зерновок на воде, сформировалась на вариантах опыта ПОЛИДОН® Амино Старт 0,3 л/га + АЛЬФАСТИМ® 0,05 л/га и ПОЛИДОН® Амино Старт 1,0 л/га и превосходила контроль на 34,4% и 33,3% соответственно. На длину побегов в контрольном проращивании на воде, наилучшим образом повлияло совмещение обработок семян ЖКОУ со стимулятором роста растений АЛЬФАСТИМ® 0,05 л/га. Так, на вариантах опыта ПОЛИДОН® Био Зерновой 0,5 л/га + АЛЬФАСТИМ® 0,05 л/га и ПОЛИДОН® Амино Старт 0,3 л/га + АЛЬФАСТИМ® 0,05 л/га, длина побегов была наибольшей и составила 2,8-2,6 см или 37,8% и 35,1% к контролю соответственно, что свидетельствует о высоком стимулирующем эффекте предпосевной обработки данными ЖКОУ для начальных ростовых процессов в зерновках озимой пшеницы.

Таблица 1. Проращивание зерновок озимой пшеницы на воде (контроль)

Использование для проращивания осмотических растворов сахарозы в концентрациях 3%, 10% и 20%, имитирующих различные уровни почвенной засухи, значительно понижало всхожесть зерновок пшеницы (табл. 2).

Таблица 2. Всхожесть зерновок озимой пшеницы при проращивании
на растворах осмотика различных концентраций, %

Так, при концентрации раствора осмотика в опыте 3%, 10% и 20%, всхожесть на контроле по сравнению с проращиванием на воде, понизилась на 8,0%, 15,2% и 46,4% соответственно (табл. 1).

Наилучшими показателями всхожести при минимальной концентрации осмотика (3%) отличались варианты с применением ПОЛИДОН® Био Зерновой 0,5 л/га + АЛЬФАСТИМ® 0,05 л/га и ПОЛИДОН® Амино Старт 0,3 л/га + АЛЬФАСТИМ® 0,05 л/га и превосходили контроль на 2,9-3,5% соответственно.

С увеличением концентрации осмотика от 10% до 20%, количество зерновок, способных к прорастанию по сравнению с 3% концентрацией, на контроле понизилось на 7,2% и 38,4% соответственно. Однако, на вариантах опыта с обработкой семян ЖКОУ всхожесть зерновок оставалась стабильно высокой. Наилучшими характеристиками всхожести при 10% и 20% концентрации осмотика, отличались варианты опыта с применением ПОЛИДОН® Био Зерновой 1,0 л/га и ПОЛИДОН® Амино Старт 1,0 л/га и превосходили контрольные значения для указанных концентраций осмотика на 11,9-9,8% и 11,0-20,7% соответственно.

Таким образом, в условиях почвенной засухи различной интенсивности, предпосевная обработка семян озимой пшеницы ЖКОУ «ПОЛИДОН Агро», способствует повышению всхожести семян на 0,8-20,7%.

Повышение концентрации растворов осмотика существенно повлияло и на показатели энергии роста корневой системы и побегов (рис. 1, 2).

Рисунок 1. Влияние различных концентраций осмотика
на длину корней озимой пшеницы, см



Рисунок 2. Влияние различных концентраций осмотика
на длину побегов озимой пшеницы, см

В сравнении с результатами контрольного проращивания на воде, при концентрации раствора осмотика 3%, интенсивность ростовых процессов корневой системы по вариантам опыта понизилась от 80,2% на контроле до 70,2-84,3% по вариантам опыта с применением ЖКОУ. Наилучшими характеристиками роста корневой системы на 3-х и 10-процентных концентрациях осмотика отличались варианты опыта с применением специального удобрения ПОЛИДОН® Био Зерновой 1,0 л/га и ПОЛИДОН® Био Зерновой 0,5 л/га + АЛЬФАСТИМ® 0,05 л/га. Разница с контролем по длине корневой системы на указанных вариантах варьировала для 3% концентрации в пределах 87,0-80,8% соответственно, а при ее увеличении до 10%, более чем вдвое превосходила контрольные значения. Увеличением интенсивности роста корневой системы на 46,1% к контролю при максимальной концентрации раствора сахарозы в 20%, по-прежнему отличался вариант опыта ПОЛИДОН® Био Зерновой 0,5 л/га + АЛЬФАСТИМ® 0,05 л/га.

Следует также отметить стимулирующий эффект препаратов ПОЛИДОН® Амино Старт и АЛЬФАСТИМ® на рост корневой системы в условиях искусственной засухи. При 3% концентрации осмотика в опыте, длина корневой системы на вариантах ПОЛИДОН® Амино Старт 1,0 л/га и ПОЛИДОН® Амино Старт 0,3 л/га + АЛЬФАСТИМ® 0,05 л/га превосходила контроль на 12,9-6,2% соответственно, однако с увеличением концентрации раствора сахарозы до 10%, разница с контролем в 17,7% была отмечена только при совместном применении ЖКОУ и стимулятора роста растений.

При максимальной концентрации раствора осмотика в 20%, длина корневой системы при использовании препарата ПОЛИДОН® Амино Старт 1,0 л/га для предпосевной обработки семян превосходила контроль на 23,0% (рис. 1).

Таким образом, применение ЖКОУ «ПОЛИДОН Агро» в условиях лабораторного опыта, повышало энергию роста корневой системы озимой пшеницы в пределах от 6,1% до 130,2%, в зависимости от варианта опыта и той или иной концентрации осмотика.

Анализ интенсивности роста побегов озимой пшеницы при различных уровнях искусственной засухи в нашем опыте показал, что наилучший результат среди всех вариантов применения ЖКОУ, был достигнут при совместном использовании препаратов ПОЛИДОН® Био Зерновой 0,5 л/га и АЛЬФАСТИМ® 0,05 л/га. С увеличением концентрации осмотика с 3% до 10% и 20%, разница с контролем по длине побегов была наибольшей и составила 140%, 37,7% и 29,4% соответственно (рис. 2).

Применение ПОЛИДОН® Био Зерновой в дозе 1,0 л/га также существенно повышало длину побегов озимой пшеницы. Так при минимальной и средней концентрации осмотика увеличение длины побегов к контролю составляло 130,5% и 27,5% соответственно.

Таким образом, в условиях почвенной засухи на фоне применения ЖКОУ «ПОЛИДОН Агро», интенсивность роста побегов озимой пшеницы возрастает и варьирует в пределах от 5,8% до 140,0% к контролю без применения ЖКОУ для предпосевной обработки семян.

В условиях полевого опыта, предпосевная обработка семян органоминеральными удобрениями ПОЛИДОН® Био Зерновой, ПОЛИДОН® Амино Старт и стимулятором роста растений АЛЬФАСТИМ®, обеспечила прибавку урожайности на всех вариантах (табл. 3).

Таблица 3. Урожайность озимой пшеницы при использовании ЖКОУ в технологии
возделывания(в среднем) за годы исследований, 2016-2018 гг.

По итогам анализа урожайности озимой пшеницы при использовании в технологии ее возделывания современных органоминеральных удобрений установлено, что на вариантах, показавших потенциально высокую устойчивость к засухе в условиях лабораторного опыта, ПОЛИДОН® Био Зерновой 1,0 л/га и ПОЛИДОН® Био Зерновой 0,5 л/га + АЛЬФАСТИМ® 0,05 л/га, получены наиболее высокие прибавки урожайности – 4,1 и 3,1 ц/га или 7,5 и 5,6% к контролю, соответственно. На вариантах опыта ПОЛИДОН® Амино Старт 1,0 л/га и ПОЛИДОН® Амино Старт 0,3 л/га + АЛЬФАСТИМ® 0,05 л/га также была получена весомая прибавка урожайности к контролю – 3,7-2,0 ц/га или 6,7-3,6% соответственно.

Выводы

1. Предпосевная обработка семян ЖКОУ «ПОЛИДОН Агро» в условиях почвенной засухи различной интенсивности, повышает:
– всхожесть зерновок озимой пшеницы на 0,8-20,7%;
– интенсивность роста корневой системы на 6,1-130,2%;
– интенсивность роста побегов на 5,8-140,0% соответственно.

2. Применение современных жидких комплексных органоминеральных удобрений «ПОЛИДОН Агро» для предпосевной обработки семян в технологии возделывания мягкой озимой пшеницы, способствует увеличению урожайности на 2,0-4,1 ц/га.

Литература:

1. Семенюк О. В. Эффективность применения жидких органоминеральных удобрений ПОЛИДОН® и стимулятора роста растений АЛЬФАСТИМ® на посевах озимой пшеницы / О. В. Семенюк // Земледелие, 2017. – № 1. – С. 44-46.
2. Стратегия и тактика подготовки почвы, проведения осеннего сева и уходных работ на Ставрополье: рекомендации для сельхозтоваропроизводителей Ставропольского края. – Саратов: Амирит, 2015, – 48 с.
3. Годунова Е. И. Состояние и пути оптимизации зерновой отрасли Ставрополья / Е. И. Годунова, Л. И. Желнакова, В. И. Удовыдченко // Земледелие, 2011. – № 3. – С. 8-12.
4. Нешин И. В. Роль регуляторов роста в повышении продуктивности озимой пшеницы / И. В. Нешин // Земледелие, 2012. – № 3. – С. 25-27.
5. Желнакова Л. И. Методическое пособие по корректировке систем земледелия в связи с региональными изменениями климата (на примере Ставропольского края) / Л. И. Желнакова, С. А. Антонов. – Михайловск, 2011. – 50 с.
6. Семенюк О. В. Использование органоминеральных удобрений Полидон при возделывании озимой пшеницы в зоне неустойчивого увлажнения Ставропольского края / О .В. Семенюк, Ф. В. Ерошенко // Известия Горского государственного аграрного университета. 2018. – Т.55. № 2. – С. 19-23.
7. Шаповал О. А. Биологическое обоснование использования регуляторов роста растений в технологии выращивания озимой пшеницы / О. А. Шаповал. – М.: ВНИИА им. Д. Н. Прянишникова, 2005. – 327 с.
8. Аристархов А. Н. Эколого-агрохимическое обоснование оптимизации питания растений и комплексного применения макро- и микроудобрений в агроэкосистемах: дисс… д-ра биологических наук. – М.: МГУ, 2000. – 88 с.
9. Удовенко Г. В. Диагностика устойчивости растений к стрессовым воздействиям / Г. В. Удовенко. – Л.: ВИР, 1988. – 226 с.
10. Ефремова В. В. Изменение сортового состава агроценоза озимого поля / В. В. Ефремова, Ю. Т. Аистова, Н. И. Терпугова / Агроэкологический мониторинг в земледелии Краснодарского края. Юбилейный выпуск к 75-летию КГАУ. Краснодар, 1997. – С. 35-38.
11. Маймистов В. В. Физиологические основы селекции озимой пшеницы на засухоустойчивость: дисс… док. биол. наук: 06.01.05 / Виталий Васильевич Маймистов; КНИИСХ им. П. П. Лукьяненко. – Краснодар, 2000. – 315 с.
12. Практикум по росту и устойчивости растений: Учеб. пособие / В. В. Полевой, Т. В. Чиркова, Л. А. Лутова и др.; под ред. д. б. н., проф. В. В. Полевого, Т. В. Чирковой. – СПб.: СПБУ, 2001. – 212 с.
13. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта / Б. А. Доспехов. – М.: Агропромиздат, 1985. – 352 с.


O. V. Semenyuk. EFFECT OF MODERN COMPLEX ORGANO-MINERAL FERTILIZERS ON DROUGHT RESISTANCE AND PRODUCTIVITY OF WINTER WHEAT.

In the changing climatic conditions of southern Russia, one of the ways to improve winter wheat yield and crops resistance to unfavourable environmental conditions, particularly drought, is the use of modem liquid complex organo-mineral fertilizers, which became an integral part of the crop cultivation technology. The work was carried out on the experimental field and in the laboratory of the Department of plant physiology, Federal state scientific institution «North-Caucasus Federal Scientific Agrarian Centre» in Shpakovsky district of the Stavropol Territory in 2016-2018. Field experiment using pre-sowing seed treatment with a solution of liquid complex organo-mineral fertilizers «POLYDON Agro» was laid in the unstable moistening zone on common chernozem, deep, low humic, heavy loam, according to the forecrop – fallow. The area of record plots is 24 m2. Agrotechnics is common for the zone. Mineral nutrition background: N60P60K60 (NPK fertilizer under presowing cultivation). The sowing time is optimal for the zone. In the laboratory experiment to perform early diagnosis of drought resistance, winter wheat seeds treated with liquid complex organo-mineral fertilizers «POLYDON Agro» were germinated on osmotic 3%, 10% and 20% sucrose solutions, simulating different levels of soil drought. It is found that pre-sowing seeds treatment with liquid complex organo-mineral fertilizers «POLYDON Agro» in conditions of soil drought of different intensity increases the germination of winter wheat caryopsis by 0,8-20,7%; the growth intensity of the root system and shoots - by 6,1-130,2% and 5,8-140,0%, respectively. In conditions of laboratory experiment variants with liquid complex organo-mineral fertilizers «Polydon Bio Grain» 1,0 l/ha and «Polydon Bio Grain» 0,5 l/ha + «Alfastim» 0,05 l/ha differed in the best characteris
Keywords: winter wheat, liquid complex organo-mineral fertilizers, drought resistance, productivity.

Семенюк Ольга Викторовна, к. б. н., ст. научный сотрудник отдела физиологии растений ФГБНУ «Северо-Кавказский ФНАЦ». 356241, Россия, г. Михайловск, ул. Никонова, 49. E-mail: sniish.semenvuk@mail.ru
Olga Victorovna Semenyuk, Cand. Biol. Sci., senior researcher in the Department of Plants physiology, FSBSI «North-Caucasus Federal Scientific Agrarian Centre». 356241, Russia, Mikhaylovsk, 49 Nikonov str. E-mail: sniish.semenvuk@mail.ru