Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Уровень урожайности - интегральный показатель, сочетающий реализацию заложенного в геноме растения потенциала продуктивности с состоянием факторов среды и современных технологических приемов, используемых в качестве средств для более полного проявления метаболических возможностей той или иной возделываемой культурой. Поэтому степень сопряженности данных процессов представляет особый интерес как фактор, гарантирующий не только качество, но и количество планируемой продукции.
Рассматривая закономерные проявления наследственной информации в развитии организма и участие в ее реализации определенных внешних воздействий как единый взаимообусловленный процесс, мы особое внимание уделили инкрустации семян, как наиболее действенному способу предпосевной обработки их, обеспечивающему запуск и последующее плодотворное протекание всего онтогенеза растения.
Эффективность перехода растений от гетеротрофного состояния к автотрофному в значительной мере определяется функциональными особенностями соединений, вводимых в состав инкрустирующих смесей. В отличие от вошедшего в широкую практику использования пестицидов, являющихся загрязнителями окружающей среды, проведен поиск физиологически активных веществ естественного происхождения, которые способны контролировать оптимальное протекание метаболических процессов клетки не только на стадии прорастания злаков, но и на последующих морфогенетическігх этапах их развития.
Уделено особое внимание изучению роли экзогенного предпосевного воздействия янтарной кислоты, кремвида, гуматов, брассинолидов на прохождение растением последовательных фенофаз, а также продуктивности ячменя. Эти исследования явились основой для разработки более экологически чистой технологии обработки семян, позволяющей повысить урожайность ячменя и его устойчивость к био- и абиотическим факторам, уменьшить при этом использование средств фитозащиты на 50%.
Связь работы с крупными программами, темами. Диссертация выполнялась в рамках научно-исследовательской темы "Молекулярно-генетические и физиологические аспекты регуляции биогенеза фотосинтетического аппарата, определяющие направленность продукционного процесса" по Государственной программе "Биопродуктивность растений", № госрегист-рации 1996175; темы, финансируемой Фондом фундаментальных исследований РБ: "Изучение физиологических основ действия защитно-стимулирующих смесей на рост и развитие сельскохозяйственных культур", № госрегистрации 1996292. Она явилась также частью темы "Исследовать
возможность использования кремня с целью повышения урожайности се. скохозяйственшлх культур", № госрегистрации 1996291.
Цель и задачи исследования: изучить физиолого-биохимические о< бенности реакции ячменя, возникающие в ответ на воздействие разных по і ставу инкрустирующих смесей, обосновать оптимальное сочетание компот тов инкрустирующих смесей, позволяющих растению наиболее полно pea; зовать потенциальные возможности в процессе формирования урожая.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следу щие задачи:
-
Охарактеризовать эффективность инкрустирующих смесей, испо зуемых для предпосевной обработки семян.
-
Идентифицировать эффект каждого физиологически активного комі нента и выявить наличие синергизма при включении его в состав инкрус рующей смеси.
-
Изучить особенности роста и развития ячменя, а также функциони] вания фотосинтетического аппарата после воздействия инкрустирующих сі сей.
-
Обосновать принципы ранней диагностики защитно-стимулируюп свойств исследуемых инкрустирующих составов.
-
Выявить безопасные, а также экономически выгодные инкрустир> щие составы как основу для разработки экологически чистой технолог предпосевной обработки семян ячменя и рекомендовать ее сельскохозяй венному производству.
Эбъект и предмет исследования. В качестве объекта исследоваг служили семена ячменя сорта Гонар. Урожайность его составила 49-53 ц/ Дан морфо-физиологический анализ тканей листьев и корней растений, і ращенных из этих семян после инкрустации физиологически активными ществами: янтарной кислотой, кремвидом, гуматами и брассинолидами.
Предметом исследования являлись изменения фотосинтетического ап; рата, роста и развития, индуцируемые в тканях растений, под влиянием nj лонгированного действия, оказываемого данными соединениями, а также менения параметров урожайности.
Гипотеза. Физиологически активные вещества естественного происхе дения оптимизируют переход семян от состояния покоя к вегетации, а так пролонгируют свое действие на всех этапах онтогенеза хлебных злаков. С участвуют в развитии устойчивости ячменя, возникающей в ответ на возді ствие био- и абиотических факторов на всех этапах морфогенеза и этим мым повышают экологическую пластичность растений в течение вегетации
Научная новизна и значимость полученных результатов. Вперв изучено влияние инкрустирующих смесей, разлігчающихся защнті стимулирующими свойствами на особенности роста и фотосинтеза растен ячменя при переходе их от гетеротрофного питания к автотрофному.
Впервые физиологически охарактеризованы по регулирующему эффекту на онтогенез ячменя и использованы в составе инкрустирующих смесей отечественные природные соединения кремвид и гуматы.
Установлена специфичность воздействия физиологически активных веществ на интенсивность ростовых процессов и функциональную активность фотосинтетического аппарата. Эффект янтарной кислоты, кремвида, гуматов обусловлен ускорением процессов роста и развития растений ячменя. Эффект эппбрассинолида определяется непосредственным влиянием на содержание хлорофилла.
Полученные нами данные об активном участии янтарной кислоты, крем-вида, гуматов, брассинолидов в качестве регуляторов взаимоотношений между физиолого-биохимическими реакциями ячменя и внешними взаимодействиями среды, расширяют и углубляют знания о механизмах формирования продукционного процесса. Они вносят существенный вклад в дальнейшее развитие теории адаптативного земледелия.
Разработаны принципиально новые инкрустирующие составы для предпосевной обработки семян, которые позволяют управлять продукционным процессом ячменя и способ ранней диагностики их эффективности.
Методология и методы проведения исследования. Методология исследования заключалась в выяснении путей регулирования отдельных этапов онтогенеза ячменя посредством включения в процесс предпосевной обработки :емян естественных физиологически активных веществ с пролонгированным действием в сочетании со средствами защиты и пленкообразующими соеди-
ІЄНИЯМИ.
Для оценки особенностей метаболического состояния растительных тка-іей использовались спектрофотометрические, колориметрические и морфо-{шзиологические методы исследований.
Статистическую обработку цифрового материала осуществляли различными методами [Рокшгкий, 1974; Доспехов, 1973,1984].
Практическая значимость полученных результатов. Обнаруженные за-;ономерностп протекания фенофаз у ячменя в течение его вегетации явились еоретической основой для создания новой экологически безопасной, эконо-шчески выгодной технологии предпосевной обработки семян зерновых куль-ур, которая внедрена в практику колхозов и совхозов республики.
Разработан метод ранней диагностики эффективности новых зашитно-тимулирущих составов для семеноводства.
Экономически обоснованы преимущества использования получаемых из ешевых местных ресурсов естественных метаболитов в качестве компонен-ов запштно-стимулиругощігх составов для предпосевной обработки семян ерновых культур. Они не только увеличивают эффективность процесса про-зводства зерна, но и обеспечивают экологическую защищенность посевов.
Разработанные приемы инкрустации семян дают прибавку урожа ячменя от 3 до 5 ц/га (акт внедрения).
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
1. Воздействие физиологически активных веществ природног
происхождения при выращивании растений имеет пролонгированны
характер и способствует оптимизации условий для реализаци
биологического потенциала в ходе онтогенетического развития ячменя.
2. Формирование растений ячменя на последовательных стадш
онтогенеза определяется специфичностью воздействия защитік
стимулирующих составов, используемых при предпосевной обработі
семян.
-
Модификации активности морфофизиологических процессе играют существенную роль в формировании морфоструктуры растенг ячменя и его урожая.
-
Широкое использование технологии инкрустирования семя ячменя является наиболее радикальным средством управлені продукционным процессом при экологизированной системе защит растений на протяжении всего периода их вегетации.
Личный вклад соискателя. Лабораторно-полевые опыты, а такя физиолого-биохимические исследования проведены лично диссертанто; Интерпретация результатов и анализ полученных данных выполнен автором самостоятельно, им же сформулированы выводы и предложені производству.
Апробация результатов диссертации. Результаты исследоват доложены на 1 съезде Белорусского общества фотобиологов и биофизике [Минск, 1994], на Международной конференции «Роль адаптивне интенсификации земледелия в повышении эффективности аграрної производства» [Жоцино,1998], неоднократно обсуждались на научнь семинарах лаборатории Института фотобиологии НАН Беларуси.
Онубликованность результатов. Результаты исследования по тел опубликованы в 2 статьях в научных журналах, 1 технологическо регламенте, 3 тезисах докладов научных конференций.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введени
