Содержание к диссертации
Введение
1. Фитогормоны, их синтетические аналоги и применение их в расте ниеводстве
2. Условия и методы проведения исследований 49
2.1. Погодно-климатические условия 49
2.2 Почва 65
2.3. Методика проведения исследований 73
2.4. Характеристика объекта исследований 89
2.5. Характеристика испытуемых на озимой пшенице регуляторов роста
3. Результаты исследований и их обсуждение 100
3.1. Влияние обработки семян озимой пшеницы регуляторами роста на процесс прорастания
3.2. Влияние обработки семян и растений озимой пшеницы испы- туемыми препаратами на рост растений в высоту и накопление сухого вещества надземными органами
3.3. Влияние регуляторов роста на формирование ассимиляционного аппарата
3.4. Фотосинтетическая продуктивность растений озимой пшеницы при применении регуляторов роста 171
3.5. Роль регуляторов роста в повышении зимостойкости и морозостойкости озимой пшеницы
3.6. Влияние регуляторов роста на поражение растений озимой пшеницы различными болезнями 213
3.7. Формирование урожая озимой пшеницы при обработке регуляторами роста растений 226
3.8. Влияние регуляторов роста на качество зерна озимой пшеницы 255
4. Технология комплексного применения регуляторов роста на озимой пшенице
4.1. Урожайность и качество озимой пшеницы в зависимости от технологии комплексного применения регуляторов роста
4.2. Экономическая эффективность внедрения технологии комплексного применения регуляторов роста на озимой пшенице 296
Выводы 305
Список использованной литературы 310
Приложения
- Методика проведения исследований
- Фотосинтетическая продуктивность растений озимой пшеницы при применении регуляторов роста
- Влияние регуляторов роста на качество зерна озимой пшеницы
- Экономическая эффективность внедрения технологии комплексного применения регуляторов роста на озимой пшенице
Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Зерновое хозяйство является главной отраслью растениеводства, которая обеспечивает население продовольствием, промышленность - сырьем, животноводство - кормами. Среди зерновых культур - пшеница наиболее распространенная на земном шаре. Посевная площадь ее превышает двести миллионов гектар. Такое монопольное положение среди зерновых культур обусловлено способностью пшеницы синтезировать клейковинные белки, обеспечивающие высокие хлебопекарные качества. А ведь большая часть населения питается пшеничным хлебом, макаронными изделиями.
Кубань издавна считалась «житницей» России. В Краснодарском крае -озимая пшеница основная зерновая культура. Посевы ее составляют в регионе 1,5-1,6 млн. га, что составляет 30% пашни, а среди зерновых культур - более 70%. Озимая пшеница выгодно отличается от других зерновых культур -ржи, овса, ячменя, яровой пшеницы, превосходя их по урожайности на 5-Ю центнеров с га. Вот почему уровень производства зерна в этом регионе определяется урожайностью и валовыми сборами основной продовольственной культуры - озимой пшеницы (Я.В. Губанов, Н.Н. Иванов, 1988).
По мере интенсификации возделывания зерновых культур возрастает потенциальный ущерб от сорняков, вредителей и болезней, соответственно повышается роль как химических, так и агротехнических средств борьбы с ними. Возникает необходимость применения больших объемов средств защиты, что, в конечном счете, приводит к значительному удорожанию продукции.
Объективная экономическая оценка потерь урожая, вызываемых вредными организмами, возможных затрат материально-технических, трудовых ресурсов и на проведение экологических мероприятий позволяет определить наиболее научно-обоснованные и рациональные в конкретных условиях технологические и организационные формы и методы защиты растений (А.Ф. Ченкин, В.А. Черкасов, В.А. Захаренко, 1990).
В системе защитных мероприятий до последних лет предпочтение отдавали химическому методу. Однако при широком его применении, нарушении регламентов и технологий от.мечается развитие устойчивых видов вредных организмов, загрязнение окружающей среды, пищи и кормов, отрицательное влияние на полезную фауну, флору и человека. Поэтому в современных системах защиты сельскохозяйственных культур применение химических средств оправдано лишь в том случае, когда численность популяций вредителей или степень повреждения растений выше допустимого порога вредоносности. Отсюда следует, что пока не обойтись без применения химических средств защиты растений в сельском хозяйстве (Н.К. Латышев, В.Н.Харченко, 1997).
Дальнейшее повышение урожайности и качества зерна озимой пшеницы требует, наряду с выведением новых сортов, разработки более современной системы организационных и агротехнических мероприятий, направленных на создание благоприятных условий для роста и развития растений, предотвращения гибели посевов от воздействия неблагоприятных факторов внешней среды, защиту растений от вредителей и болезней, сокращение потерь при уборке урожая (Я.В. Губанов, Н.Н. Иванов, 1988).
Одним из способов стимуляции роста и развития растений, повышения урожайности, качества зерна озимой пшеницы, а также устойчивости растений к вредителям и болезням является применение регуляторов роста.
Широкое применение регуляторов роста растений, которые обладают разносторонним спектром действия, способствует значительному снижению объемов применения средств защиты растений от вредителей и болезней. Учитывая, что некоторые препараты обладают значительным иммуностимулирующим действием, комплексное их применение совместно с фунгицидами дает основание для снижения норм расхода последних на 25-30%, что позволит получать экологически безопасную и более дешевую продукцию (В.В. Вакуленко, О.А. Шаповал, 1998, 1999, 2000, 2001).
Кроме того, регуляторы роста способствуют уменьшению как генетических, так и функциональных нарушений клеточного деления, вызванного пролонгированным действием пестицидов (А.И. Горовая, 1988).
Обладая антистрессовыми свойствами, регуляторы роста повышают устойчивость растений к низким и высоким температурам, избытку и недостатку воды, засухе и заморозкам. (В.В. Вакуленко, О.А. Шаповал, В.М. Чеку-ров, 1995; В.В. Вакуленко, О.А. Шаповал, Ю.В. Агафонов, 1995).
Вот почему широкое применение регуляторов роста растений является важным фактором эффективности технологии возделывания озимой пшеницы. Актуален в настоящее время комплексный подход к применению регуляторов роста, обладающих как рост регулирующим, так и антистрессовым и иммуностимулирующим действием в системе других элементов технологии возделывания озимой пшеницы.
Цель и задачи исследований. Цель работы заключается в научном обосновании использования регуляторов роста растений как элемента технологии выращивания озимой пшеницы.
Для ее решения в задачу исследований входило:
выявить наиболее эффективные регуляторы роста растений;
определить оптимальные концентрации, дозы, сроки и способы их использования;
установить влияние регуляторов роста на:
интенсивность прорастания семян озимой пшеницы разных сортов;
размер, активность и продолжительность жизни ассимиляционного аппарата;
- образование и распределение сухого вещества в онтогенезе;
формирование и редукцию элементов продуктивности колоса, формирование и развитие репродуктивных органов;
адаптацию растений к действию пестицидов;
защитные функции растений озимой пшеницы при выращивании ее в неблагоприятных условиях (заморозки, засуха, болезни и т.д.);
урожайность и качество зерна, его физические свойства у разных сортов озимой пшеницы;
- дать энергетическую оценку применения регуляторов роста растений
на озимой пшенице.
Научная новизна исследований. Впервые проведены систематические исследования экологически безопасных синтетических регуляторов роста растений и гуминовых препаратов различной природы, дана сравнительная оценка их эффективности на районированных сортах озимой пшеницы.
Выявлены особенности роста и развития растений озимой пшеницы, формирования урожая и проявления антистрессовых свойств при выращивании озимой пшеницы в неблагоприятных условиях с совместным применением пестицидов и регуляторов роста. В результате проведенных исследований выявлена различная реакция сортов озимой пшеницы на испытуемые регуляторы роста и для каждого из исследуемых сортов установлена оптимальная концентрация препаратов и экономическая эффективность их применения.
Впервые дано научное обоснование подбору и использованию баковых смесей регуляторов роста растений, на основании полученных данных разработана технология комплексного применения регуляторов роста и пестицидов при выращивании различных сортов озимой пшеницы, которая полностью совместима с технологическими приемами интенсивной технологии возделывания этой культуры и включает в себя следующие элементы:
обработку семян смесью гумата К (из сапропеля) и крезацина. Норма расхода гумата К (из сапропеля) - 500 мл/т, крезацина - 0,5 г/т семян. Норма расхода рабочего раствора - 10 л/т. Обработка семян совмещается с протравливанием семян.
обработку растений гуматом К (из сапропеля) совместно с гербицидами (химическая прополка), норма расхода гумата К (из сапропеля) - 250 мл/га;
- обработку растений смесью гумата К (из сапропеля) и силка совмест
но с фунгицидом (борьба с болезнями). Норма расхода гумата К (из сапропе
ля) - 100 мл/га, силка- 10 мл/га.
- обработку растений смесью гумата К (из сапропеля) и препарата
Краснодар-1 совместно с инсектицидами (борьба с вредителями). Норма рас
хода препарата гумата К (из сапропеля) - 50 мл/га, препарата Краснодар-1 —
1-2 г/га.
Основные положения, выносимые на защиту:
- Эффективность использования регуляторов роста на озимой пшенице,
как элемента технологии ее производства
Особенности роста и развития озимой пшеницы в зависимости от применения регуляторов роста.
Возможность применения регуляторов роста на озимой пшенице для повышения ее адаптационных свойств.
Изменение качества зерна и урожайности озимой пшеницы при использовании в технологии ее производства регуляторов роста.
Практическая ценность работы. Результаты проведенных исследований были использованы для разработки технологии комплексного применения регуляторов роста и пестицидов при выращивании озимой пшеницы, полностью совместимой с технологическими приемами интенсивной технологии возделывания этой культуры.
По разработанной технологии ежегодно в хозяйствах Краснодарского края озимая пшеница возделывается на площади 30 000 га, в Республике Адыгея на 15 000 га, в Волгоградской области на 15 000 га. Прибавка урожая от применения разработанной технологии в среднем составила по годам 2,7 -6,9 ц/га. Общий экономический эффект от ее применения составляет 60 млн. руб. в год. Разработаны «Методические указания по проведению регистрационных испытаний регуляторов роста растений».
Технология апробирована в Республике Болгария и ежегодно используется на площади 25 000 га, проходят испытания технологии в Турции.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 33 научных статей, 1 монография, оформлен 1 патент.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на Международных конференциях «Регуляторы роста и развития растений» (июнь 1999 года, июнь 2001 года г. Москва), на расширенном заседании кафедры физиологии и биохимии растений Кубанского государственного аграрного университета в октябре 2001 года, на международной конференции в Анапе в 1999 г. «Современные технологии использования биологических средств защиты растений», международной конференции в Анапе в 2001 г. «Современные технологии и перспективы использования экологически безопасных средств защиты растений и регуляторов роста»; на расширенном бюро Отделения Земледелия РАСХН 17 мая 2003 года.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, 4 глав, выводов и предложений производству, приложений, описания технологии комплексного применения регуляторов роста и пестицидов, списка использованной литературы (406 наименований отечественной и 75 наименований иностранной). Работа изложена на 423 страницах машинописного текста, экспериментальный материал представлен в 79 таблицах, на 18 рисунках, 64 приложениях.
Выражаю искреннюю благодарность за помощь при подготовке данной работы, сотрудникам лаборатории регуляторов роста ВНИИ агрохимии: ведущему научному сотруднику В.В. Вакуленко; старшему научному сотруднику И.П. Можаровой за помощь в оформлении диссертации, профессору Кубанского Аграрного Университета А.С. Найденову, доцентам того же университета А.Я. Барчуковой, Н.И. Иващенко и Н.В. Чернышевой за помощь в проведении анализов, учетов и наблюдений в опытах.
Методика проведения исследований
Исследования, направленные на изучение влияния испытуемых препаратов на ростовые и формообразовательные процессы растений озимой пшеницы, ее урожайность, качество и технологические свойства зерна, а также выбор наиболее эффективных регуляторов роста для озимой пшеницы, их оптимальных концентраций для предпосевной обработки семян и создание на их основе элементов технологии возделывания этой культуры проводили в условиях лабораторного и полевых опытов.
Объектом исследования была озимая пшеница сортов: Зимородок, Крошка, Купава, Победа 50, Половчанка, Руфа, Соратница, Дон 95, Дон 93, Донщина.
В качестве испытуемых регуляторов роста применяли следующие препараты: амбиол, гумат калия (из сапропеля), гумат Na (из угля), гумат Na (из торфа), силк, Краснодар-1, крезацин, универсальный, фуролан. Испытуемые препараты применяли на семенах (предпосевная обработка семян совместно с протравливанием) и на растениях (совместно с гербицидом, фунгицидом, инсектицидом). Испытания проводили и осуществляли в полном соответствии с «Методическими указаниями по проведению государственных испытаний регуляторов роста растений» (М, 1984); «Методическими указаниями по государственным испытаниям фунгицидов, антибиотиков и протравителей семян сельскохозяйственных культур» (М., 1985).
ЛАБОРАТОРНЫЙ ОПЫТ. Исследования по установлению оптимальной концентрации растворов испытуемых регуляторов роста для обработки ими семян, а также изучение воздействия их на всхожесть семян и интенсивность прорастания, проводили в условиях лабораторного скрининга на уровне проростков на кафедре физиологии и биохимии растений Кубанского государственного аграрного университета в 1993-1995 гг. Постановка опыта, определение посевных качеств семян проводили по установленным ГОСТам (ГОСТ 10467-76, ГОСТ 12038-66). Семена проращивали в чашках Петри на фильтровальной бумаге в термостате при t 25"С. В каждую чашку раскладывали по 50 штук семян, обработанных в воде (контрольный вариант) и в растворах испытуемых препаратов (опытные варианты).
Проводили два учета проросших семян: при первом учете (на 4-е сутки) определяли энергию прорастания, на 7-е сутки (второй учет) определяли всхожесть семян. К числу всхожих семян относят те, которые дают росток и нормальное развитие корешка. При этом главный корешок по длине должен быть не меньше семени, а росток - не меньше половины семени.
После завершения опыта (на 7-е сутки) определяли длину ростка и корешка и их массу (сырую и сухую) в расчете на 100 шт. проростков.
Исходя из рекомендованных разработчиками препаратов норм расхода, нами были испытаны следующие концентрации препаратов: амбиол - 0,001-0,0001 %, гумат К (из сапропеля) - 10-1 %, гумат Na (из угля) - 10-1 %, гумат Na (из торфа) - 10-1 %, Краснодар-1 - 0,1-1 %, крезацин - 0,01-0001 %, силк -10-1 %, универсальный - 10-1 %, фуролан - 0,01-0,001 %. В контроле семена замачивали в воде, экспозиция обработки - 1 час.
Объект исследования - озимая пшеница сортов Соратница и Руфа. По каждому варианту было взято четыре пробы - повторность опыта 4-х кратная. По совокупности показателей (энергия прорастания, всхожесть, длина ростка и корешка, их сырая и сухая масса) была определена оптимальная концентрация для каждого из испытуемых препаратов (все данные представлены в приложениях 1-9).
Установленные на основании лабораторного скрининга на уровне проростков (лабораторный опыт) оптимальные концентрации растворов испытуемых регуляторов роста растений при обработке ими семян : амбиол -0,0004 %, гумат К (из сапропеля) - 5 %, гумат Na (из угля) - 7 %, гумат Na (из торфа) - 10 %, Краснодар-1 - 0,1 %, крезацин - 0,005 %, силк - 1 %, универсальный - 3,0 %, фуролан - 0,005 %. Для выявления наиболее эффективных регуляторов роста проведен лабораторный опыт 2 с использованием всех препаратов в оптимальной концентрации, установленной в лабораторном опыте I.
Объект исследования - озимая пшеница сортов: Зимородок, Крошка, Купава, Победа 50, Половчанка, Руфа, Соратница, Дон 95, Дон 93, Донщина. Методика постановки опыта описана выше. Повторность опыта 4-х кратная. Полученные результаты лабораторного скрининга и их анализ представлены в разделе 3.1.
ПОЛЕВЫЕ ОПЫТЫ. Полевые опыты, направленные на изучение действия испытуемых препаратов (однократная обработка - семян или растений, двукратная - семян и растений; семян и растений - баковой смесью) на рост, развитие, продуктивность и качество зерна озимой пшеницы, а также интенсивность физиологических процессов и устойчивость растений к различного рода стрессам (поражению растений болезнями, холодо- и морозоустойчивость растений и т.д.), проводили в различных почвенно-климатических зонах Краснодарского края на полях базовых хозяйств кафедры физиологии и биохимии растений Куб. ГАУ (Калининский район ЗАО «Джумайловское», Кореновский район - ЗАО «Победа», Крыловской район - АФ «Павловская», ПЗСХКП «Октябрь» и КССП «Крыловское», Курганинский район - ЗАО «Ново-Алексеевское» и ЗАО «Дружба», республика Адыгея - ЗАО «Игнать-евское», Волгоградская область - ЗАО «Рассвет», ПЗК «Путь Ленина», ОАО «Победа», КСП «Красная звезда» Суровикинского района в 1994-2002 гг.
Фотосинтетическая продуктивность растений озимой пшеницы при применении регуляторов роста
Фотосинтез - процесс, при котором у растений происходит поглощение электромагнитной энергии солнца хлорофиллом и вспомогательными пигментами и превращение ее в химическую энергию, поглощение углекислого газа из атмосферы, восстановление его в органические соединения и выделения кислорода в атмосферу (С.И.Лебедев, 1988). Фотосинтез - основной процесс питания растений. Поэтому урожай растений, прежде всего, определяется размерами и продуктивностью работы фотосинтетического аппарата (А. А.Ничипорович, 1963).
На долю органических соединений, создаваемых в ходе фотосинтеза, приходится около 95% биомассы растительного организма. Поэтому изменения в накоплении сухой массы могут довольно объективно отражать ассимиляционную деятельность растений. Фотосинтетическая деятельность растений в посевах является основным фактором, определяющим формирование урожая. Поэтому размеры ассимиляционной поверхности и интенсивность ассимиляции в значительной мере обусловливают величину урожая (А.А.Ничипорович, 1975).
Фотосинтез играет определяющую роль в энергетике биосферы в целом. Все исследования по фотосинтезу можно сгруппировать в три большие раздела: биофизика, биохимия и физиология. Биофизика фотосинтеза объединяет исследования, посвященные расшифровке особенностей поглощения квантов света пигментами, расходованию энергии на осуществление химической работы. Биохимия фотосинтеза включает в себя исследования, посвященные темновым окислительно-восстановительным реакциям, химическому составу фотосинтетического аппарата. Физиология фотосинтеза концентрирует внимание на изучении фотосинтеза, использовании продуктов фотосинтеза (А.И. Тарчевский, 1977).
Главным способом изучения фотосинтеза - как его механизма, так и биохимических особенностей, является выяснение зависимости процесса от различных внешних и внутренних факторов. Среди внешних факторов свет является основным условием для осуществления фотосинтеза. Световой фактор играет очень большую роль в создании высоких урожаев сельскохозяйственных культур. Поэтому снижение освещенности растений, вызывающее уменьшение интенсивности фотосинтеза, в конечном итоге, является причиной снижения урожаев. Слабая освещенность посевов создается, главным образом, из-за самозатенения растений (Д.Ф. Проценко, П.С. Мишустина, 1960).
Одним из важнейших агротехнических мероприятий, приводящих к усилению фотосинтетической деятельности растений в посевах, является применение удобрений, главным образом, азота. Действие азота на фотосинтез объясняется, прежде всего, его влиянием на формирование фотосинтетического аппарата (А.А. Анисимова, Т.А. Булатова, М.С. Каманина, 1964; В.Д. Мединец, 1964).
За счет фотосинтетической деятельности различных органов пшеницы в течение вегетации создается определенный запас органических веществ -так называемый биологический урожай (У иол.). Размеры У,-,ио.,. и Учо, зависят от интенсивности фотосинтеза, площади листьев, быстроты развития и продолжительности работы фотосинтезирующей поверхности, качественной на 173 иравленности процесса фотосинтеза, доли фотосинтетической продукции,
расходуемой; на дыхание, интенсивности и направленности процессов передвижения и использования ассимилятов, фотосинтетической работы не только листьев, а и других органов, таких, как стебли и колосья;(ВЩ: Мединец, 1965; А.А. Ничипорович; 1955).
Урожай зерна; отражает лишь определенную часть продуктивности всей биомассы зерновых культур. Высокий хозяйственный урожай; положительно коррелирует с биологическим при соответствующей динамике образования1 надземнош массы и экономном распределении сухого вещества и, в определенной степени, определяется интенсивностью фотосинтеза. (А.И. Тарчевский, 1977).
Обычно интенсивность фотосинтетической, работьглистьев растений в посевах характеризуется показателями чистой продуктивности фотосинтеза, то есть показателями; количества общей сухой биомассы, образованной растениями. Но формирование урожая - процесс не только количественный, но и качественный. В5нем все время изменяются; питание, соотношение между различными его видами; использование веществ, образуемых в процессе питания, их влияние на рост. Сначала преобладают рост и формирование вегетативных органов, а затем, запасающих и репродуктивных (А.АШичи-порович, 1985).
Кроме того на фотосинтез растений оказывают влияние и регуляторы роста. Фотосинтез и фитогормоны - это взаимосвязь причины и следствия: рассматривалась в работах многих ученых (А.Т.. Мокроносов, 1978, Е.Н: Башкот, 1995).
Установлено, что фитогормоны оказывают существенное влияние на фотосинтез у растений. Прежде всего они участвуют в формировании листьев и внутриклеточных структур, в частности, хлоропластов, принимают участие в процессе транспорта ассимилятов. Так, фитогормоны - ИУК, цитоки-нины, обладают аттрагирующим действием, что способствует удалению избыточно накапливающихся в хлоропластах ассимилятов. Однако, ретарданты
(ЛБК и этилен) снижают или тормозят активность расходования резервных ассимилятов с уменьшением процесса дыхания. Фитогормоны непосредственно влияют на интенсивность фотосинтеза, в частности, через механизм движения устьиц и поступления CCV Роль экзогенных регуляторов роста в формировании фотосинтетического аппарата растений изучена сравнительно мало. Хотя установлено, что под влиянием регуляторов роста происходит удлинение листьев, увеличение ассимиляционной поверхности (Стюарт В., 1958).
Работа листьев определяется показателем чистой продуктивности фотосинтеза (ЧПФ), которая зависит как от интенсивности фотосинтеза, так и от того, на сколько прирост сухого вещества превышает потери в процессе дыхания. Поэтому для получения высоких урожаев необходимо стремиться к тому, чтобы иметь не только возможно большую листовую поверхность, но и добиться, чтобы она; была максимально работоспособной, то есть могла бы осуществлять фотосинтез высокой интенсивности (А.А. Ничипорович, Л.Е. Строганова, С.Н. Чмара, М.П. Власова, 1961).
В наших опытах величина чистой продуктивности фотосинтеза в значительной степени зависит от обработки семян и растений регуляторами роста (прилож. 32-33, табл. 30).
Причем, реакция сортов озимой пшеницы на способ применения неоднозначна. Так, у сорта Соратница чистая продуктивность фотосинтеза растений в период выхода в трубку - колошение составила (6,7-7,6 г/м2 в сутки при обработке растений регуляторами роста и 7,1-8,5 г/м2 в сутки - при обработке семян). Ниже она была при применении препаратов на растении, в сравнении с обработкой ими семян. В период колошение - молочная спелость возрастает величина чистой продуктивности фотосинтеза при обработке испытуемыми препаратами (12,8-14,1, 13,0-16,1 г/м2 в сутки соответственно, но указанная выше закономерность сохраняется.
При однократном применении препаратов (на семенах или растениях) прирост сухого вещества к началу созревания, в сравнении с двукратным применением, происходил менее активно, что часто просматривалось при анализе данных чистой продуктивности фотосинтеза растений озимой пшеницы обоих исследуемых сортов (при применении препаратов на семенах: в период выхода в трубку - колошение у сорта Соратница - в контроле 7,0 г/м2 в сутки, в опытных вариантах - 7,1-8,5 г/м2 в сутки; у сорта Руфа - 6,7 и 6,8-8,3 г/м2 в сутки; в период колошение - молочная спелость: 12,3 и 13,0-16,1, 11,7 и 11,8 - 13,1 г/м2 в сутки; при применении ими на растениях: 6,7 и 6,8-7,6, 5,9 и 6,2-7,5 г/м2 в сутки - в период выхода в трубку - колошение и в период колошение - молочная спелость- 12,1 и 12,8-14,1 , 13,0 и 13,2-13,9 г/м2 в сутки соответственно).
Влияние регуляторов роста на качество зерна озимой пшеницы
Формирование урожая злаков представляет собой сложную проблему, а величина его оценивается числом колосков на единицу площади и их массой и является результатом отложения азота и углерода в зерне. Формирование урожая злаков определяется акцепторной способностью зерен колоса и до-норной способностью фотосинтезирующих органов, обеспечивающих налив зерна ассимилятами. Каждая из этих сторон находится под контролем внутренних и внешних факторов. Положительный результат, может быть, достигнут только при; системном подходе, включающем правильный выбор сорта, применение агрохимических мероприятий и биорегуляции на ранних и поздних этапах онтогенеза с учетом экологических условий выращивания.
Исследования но гормональной регуляции морфогенеза зерновки свидетельствуют об огромных неиспользованных биологических резервах, реализация которых позволит значительно повысить урожайность хлебных злаков и улучшить качество зерна (В.С.Шевелуха, 1992).
Качество зерна- это совокупность биологических, физико-химических, технологических и потребительских (товароведных) свойств и признаков зерна, определяющих его пригодность к использованию по назначению: на семенные, продовольственные, фуражные и технические цели. Зерно имеет разную структуру, которая может быть стекловидной и мучнистой: Структура эндосперма пшеницы, его стекловидность зависит от количества, состава, свойств, размеров и формы, атакже от расположения крахмальных зерен, от количества, свойств и распределения белковых веществ; характера и прочности связи между белковыми веществами и крахмалом. (В.Стюарт, 1958).
В зависимости от цели использования зерна пшеницы оно оценивается; как посевной материал или как продукт питания. В первом случае качество семян в основном определяется особенностью структуры и свойствами зародыша. Хлебопекарные качества зерна связаны, главным образом, с эндоспермом. Зародыш составляет всего 2-3% веса зерна и значение его в качестве пшеничной муки незначительно.
Качество зерна и хлебопекарные свойства пшеницы зависят от количества и качества клейковины. И если количество клейковины зависит в основном от условий выращивания, то качество клейковины - больше от сортовых особенностей. Хотя на качество клейковины могут оказывать влияние и условия выращивания (А.А. Созинов, 1976).
Как известно, суммарный белок зерна пшеницы примерно на 80% состоит из запасных белков - глиадина и глютенина. Эти два белка образуют клейковину, от количества и качества которой зависят хлебопекарные свойства пшеницы. С увеличением количества клейковины в зерне качество хлеба и технологические свойства теста обычно улучшаются. На качество клейковины, а, следовательно, на хлебопекарные качества муки оказывают большое влияние условия выращивания. Внешними факторами, оказывающими наиболее сильное влияние на качество клейковины, являются температура и влажность в период налива зерна и обеспеченность растений азотом.
Известно, что резко засушливые условия способствуют формированию более крепкой клейковины, орошение же в большинстве случаев ее ослабляет. Влияние засушливых условий связано с действием других факторов, в первую очередь температуры и влажности воздуха. Наибольшее значение имеет температура в период налива зерна. Слишком высокая температура (выше 30С) в это период, особенно в течение последних двух недель созревания, отрицательно сказывалась на объеме хлеба и времени замеса теста (А.А. Созинов, А.Н. Хохлов, Ф.А. Попереля, 1975).
Существенное влияние на величину урожая озимой пшеницы и его качество оказывают удобрения (П.В. Дрогалин и др., 1969; Интенсивная технология производства озимой пшеницы, 1998; А.А.Созинов, В.Г.Козлов, 1970). Причем можно считать твердо установленным фактором то, что из всех элементов минерального питания прямое воздействие на накопление белка в зерне оказывает только азот. В работах Девидсона, Леклерка, Шолленберга (Davidson, LeClerk, 1923; Davidson, Shollenberger, 1926) и особенно в работах Герике (Gericke, 1920, 1922, 1925, 1927, 1933) приводятся литературные данные и результаты собственных исследований о положительном влиянии азотных удобрений на содержание белка в зерне пшеницы. При улучшении условий азотного питания повышается концентрация азота в вегетативных органах и количество азота в растении, а это ведет к повышению белковости зерна. С увеличением нормы азотного удобрения до 120 кг/га д.в. на фоне фосфора (60 кг/га P:Os) и калия до (30 кг/га К20) содержание белка повышалось с 11,6 до 15,1%, соответственно увеличивалось и содержание клейковины. А.Н.Павлов (1984) и Н.М. Тулайков (1937) показали, что содержание белка в зерне повышается, если наряду с предпосевным удобрением пшеница дополнительно получает азот в фазу кущения или колошения. 258 В работах М.И. Поповой и И. Куколкина (1936), Д.Л. Сабинина (1937), М.Я. Яньшиной (1937), Н.С.Петинова (1936), Н.И. Княгиничева (1951), Б.Л.Чижова (1946), С.Д.Гребенникова (1949) и других исследователей было показано, что улучшение азотного питания в более поздние сроки развития, до налива зерна, резко повышает содержание в нем белка. Поэтому вопрос о подкормках пшеницы весьма актуален; Особенно эффективны некорневые подкормки в поздние сроки (в фазу колошения), которые повышают содержание в зерне белка; и клейковины, а также изменяют фракционный состав в зерне пшеницы в сторону увеличения клейковинообразующих белков - глиадина и глютенина, представляющих большую ценность при изготовлении хлебобулочных и кондитерских изделий и повышающих их питательные свойства (Ф.М: Пруцков, 1982).
Изучая свойства и функции гуминовых веществ, Д.С. Орлов (1974, 1993) показал, что в почве они защищают и сохраняют почвенную» биоту, растительный покров в случаях возникновения различного рода неблагоприятных экстремальных ситуаций (засуха, переувлажнение). Гуминовые вещества довольно прочно связывают многие радионуклиды, детергенты, пестициды, предупреждая тем самым их поступление в растение. Кроме того, гуминовые соединения растворяют многие почвенные минералы, что приводит к мобилизации; некоторых труднодоступных растениям элементов минерального питания и их накоплению. А это приводит к усилению ростовых процессов, повышению урожайности и качества зерна.
Экономическая эффективность внедрения технологии комплексного применения регуляторов роста на озимой пшенице
Создание и внедрение элементов и технологий применения регуляторов роста на озимой пшенице стало насущной проблемой в области повышения урожайности и качества зерна. Однако, мировой опыт внедрения новых сортов и технологий показывает, что при этом возрастает энергоемкость чистой продукции, что в свою очередь, объясняется не только неэквивалентностью вложенных затрат в получение продукции, но и слабой изученностью энергетической эффективности внедрения этих технологий.
Решение этой проблемы может эффективно осуществляться путем использования энергетического анализа, который дает более объективную оценку, чем анализ денежных расходов, подверженных существенным колебаниям в условиях рыночной экономики (А.И. Апрод, 1996 г.)
Экономическая и биоэнергетическая эффективность возделывания озимой пшеницы при применении регуляторов роста позволяет определить, сколько совокупных затрат энергии (эксплуатация с/х машин, горю-че-смазачных материалов, электроэнергии и т.д.) идет не получение урожая и какое ее количество аккумулируется в урожае в процессе фотосинтеза. По отношению энергии, накопленной в урожае, к энергии, затраченной на его получение (п- энергетический коэффициент), мы определяем на сколько технология применения регуляторов роста на озимой пшенице является энергосберегающей.
В таблице 78-80 представлены данные биоэнергетической эффективности возделывания озимой пшеницы в Краснодарском крае, Республике Адыгея и Волгоградской области при внедрении технологии комплексного применения регуляторов роста. Из приведенных в таблице 77 данных видно, что при внедрении комплексной технологии применения регуляторов роста на озимой пшенице в Краснодарском крае значения их по вариантам опыта отличаются существенно. Так, в контрольных вариантах (по каждому сорту) затраты труда на 1 га составили порядка 91,1-117,8 чел./час, при применении технологии они несколько возросли и составили порядка 99,4-134,8 чел./час. При этом следует отметить, что как в контрольном, так и в опытных вариантах затраты возрастали при повышении урожайности (урожайность максимальная в контроле - 6,01 т/га, затраты - 117,8 чел./час; при применении технологии соответственно 6,88 т/га и 134,8 чел./час). Общие затраты на горючее и электроэнергию в контрольных вариантах не превысили 377,4 кг/квт, при применении технологии они превзошли типовые (405,1-432,1 кг/квт) в хозяйстве, где была получена высокая урожайность пшеницы (6,88 т/га - Купава и 6,45 т/га - Половчанка- в ОАО «Ново-Алексеевское» Курганинского района.
Материалоемкость экономических затрат возросла по сравнению с контрольными вариантами, возросла в разных районах Краснодарского края при внедрении технологии применения на разных сортах в пределах 3,3-11,3 т/га. При этом, чем выше была урожайность, тем материалоемкость экономических затрат возрастала. Энергоемкость экономических затрат также изменялась в зависимости от варианта. При возделывании любого сорта с применением регуляторов роста растений она возрастала с увеличением урожайности. Самые высокие по энергоемкости затраты были получены в ОАО «Ново-Алексеевское» Курганинаского района как в контроле, так и при применении технологии (сорт Купава - 78,1 и 89,4 кдж/га, Половчанка - 75,3 и 83,9 кдж/га).
Одним из важнейших показателей экономической эффективности внедрения технологии комплексного применения регуляторов роста на озимой пшенице является приращение энергии с 1 га посева. По сравнению с контрольными вариантами приращение энергии возрастало по сортам 1,1-1,2 раза и достигло до 62,9-85,4 кдж/га (в контроле - 57,6-74,6 кдж/га).
Что же касается коэффициентов соотношения полученной и затраченной энергии и чистой биоэнергетической эффективности по рассматриваемым вариантам, то существенной разницы не наблюдалось. При этом отклонение чистой эффективности относительно величины коэффициента было незначительным и не превысило 0,003.
Основными показателями энергетической эффективности внедряемой технологии являются энергетическая рентабельность и энергоемкость продукции. По вариантам опыта (хозяйствам и сортам) она составила в контролях 103,2-133,4% и 16,9-21,8 кдж/т соответственно. Наиболее высокая энергетическая рентабельность и энергоемкость продукции получена в ОАО «Ново-Алексеевское» Курганинского района (152,7% и 25,0 кдж/т, в контроле - 133,4 и 21,8 соответственно)- в хозяйстве с высокой культурой земледелия.
Данные таблицы 79 и 80 показывают, что, независимо от региона произрастания и сорта, сохраняется указанная при анализе данных таблицы 78 закономерность: в вариантах с внедрением технологии комплексного применения регуляторов роста существенно возрастает не только урожайность (Дон 95-3,58 т/га, в контрольном варианте 3,29 т/га; Дон 93 -2,88 т/га и 3,06 т/га, в контроле 2,46 и 2,25 т/га, Донщина - 3,44 и 2,50 т/га соответственно), но и затраты труда (55,6-69,1, в контроле 43,4-63,5 чел./час, затраты на горючее и электроэнергию (180,0-223,8, в контроле -140,6-205,6 кг/квт.). Материалоемкость возросла при внедрении технологии на 12,4-39,9 т/га в зависимости от возделываемого сорта и существующей в хозяйстве агротехники. В той же зависимости изменялась и энергоемкость, она возросла при применении технологии на 3,7-12,0 кдж/га. При этом следует отметить, что наиболее высокие значения материалоемкости и энергоемкости экономических затрат отмечены при возделывании сорта Дон-95, давшего максимальный урожай (урожай - 35,8 ц/га, материалоемкость - 152,2 т/га, энергоемкость - 45,8 кдж/га; в контроле -32,9 т/га, 139,8 т/га, 42,1 кдж/га).
Что касается данных таблицы 79 (внедрение технологии в Республике Адыгея), то наибольшие затраты человеческого труда (95,9 чел./час, в контроле 88,7), горючего и электроэнергии (306,3 и 283,1 кг/квт) и более высокие значения материалоемкости (207,9 и 192,2 т/га) и энергоемкости (62,8 и 58,1 кдж/га) экономических затрат определены при внедрении технологии комплексного применения регуляторов роста на озимой пшенице сорта Купава, где получена максимальная прибавка урожая (3,7ц/га).
В указанных вариантах отмечены самые высокие значения главных экономических и биоэнергетических показателей эффективности внедрения комплексной технологии применения регуляторов роста; приращение энергии составило при возделывании озимой пшеницы сорта Купава в Республике Адыгея 60,4 гдж/га (в контроле 55,8), при выращивании озимой пшеницы сорта ДОН-95 в Волгоградской области - 44,8 гдж/га (в контроле - 41,1); энергетическая рентабельность - 107,6% (99,5%) и 78,8% (72,4%); энергоемкость продукции соответственно - 17,7 (16,4) гДж/т и 12,9 (11,8) гДж/т. При этом следует отметить, что во всех регионах возделывания озимой пшеницы разных сортов при внедрении разработанной технологии комплексного применения регуляторов роста получены не только достоверные высокие прибавки урожая зерна озимой пшеницы хорошего качества, но и высокие показатели экономической и биоэнергетической эффективности реализуемого приема.
