Содержание к диссертации
Введение
1 Научные основы применения поликомпонентных удобрений в рисоводстве 9
1.1 Макро- и микроэлементы в питании и жизнедеятельности растений 9
1.2 Гуматы и их применение в рисоводстве 15
1.3 Эффективность удобрения Биоплант Флора на посевах различных сельскохозяйственных культур и перспективы его применения в рисоводстве 24
2 Объекты, условия и методика исследований 31
2.1 Объект исследования 31
2.2 Почвенно-климатические условия проведения полевых опытов
2.2.1 Климат и погодные условия в годы проведения исследований 32
2.2.2 Почва 34
2.3 Методика исследований 36
3 Прорастание семян, рост и развитие растений при включении биопланта флора в систему удобрения риса 40
3.1 Посевные качества семян и густота стояния растений 40
3.2 Наступление фенофаз растений риса и продолжительность вегетационного периода 42
3.3 Рост и развитие растений риса
3.3.1 Высота растений 45
3.3.2 Сухая масса растений 48
3.4 Фотосинтетическая деятельность растений риса в зависимости от дозы, способа и срока применения Биопланта Флора 53
3.4.1 Площадь ассимиляционной поверхности листьев 53
3.4.2 Фотосинтетический потенциал 57
3.4.3 Содержание и физиологическая активность пластидных пигментов 59
3.4.4 Интенсивность фотосинтеза и ассимиляционное число 65
3.4.5 Чистая продуктивность фотосинтеза 71
3.5 Минеральное питание растений при включении Биопланта Флора в систему удобрения риса 73
3.5.1 Динамика содержания биогенных элементов в растениях риса 73
3.5.1.1 Азот 73
3.5.1.2 Фосфор 77
3.5.1.3 Калий
3.5.2 Потребление азота, фосфора и калия растениями риса 81
3.5.3 Интенсивность поглощения элементов питания растениями риса 86
3.5.4 Вынос элементов питания урожаем риса и коэффициенты их использования растениями из удобрений
3.5.4.1 Вынос элементов питания урожаем и их затраты на формирование 1 т зерна
3.5.4.2 Использование элементов питания растениями риса из удобрений 94
3.6 Урожайность и качество зерна при обработке семян и посевов риса Биоплантом Флора 96
3.6.1 Урожайность и структура урожая 96
3.6.2 Качество урожая риса
3.6.2.1 Технологические показатели качества зерна риса 99
3.6.2.2 Биохимические показатели качества зерна
3.6.3 Выход семян и их посевные качества 104
3.6.4 Реакция сортов риса на включение Биопланта Флора в систему удобрения 108
3.7 Экономическая эффективность применения Биопланта Флора на посевах риса 111
Заключение 114
Предложения производству 116
Литература 117
- Гуматы и их применение в рисоводстве
- Почвенно-климатические условия проведения полевых опытов
- Наступление фенофаз растений риса и продолжительность вегетационного периода
- Вынос элементов питания урожаем риса и коэффициенты их использования растениями из удобрений
Введение к работе
Актуальность темы. Обеспечение продуктами питания при возрастающих потребностях в них человечества, особенно на рубеже ХХ-ХХI столетий, во многом обязано применению поликомпонентных удобрений и регуляторов роста. Наряду с азотом, фосфором и калием с сельскохозяйственных угодий ежегодно с урожаями отчуждается значительное количество и других необходимых и незаменимых для жизнедеятельности растений биогенных элементов, прежде всего микроэлементов, что может привести к снижению не только количества и качества урожая, но и иметь негативные экологические последствия. Все это указывает на необходимость оптимизации минерального питания растений путем использования поликомпонентных удобрений и регуляторов роста.
Необходимо отметить, что проблема недостатка микроэлементов в рисоводстве с каждым годом приобретает всё бльшую актуальность, т. к. ежегодно значительное их количество отчуждается из почвы рисового поля с урожаем, а также со сбросными и фильтрационными водами. Положение усугубляется еще и применением высококонцентрированных безбалластных минеральных удобрений вместо простых туков, с которыми раньше в почву поступало определенное количество микроэлементов. Это обусловливает необходимость агрохимической и агроэкологической оценки поликомпонентных удобрений, предлагаемых в широком ассортименте торгующими предприятиями. Такие исследования имеют большую научную значимость и практическую перспективу для рисоводства Кубани.
Цель исследований – эколого-агрохимическая оценка поликомпонентного органоминерального удобрения Биоплант Флора и разработка элементов агротехнологии его применения при выращивании риса на лугово-черноземных почвах правобережья р. Кубань.
Задачи исследований:
– установить влияние Биопланта Флора на рост и развитие растений риса;
– изучить динамику содержания азота, фосфора и калия в растениях риса в зависимости от дозы и способа применения Биопланта Флора;
– определить влияние Биопланта Флора на динамику площади листьев и содержание в них фотосинтетических пигментов;
– оценить влияние Биопланта Флора на вынос элементов питания и коэффициент использования их растениями риса из удобрений;
– установить оптимальные дозы и способы применения Биопланта Флора, обеспечивающие повышение урожайности и качество зерна риса;
– провести экономическую оценку эффективности применения Биопланта Флора на посевах риса.
Научная новизна исследований состоит в разработке физиолого-агрохимического и агроэкономического обоснования целесообразности включения Биопланта Флора в систему удобрения риса. Впервые выявлены оптимальные дозы, способы и сроки его применения, обеспечивающие формирование высоких устойчивых урожаев зерна и семян риса. Установлены динамика содержания и параметры усвоения растениями риса азота, фосфора и калия рисом в процессе их вегетации. Получены оригинальные данные по действию поликомпонентного удобрения Биоплант Флора на динамику ассимиляционной поверхности листьев и содержания в них фотосинтетических пигментов. Рассчитаны хозяйственный вынос и коэффициенты использования элементов питания растениями риса из удобрений. Показано влияние удобрения Биоплант Флора на количество и качество урожая.
Теоретическая и практическая значимость работы. Обоснована целесообразность включения Биопланта Флора в систему удобрения риса. Это позволяет дополнительно получать, в зависимости от способа применения, до 0,5–0,7 т/га зерна риса, что составляет в денежном выражении 2500–2800 руб./га чистого дохода.
Полученные результаты по влиянию удобрения Биоплант Флора на продуктивность рисового агроценоза позволили описать возможные механизмы протекторного действия поликомпонентных удобрений на жизнедеятельность растений. Выводы, вытекающие из результатов исследований, могут служить научной основой для поддержания экологической стабильности агроландшафта при производстве экономически обоснованного и биологически полноценного урожая риса.
Методология и методы исследований. Планирование и проведение исследований проводилось на основе анализа научной литературы: монографии, статьи, книги производственной тематики, электронные версии научных изданий и другие материалы. К исследованиям применялся системный подход. Теоретико-методологическую основу исследований составили методы планирования и проведения опытов, лабораторные исследования.
Реализация результатов исследований. Результаты исследований прошли производственные испытания и внедрение в 2014 г. в ФГУПРПЗ «Красноармейский» им. А.И. Майстренко Красноармей-
ского района Краснодарского края на площади 650,6 га. Включение Биопланта Флора в систему удобрения риса позволило получить дополнительно 0,4 т/га зерна.
Результаты исследования были использованы при подготовке «Рекомендаций по применению регуляторов роста на посевах риса» и монографии «Микроудобрения и регуляторы роста растений на посевах риса».
Достоверность полученных результатов подтверждается данными полевых исследований и агрохимических анализов, выполненных по общепринятым методикам и подвергнутых статистической оценке.
Положения, выносимые на защиту:
-
Включение Биопланта Флора в систему удобрения риса активизирует ростовые процессы, увеличивает ассимиляционную поверхность растений и содержание в листьях фотосинтетических пигментов в вегетационный период развития растений;
-
Применение поликомпонентного удобрения Биоплант Флор позволяет поддержать высокое содержание биофильных элементов в растениях во все фазы вегетации риса;
-
Влияние удобрения Биоплант Флора на количество и качество урожая риса определяется дозой и способом его внесения;
4. Агрохимическая и экономическая целесообразность примене
ния поликомпонентного удобрения Биоплант Флора на посевах риса.
Связь темы с планом исследований, проводимых в ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт риса». Диссертационная работа выполнена в ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт риса» (ВНИИ риса) и ФГУЭСП «Красное» в соответствии с тематикой научно-исследовательской работы по заданию 04.05.
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 8 научных работах, в т. ч. 3 статьи в журналах, входящих в перечень ВАК Российской Федерации для публикации материалов диссертационных работ.
Личный вклад автора. Закладка лабораторных и полевых опытов, учеты и анализы, статистическая оценка экспериментальных данных, их описание, интерпретация, публикация результатов исследований, составление выводов и рекомендаций производству проводились лично соискателем.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение ученых и специалистов на ежегодных заседаниях методической комиссии ВНИИ риса
(2010-2013 гг.); на международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения А.И. Симакина и 110-летию – А.В. Петербургского (Краснодар, 2014), 49-й Международной конференции молодых ученых и специалистов агрохимиков и экологов, посвященной 150-летиюД.Н. Прянишникова (Москва, ВНИИА, 2015), на Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, посвященной 110-летиюП.Ф. Варухи (Краснодар, 2014).
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 141странице компьютерного текста. Состоит из введения, трех глав, заключения, предложений производству, приложения и списка литературы, включающего 171 наименование.
Гуматы и их применение в рисоводстве
Азот входит в состав аминокислот – структурных элементов белков. В живом организме белки выступают в двоякой роли – как необходимые структурные компоненты протоплазмы и как ферменты. Азот входит в состав липоидных компонентов мембран клетки; соединений группы порфиритов, которые лежат в основе хлорофилла и цитохромов; нуклеиновых кислот, являющихся носителями наследственной информации и играющих большую роль в метаболизме. Азот содержат фосфатиды, гормоны и большинство витаминов. Наибольшее содержание этого элемента в растениях обнаруживается в молодых организмах, что указывает на связь метаболизма азота с интенсивностью роста [11, 52, 58, 72, 75, 161]. Регулируя азотное питание растений, можно в значительной мере корректировать продуктивность сельскохозяйственных культур. «Вся история земледелия в Западной Европе, – писал Д.Н. Прянишников, – свидетельствует о том, что главным условием высоких урожаев является обеспечение растений азотом» [92].
Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот, нуклеопротеидов, фосфати-дов, макроэргических соединений, фитина, сахарофосфатов, некоторых витаминов и ферментов. Роль фосфора в метаболизме растений разнообразна и чрезвычайно велика. Нуклеопротеиды участвуют в построении клеточных ядер. Фосфа 10 тиды контролируют проникновение и обмен веществ в клетках. Аденозиндифос-форная и аденозинтрифосфорная кислоты принимают участие в переносе, накоплении и трансформации химической энергии, необходимой для метаболических превращений. Биологическая роль нуклеиновых кислот состоит в хранении, реализации и передаче генетической информации. Сахарофосфаты участвуют в углеводном обмене и окислительно-восстановительных процессах дыхания и фотосинтеза. Содержащийся в растении фитин (кальциево-магниевая соль инозитгекс-афософрной кислоты) рассматривается как запасное вещество, призвана обеспечить по мере необходимости фосфором метаболические процессы. Входя в состав витаминов, гормонов и ферментов, фосфатные соединения выступают в качестве регулятора интенсивности биологических процессов в растениях [68, 77, 78, 85, 105, 108, 116].
Недостаток фосфора вызывает глубокие нарушения биосинтетических процессов, функционирования мембран, энергетического обмена, сказывается на процессах роста и развития растений. У растений, испытывающих недостаток в этом элементе, приостанавливается рост стеблей и листьев, задерживается цветение и созревание плодов, снижается семенная продуктивность. При недостатке фосфора нижние листья приобретают темно-зеленую окраску с красно-фиолетовым и лиловым оттенком [68, 108, 116, 129, 134, 162].
Калий является активатором многочисленных ферментов и ферментативных систем. Он необходим для включения фосфора в органические соединения, синтеза рибофлавина – компонента флавиновых дегидрогеназ. Калий способствует конверсии солнечной энергии в аденозинтрифосфорную кислоту, участвует в переносе энергии в клетке и синтезе белков и полисахаридов, что способствует повышению интенсивности и продуктивности фотосинтеза. Ускорение потока энергии происходит благодаря активации этим элементом ферментативных реакций, которые катализируют перенос фосфорных связей. Он непосредственно влияет на синтез и обмен аминокислот, а также полимеризацию высокомолекулярных соединений. Содержание калия в клетке может служить количественной мерой ее физиологической активности [57, 58, 131, 165]. При недостатке калия снижается содержание макроэргических соединений, подавляется синтез сахарозы и ее транспорт по флоэме, замедляется синтез белка. Последнее приводит к накоплению аммиачного азота в листьях, что может быть причиной аммиачного отравления. Недостаток калия тормозит фотосинтез, т.к. закрываются устьица, одновременно замедляется отток сахарозы из листьев. У растений испытывающих недостаток этого элемента, листья желтеют, а затем приобретают красно-фиолетовую окраску. Такие симптомы калийного голодания наблюдаются у растений при снижении содержания в них калия в 3–5 раз по сравнению с оптимальным [37, 59, 147, 165].
Функции бора в растительном организме, прежде всего, связаны с метаболизмом углеводов; переносом сахаров через мембраны; синтезом ДНК, РНК и фи-тогормонов; образованием клеточных стенок и развитием тканей. Значительное влияние он оказывает на фотосинтетическую деятельность растений: способствует увеличению количества и размера хлоропластов, содержания хлорофиллов и каротиноидов в листьях, интенсивности фотосинтеза в утренние и вечерние часы и снижению полуденной его депрессии, что связано с повышением водоудержи-вающей силы клеток. Бор принимает участие в процессах оплодотворения и плодоношения: необходим для формирования жизнеспособной пыльцы, способствует быстрому ее прорастанию и росту пыльцевых трубок. Важная роль этому элементу отводится в фенольном обмене. Бор, как хороший комплексообразователь, связывает фенол в нетоксичное соединение. Этот элемент не входит в состав ферментов, но благодаря способности образовывать комплексы с полигидроксиль-ными соединениями, влияет на скорость и направленность ферментативных реакций. [9, 56, 125, 126, 146].
При недостатке бора нарушается синтез нуклеиновых кислот, а также образование, превращение и транспорт углеводов, формирование репродуктивных органов, происходят гибель меристематических клеток и деградация проводящей системы растений. Бор не реутилизируется, т. е. он не поступает из старых органов растения в молодые [86, 103, 115]. Характерным признаком борного голодания является появление черных некротических пятен на молодых листьях и верхушечных почках [84, 89, 98, 134, 146].
Физиологическая роль кобальта в растениях, в первую очередь, связана с его участием в окислительно-восстановительных процессах, происходящих в клетке. В форме катиона кобальт катализирует окисление каротина, органических и ненасыщенных жирных кислот. Он участвует в таких ферментативных реакциях как карбоксилирование и декарбоксилирование, гидролиз пептидных связей и фосфорных эфиров, перенос фосфорных групп. Кобальт повышает активность фосфатазы, аргиназы, лецитиназы, аминопентидазы, нитратредуктазы, гидрогена-зы, аскорбиноксидазы, каталазы и перокидазы [74, 135, 148, 163].
При недостатке кобальта ослабляются физиолого-биохимические процессы и рост растений, снижается продуктивность и ухудшается качество урожая. Симптомы недостатка кобальта у растений сходны с признаками азотного голодания: слабый рост, межжилковый хлороз листьев, высокая стерильность цветков и низкая продуктивность растений. Внешние признаки кобальтовой недостаточности четко проявляются в основном у бобовых растений [25, 135, 136, 153].
Физиологическая роль марганца в жизни растений связана, прежде всего, с его участием в окислительно-восстановительных процессах, происходящих в клетке. Марганец в составе ферментов, выполняя функции их активатора, и посредством этих ферментов играет важную роль в процессах дыхания, фотосинтеза, а также в синтезе аскорбиновой кислоты и белков. Данный элемент принимает участие в процессах как фотосинтетического фосфорилирования в хлоропластах, так и в окислительном фосфорилировании в митохондриях, являющихся одним из источников энергии для различных биосинтезов [19, 87, 143, 149].
Почвенно-климатические условия проведения полевых опытов
Объектами исследования были удобрение Биоплант Флора и районированные в Краснодарском крае сорта риса Рапан и Хазар.
Биоплант Флора – поликомпонентное органоминеральное удобрение на основе гуминовых кислот, микроэлементов в хелатной форме и почвенной микрофлоры. В нем содержится 0,77 г/л азота, 0,39 – фосфора, 10,29 – гумусовых кислот, 8,50 мл/л меди, 19,17 – цинка, 0,77 – кобальта, 387,00 – марганца, 10,29 – магния, 4,72 – молибдена, 0,87 – железа и 1,63 мг/л бора.
Сорта риса Хазар и Рапан относятся к среднеспелой группе. Сорт Рапан (авторское свидетельство №7014; авторы В.С. Ковалев, Г.Д. Лось, В.В. Андрусенко, В.И. Гончаренко) в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию по Северо-Кавказскому региону, включен в 1996 г. Сорт создан методом индивидуального отбора из гибридной популяции ВНИИР 8847/Белозерный. Вегетационный период – 115–117 дней. Принадлежит к ботанической разновидности var. italicа Alef. Цветковые чешуи соломенно-желтые, без остей. Высота растений – 85–95 см. Куст компактный, растения прямостоячие. Стебель прочный, что обеспечивает высокую устойчивость растений к полеганию. Метелка средней длины – 16–17 см, плотность – 10–12 колосков на 1 см. длины. Форма метелки – компактная, положение – вертикальное, слабо поникает в фазе полной спелости. Среднеустойчив к пирикулярио 32 зу; устойчив к рисовой листовой нематоде; обладает высокой устойчивостью к осыпанию. Потенциальная урожайность – 11–12 т/га. Сорт Хазар (авторское свидетельство №0380; авторы В.С. Ковалев, Г.Д. Лось, Н.Е. Алешин, А.Р. Третьяков, М.А. Скаженник, Т.Н. Лоточникова) в государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию по Северо-Кавказскому региону, включен в 2000 г., а в 1998 г. – в Государственный реестр охраняемых селекционных достижений. Сорт создан методом индивидуального отбора из гибридной популяции F4 ВНИИР 9531/ВНИИР 9420-84 с повторным отбором в селекционном питомнике. Вегетационный период – 116–120 дней. Принадлежит к ботанической разновидности var. italicа Alef. Цветочные чешуи соломенно-желтые со средним опушением, ости отсутствуют. Высота растений – 90–95 см; куст компактный, прямостоячий; стебель – средней толщины, прочный; длина метелки – 16–19 см, плотность – 10–12 колосков на 1 см длины метелки. Метелка вертикальная, не поникающая, при созревании слабо наклоняется. Сорт устойчив к полеганию; среднеустойчив к пирикуляриозу; высокоустойчив к осыпанию зерна. Потенциальная урожайность – 11–12 т/га. Отзывчив на минеральные удобрения [55, 91, 100, 110].
Климат района проведения полевых опытов – умеренно-континентальный. Характерными его чертами является преобладание воздушных масс континентального происхождения, значительные амплитуды колебания температур, жаркое сухое лето, малоснежная зима с частыми оттепелями. Среднегодовая температура воздуха составляет 10,0–10,8оС, среднегодовое количество осадков – 425–645 мм, коэффициент увлажнения (отношение суммы осадков за год к сумме дефицита влажности за этот же период) – 0,3–0,4, безморозный период – 180–210 дней, сумма эффективных температур ( 10oC) – 3450–3655оС, продолжительность сол 33 нечного сияния в году – 2200–2400 ч, количество суммарной солнечной радиации – 115–120 ккал/см2. Среди опасных метеорологических явлений имеют место заморозки, засухи, суховеи, сильные ветры, пыльные бури, обильные осадки, град, туман и гололед. В году имеются 30–40 дней с заморозками и 70–90 с суховеями [1, 2].
Для формирования урожая риса решающее значение имеют температура и относительная влажность воздуха. Данные по этим показателям приведены на рисунках 1–2 и в приложении 1.
Погодные условия за годы проведения исследований несколько различались. Самым теплым был 2011 г. Температура воздуха в этом году превышала средние многолетние значения в мае, июне, июле, августе и сентябре соответственно на 2,2, 2,7, 1,9, 1,3 и 2,0оС. Среднемесячные температуры воздуха в течение вегетационного периода 2012 г. так же превышали средние многолетние значения, но несколько в меньшей степени: 1,1, 1,6, 1,1, 0,8 и 0,6оС соответственно. Температурные условия в 2013 г. были близки к средним многолетним показателям.
В целом погодные условия способствовали формированию высокого урожая. Температурный режим в эти годы существенно не отличался от среднего многолетнего, что позволяло получить достоверные экспериментальные данные.
Почва опытного участка – рисовая лугово-черноземная слабовыщелоченная слабогумусная тяжелосуглинистая на аллювиальных отложениях. Морфологическая характеристика почвы приведена в работе О.А. Гуторовой и А.Х. Шеуджена [31]. Почвообразующими породами являются аллювиальные отложения разного гранулометрического состава, характеризующихся светло-бурой или палево-бурой окраской, наличием охристых пятен и обилием карбонатных конкреций. Глубина залегания грунтовых вод варьирует в пределах 1,25–2,17 м. Карбонатные новообразования в профиле почвы представлены в форме белоглазок и журавчиков. Глубина их залегания неодинаковая – от 40 до 125 см. По степени залегания карбонатов почва – слабо выщелоченная. По мощности гумусового горизонта рисовая лугово-черноземная почва – мощная (А+АВ=82–114 см). Она характеризуется хорошо выраженной дифференциацией почвенного профиля на генетические горизонты: Апах – А – АВ – В – С. Пахотный горизонт, мощностью 20–22 см, темно-серый, зернисто-комковатый, легко- или тяжелосуглинистый, бескарбонатный, имеющий слаборазложившиеся растительные остатки, признаки гидроморфизма. Пахотный и подпахотный горизонты уплотнены 1,20–1,35 и 1,34–1,56 г/см3 соответственно. Структура почвы, начиная с пахотного слоя, глыбисто-комковатая и глыбистая [31, 122].
По агрохимическим показателям рисовая лугово-черноземная почва опытного участка характеризуется невысоким содержанием гумуса, средним содержанием доступных для растений форм азота и подвижного фосфора, повышенным – подвижного калия (таблица 1; [126, 152, 157]).
Наступление фенофаз растений риса и продолжительность вегетационного периода
В агроценозах нарастание площади ассимиляционной поверхности листьев до максимума и дальнейшее уменьшение ее у растений в зависимости от условий выращивания идет с различными темпами. Благодаря различной длине вегетационных периодов у растений продолжительность активной работы фотосинтетического аппарата тоже неодинакова. Приблизительно различия посевов в этом отношении можно условно характеризовать понятием «фотосинтетический потенциал посева», выражающийся суммированием величин площади листьев (в м2) на 1 га в течение вегетационного периода. Иногда фотосинтетический потенциал рассчитывают на растение и выражают в м2 на побег. Этот показатель варьирует у растений умеренной зоны в пределах 50-500 м2 на 1 м2 [131].
Оптимальным для реализации потенциальной продуктивности у скороспелых сортов зерновых культур считается фотосинтетический потенциал в 1,5–2,0 млн. м2сут./га, у среднеспелых – 2,5–3,0 млн. м2сут./га. Посевы, имеющие фотосинтетический потенциал в 1,0–1,5 млн. м2сут./га, формируют удовлетворительные, а меньше 1,0 млн. м2сут./га, – низкие урожаи [82, 157].
Фотосинтетический потенциал рисового агроценоза практически на всех вариантах опыта, включая и контроль, был оптимальным для накопления сухого вещества. Тем не менее, включение Биопланта Флора в систему удобрения риса позитивно сказалось на величине этого показателя (рисунок 6; приложение 5).
Степень воздействия Биопланта Флора на фотосинтетический потенциал риса зависела от дозы и способа его применения. Так, при предпосевной обработке семян Биоплантом Флора величина этого показателя возросла на 261,1–583,4 тыс. м2сут./га, обработке посевов в фазе кущения растений – на 191,8–351,9, при обработке посевов в фазе выметывания – 17,7–113,8 тыс. м2сут./га. Установлено, что, максимальных значений фотосинтетический потенциал рисового агроценоза достигал при обработке семян из расчета 2 л/т, подкормке растений в фазе кущения и выметывания растений соответственно 2 и 1 л/га.
Наибольшее влияние на фотосинтетический потенциал посевов риса Био-плант Флора оказал при предпосевной обработке семян. Это происходило преимущественно за счет повышения густоты стояния растений, обусловленной более высокой полевой всхожестью семян и выживаемостью растений. При обработке посевов в фазе кущения растений рост фотосинтетического потенциала связан с увеличением максимальных размеров ассимиляционного аппарата и удли 59 нением жизненного цикла листьев. Обработка рисового агроценоза Биоплантом
Флора в фазе выметывания оказала положительное влияние на величину рассматриваемого показателя исключительно лишь за счет предотвращения резкого сокращения ассимиляционной поверхности растений в период созревания риса.
Таким образом, включение Биопланта Флора в систему удобрения риса позитивно сказывается на фотосинтетическом потенциале посева. При обработке семян этим удобрением величина данного показателя возрастает на 9,9-22,2 %, обработке посевов в фазе кущения растений – 7,3-13,4 %, обработке в фазе выметывания – на 0,7-4,3 %. Увеличение фотосинтетического потенциала в зависимости от способа применения Биоплант Флора происходит за счет более интенсивного роста листьев в начале вегетации, увеличения их максимальных размеров и удлинения жизненного цикла, а при предпосевной обработке семян и повышения густоты стояния растений.
Основоположник Московской школы физиологов растений К.А. Тимирязев писал: «Чтобы ни производил сельский хозяин и лесовод, – он, прежде всего, производит хлорофилл и уже после производства хлорофилла получает зерно, волокно, древесину». Эти слова, сказанные более 110 лет назад, остаются и поныне непревзойденным обобщением практического значения специфической функции зеленого растения, в основе которой лежит беспрерывное образование пластид-ных пигментов, а через них усвоение солнечной радиации как одной из форм движущейся материи. Процесс поглощения световой энергии в значительной степени зависит от содержания фотосинтетических пигментов в листьях и их физиологической активности [104].
Существует тесная положительная связь между обеспеченностью растений элементами питания и содержанием в фотосинтетическом аппарате пластидных пигментов. Уменьшение их содержания, вызванное недостатком элементов питания, отрицательно влияет на интенсивность и продуктивность фотосинтеза [76]. Поэтому возникает необходимость исследования влияния элементов питания на содержание и фотосинтетическую активность пластидных пигментов в листьях растений.
Биосинтез и динамика содержания пластидных пигментов в онтогенезе, их фотосинтетическая активность в значительной мере определяются физиологическим состоянием растительного организма, его видовыми и сортовыми особенностями.
Исследования, проведенные П.С. Ерыгиным [39], А.Д. Порохней [88] и А.Х. Шеудженом [157], показали, что содержание пластидных пигментов в листьях риса достигает своего максимального значения сравнительно быстро – в первой половине вегетационного периода и при благоприятных условиях произрастания происходит стабилизация их количества. Полученные нами экспериментальные данные не противоречат выводам этих ученых.
Максимальное накопление фотосинтетических пигментов в листьях отмечается в фазе кущения растений риса. В этот период суммарное содержание хлоро-филлов и каротиноидов в листьях контрольных растений составляло 2,813-2,833 мг/дм2, а в фазы выметывания и молочно-восковой спелости зерна риса 2,520-2,749 и 2,230-2,306 мг/дм2 соответственно (таблица 6, 7). Уменьшение содержания пластидных пигментов в фотосинтетическом аппарате растений обусловлено их деструкцией и частичной транспортировкой изомеров в репродуктивные органы.
Включение в систему удобрения риса Биопланта Флора способствует росту пигментного фонда фотосинтетического аппарата растений риса. Под воздействием этого поликомпонентного органоминерального удобрения в зависимости от дозы и способа его применения суммарное содержание хлорофиллов и каротино-идов возрастало в фазы кущения, выметывания и молочно-восковой спелости зерна соответственно на 0,149-0,422, 0,147-0,329 и 0,319-0,654 мг/дм2. При предпосевной обработке семян наибольшее влияние на суммарное содержание пигментов Биоплант Флора оказывал в фазе кущения, а при обработке вегетирующих растений – в фазы выметывания и молочно-восковой спелости зерна.
Вынос элементов питания урожаем риса и коэффициенты их использования растениями из удобрений
Таким образом, включение Биопланта Флора в систему удобрения риса положительно сказывается на биохимическом составе зерна. Предпосевная обработка семян, обработка посева этим поликомпонентным органоминеральным удобрением в фазы кущения и выметывания растений способствуют увеличению содержания в зерне белка на 0,12–0,18 %, 0,14–0,26 % и 0,18–0,34 %, крахмала на 0,2– 1,01 %, 1,0–1,4 % и 0,4–1,3 %, снижению содержания золы на 0,2–0,3 %, 0,1–0,2 % и 0,1–0,2 % соответственно. Оптимальными в плане улучшения биохимического состава зерна риса являются дозы Биопланта Флора при обработке посевного материала 2 л/т семян и обработке посева 2 л/г а независимо от срока ее проведения.
Выход семян – важнейший показатель в семеноводстве риса. С его увеличением повышается эффективность этой отрасли, что позволяет сократить посевные площади и снизить себестоимость семян. Выход семян в значительной степени зависит от погодных условий и уровня агротехники [53].
Материал, изложенный в предыдущих разделах, убедительно доказывает, что поликомпонентное органоминеральное удобрение Биоплант Флора способствует снижению пустозерности метелки и получению полновесных зерновок риса. Это основные предпосылки для повышения выхода семян и улучшения их посевных качеств. Влияние Биопланта Флора оценивали по выходу семян, фракционному составу семенной массы и посевным качествам – энергии прорастания, силе роста и лабораторной всхожести.
Из приведенных в таблице 24 данных видно, что выход семян при посеве обработанными Биоплантом Флора семенами составил 78,5–79,5 %. Это выше, чем в контроле на 0,8–2,1 %. Обработка посева этим поликомпонентным органо-минеральным удобрением в фазе кущения растений еще в большей степени способствовала повышению выхода семян – на 1,6–3,3 %. Наибольший выход семян отмечен при некорневой подкормке посева Биоплантом Флора в фазе выметывания растений риса, где он был на 2,1–4,2 % выше, чем в контроле.
Семенная масса состоит из зерновок с различными линейными размерами и выполненностью. В этом плане семена характеризуются показателем крупности и выравненности. Крупность семян обусловлена соотношением зерновок различного размера в общей массе и определяется по преобладающей фракции. Различия в линейных размерах и, следовательно, в массе зерен обусловлены внешними и внутренними факторами. Предпочтительнее иметь семена крупных и средних размеров, т. к. из них получаются наиболее дружные всходы, проростки мощные, выравненные, а следовательно, формируются более продуктивные растения. Семена мелкой фракции имеют меньший запас элементов питания, который расходуется быстрее по сравнению с более крупными семенами. Вследствие этого проростки образуются слабые, не устойчивые к болезням и вредителям и, как следствие, формируют малопродуктивные жизненеустойчивые растения [141].
В связи с вышеизложенным, семенной материал, полученный при различных способах применения Биопланта Флора на посевах риса, был разделен на три фракции: крупную, среднюю и мелкую. Как видно из полученных данных, семенная масса, полученная на контрольном варианте, содержала все три фракции примерно в равном количестве – 32 % семян крупной, 35 % – средней и 33 % – мелкой фракции.
Включение Биопланта Флора в систему удобрения риса позитивно влияло на фракционный состав семенной массы, что выражалось в увеличении доли семян крупной и средней фракций и снижении мелкой. Доля семян крупной и средней фракций была больше, чем в контрольном варианте соответственно на 1–3 и 3–7 %при обработке посевного материала, 2–4 и 5–7 %– при некорневой подкормке растений в фазе кущения и на 4–8 и 7–8 % при ее проведении в фазе вы 106 метывания растений. Содержание семян мелкой фракции в семенном материале под воздействием удобрения уменьшалось при предпосевной обработке семян на 3–10 % и при обработке вегетирующих растений в фазе кущения и выметывания соответственно на 7–11 и 11–16 %. Агроному, как правило, приходится иметь дело с выравненностью семенной массы по размеру, т. е. по их крупности. Под выравненностью понимают степень однородности семян в общей массе. Определяется выравненность массой семян, находящихся на двух средних решетах при сортировании, выраженной в процентах. Если исходить из крупности зерновок, то семенную массу, полученную в нашем эксперименте, семенами не назовешь. Однако выравненность семенной партии можно оценить и по другим характеристикам семян, например по посевным качествам. Если фракции не различаются или различаются незначительно по посевным качествам, то такая не выравненность по крупности не так существенна. С целью выявить таковые различия или их отсутствие проведено изучение посевных качеств каждой фракции семян. Изучали энергию и бонитет прорастания, всхожесть семян и силу роста семян.
Лабораторная всхожесть семян служит критерием их жизнеспособности, по которому можно судить о надежности посевного материала. Это, прежде всего количественный показатель, выражающийся процентом нормально проросших семян в пробе, взятой для анализа. Лабораторную всхожесть семян риса подсчитывают на 10 сутки их проращивания [101, 141, 152].
Энергия прорастания семян – это выраженное в процентах число проросших семян из первоначально взятого их количества, подсчитываемого на 4 сутки эксперимента. Практика показывает, что семена, которые прорастают до момента определения у них энергии прорастания, являются самыми жизнеспособными. Они дают более ровные и дружные всходы, чем семена одинаковой с ними всхожести, но меньшей энергией прорастания. Близкие значения энергии прорастания и всхожести указывает на их высокие посевные качества. При низкой энергии прорастания появление всходов в полевых условиях растягивается на более продолжительное время. Это увеличивает риск поражения их болезнями и повреждения вредителями, что влечет за собой гибель проростков. Проростки риса погибают еще и от гипоксии [22].