Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
1 РОЛЬ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА И АССОЦИАТИВНЫХ
АЗОТФИКСАТОРОВ В РЕГУЛЯЦИИ РОСТОВЫХ И
ПРОДУКЦИОННОГО ПРОЦЕССОВ РАСТЕНИЙ 11
Влияние регуляторов роста на морфофизиологические процессы и продуктивность сельскохозяйственных культур. Природные и синтетические регуляторы роста и развития растений 11
Воздействие ассоциативных диазотрофов на интегральные показатели роста и развития растений. Агрономическая эффективность использования бактериальных препаратов 27
2 АГРОКЛИМАТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ ЛЕСОСТЕПИ СРЕДНЕГО
ПОВОЛЖЬЯ 43
3 УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 51
Место и условия проведения исследований 51
Методика исследований 54
4 ВЛИЯНИЕ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ РЕГУЛЯТОРАМИ РОСТА
НА ПОСЕВНЫЕ КАЧЕСТВА СЕМЯН, ФИЗИОЛОГО-
БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И РАННИЕ РОСТОВЫЕ ФУНКЦИИ
ПРОРОСТКОВ ПРОСА, ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ И ЯЧМЕНЯ 61
Посевные качества семян 61
Изменение степени набухания семян 71
Активность а- и р-амилаз в прорастающих семенах зерновых культур 81
Изменение активности каталазы 87
Динамика ростовых процессов на первых этапах развития растений...91
5 РОСТОВЫЕ И ФОРМООБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ РАСТЕНИЙ
ПШЕНИЦЬІИ ЯЧМЕНЯ ПРИ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКЕ СЕМЯН
РЕГУЛЯТОРАМИ РОСТА И ИНОКУЛЯЦИИ БАКТЕРИАЛЬНЫМИ
ПРЕПАРАТАМИ 106
Объем корневой системы 108
Динамика формирования листовой поверхности 119
Динамика нарастания биомассы и воздушно-сухого вещества 132
6 ВЛИЯНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА НА ФОРМИРОВАНИЕ
АГРОЦЕНОЗА, ФОТОСИНТЕТИЧЕСКУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ И
ПРОДУКТИВНОСТЬ РАСТЕНИЙ В ПОСЕВАХ 141
Формирование плотности агроценоза 141
Продолжительность вегетационного периода 144
Динамика формирования ассимиляционной поверхности и нарастания биомассы 149
Фотосинтетическая деятельность посева 156
Содержание основных элементов питания в зеленой массе растений 161
Величина и структура урожая, технологические качества зерна 171
7 ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОДУКЦИОННОГО ПРОЦЕССА
И УРОЖАЙНОСТЬ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР В ЗАВИСИМОСТИ ОТ
ИНОКУЛЯЦИИ СЕМЯН БАКТЕРИАЛЬНЫМИ ПРЕПАРАТАМИ
И ОБРАБОТКИ РЕГУЛЯТОРАМИ РОСТА НА ТЕМНО-СЕРОЙ
ЛЕСНОЙ ПОЧВЕ 181
Полнота всходов и сохранность растений к уборке 181
Продолжительность межфазных и вегетационного периодов 184
Формирование ассимиляционного аппарата и продуктивность фотосинтеза 188
Динамика содержания NPK в зеленой массе растений 199
Структура урожая и урожайность 206
8 ВЛИЯНИЕ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ПРЕПАРАТОВ НА
ФОТОСИНТЕТИЧЕСКУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ, ФОРМИРОВАНИЕ
ЭЛЕМЕНТОВ ПРОДУКТИВНОСТИ И УРОЖАЙНОСТЬ ЯРОВОЙ
МЯГКОЙ И ТВЕРДОЙ ПШЕНИЦЫ НА ВЫЩЕЛОЧЕННОМ
ЧЕРНОЗЕМЕ 216
Плотность агрофитоценоза и продолжительность его вегетации 216
Динамика ростовых процессов 223
Формирование ассимиляционной поверхности, фотосинтетический потенциал и продуктивность фотосинтеза агроценозов 237
Активность азотфиксации ризосферы и содержание NPK в растениях по фазам вегетации 243
8.5 Урожай и качество зерна 251
9 ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА И БАКТЕРИАЛЬНЫХ ПРЕПАРАТОВ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ ПРОСА, ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ
ИЯЧМЕНЯ 257
ВЫВОДЫ 272,
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 278
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 279
ПРИЛОЖЕНИЯ 315
Введение к работе
Важным резервом повышения урожайности сельскохозяйственных культур является наиболее полная реализация потенциальной продуктивности растений в условиях конкретной почвенно-климатической зоны. Рост является одной из главных функций продукционного процесса, для оптимизации которого необходимо изучение морфобиологических особенностей развития растений, а также поиск и применение факторов экзогенного управления ими в онтогенезе, что актуально в практическом растениеводстве. Использование регуляторов роста и бактериальных препаратов, созданных на основе эффективных штаммов ассоциативных азотфиксаторов, открывает широкие возможности совершенствования технологии выращивания сельскохозяйственных культур.
О положительном влиянии отдельных регуляторов роста на морфофи-зиологические показатели и урожай полевых культур сообщают многие исследователи (Ф.Л. Калинин, 1984; Г.С. Муромцев, 1984; B.C. Шевелуха, 1992; В.М. Ковалев, 1997; Н.И. Якушкина, 2004; В.И. Костин, 2005).
В мировой науке накоплен экспериментальный материал по ассоциативной азотфиксации небобовых культур (Е.Н. Мишустин, 1983; О.А. Бере-стецкий, 1985; М.М. Умаров, 1986; М.В. Базилинская, 1988; В.Т. Емцев, М.И. Чумаков, 1990; В.Ф. Патыка, 1991; А.А. Завалин, 2005). Наметилось два основных способа усиления данного процесса в агроэкосистемах — активизация деятельности естественной почвенной популяции диазотрофов и инокуляция семян активными штаммами азотфиксаторов, заселяющих ризосферу растений. Однако до настоящего времени вопросы экзогенной регуляции продукционных процессов сельскохозяйственных культур остаются недостаточно изученными.
В условиях лесостепи Среднего Поволжья исследования по применению регуляторов роста и бактериальных препаратов для предпосевной обработки семян и растений сельскохозяйственных культур проводились во мно-
гих регионах. При этом углубленное изучение данного направления необходимо для разработки систем управления продуктивностью и устойчивостью растений, обоснования энергосберегающих технологий производства экологически безопасной растениеводческой продукции.
Цель и задачи исследований. Цель исследований заключалась в научном обосновании использования регуляторов роста различного спектра действия и бактериальных препаратов для оптимизации продукционного процесса агрофитоценозов проса, яровой пшеницы и ячменя, повышения урожайности и улучшения посевных качеств семян в условиях лесостепи Среднего Поволжья.
В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи:
дать теоретическое обоснование влияния предпосевной обработки регуляторами роста на посевные качества семян, физиолого-биохимические процессы при прорастании и ранние ростовые функции, проростков проса, яровой пшеницы и ячменя;
определить особенности ростовых и формообразовательных процессов растений яровой пшеницы и ячменя при предпосевной обработке семян регуляторами роста и инокуляции бактериальными препаратами;
выявить возможность оптимизации элементов структуры урожая в зависимости от интенсивности и направленности ростовых функций растений в онтогенезе при использовании регуляторов роста и бактериальных препаратов;
изучить особенности формирования продукционного процесса и урожайности агрофитоценозов проса, яровой пшеницы и ячменя под влиянием регуляторов роста;
установить критерии зависимости показателей структуры агроценозов проса, яровой пшеницы и ячменя, динамики их роста, фотосинтетической деятельности и урожайности при совместном применении регуляторов роста и бактериальных препаратов на темно-серой лесной почве, выявить эффективность оптимального их сочетания;
изучить особенности роста и развития растений яровой мягкой и твердой пшеницы при инокуляции семян бактериальными препаратами, определить динамику показателей их фотосинтетической деятельности, формирования основных элементов продуктивности и урожайность аг-рофитоценозов на выщелоченном черноземе;
оценить влияние бактериальных препаратов и совместного их применения с регуляторами роста на активность азотфиксации ризосферы и содержание элементов минерального питания в зеленой массе растений и зерне;
дать энергетическую и экономическую оценку использования регуляторов роста и бактериальных препаратов в технологии возделывания проса, яровой пшеницы и ячменя.
Научная новизна. В комплексных исследованиях с учетом агроклиматических ресурсов региона и биологических особенностей изучаемых культур теоретически обосновано и экспериментально подтверждено использование экологически безопасных регуляторов роста и бактериальных препаратов для формирования высокопродуктивных агроценозов зерновых и крупяных культур в лесостепи Среднего Поволжья.
Проведены исследования морфофизиологических закономерностей продукционного процесса проса, пшеницы и ячменя при использовании регуляторов роста, что позволяет характеризовать состояние посева на разных этапах онтогенеза.
Проведена оценка действия регуляторов роста на начальных этапах скрининга, позволяющая выявить наиболее эффективные препараты для определенной культуры.
Установлено влияние регуляторов роста при одностороннем действии и в сочетании с бактериальными препаратами на урожайность и качество зерна проса, яровой пшеницы и ячменя на темно-серой лесной почве. Показано, что наиболее информативными и надежными показателями для оценки состояния посевов являются площадь листовой поверхности и сухая биомас-
са агроценозов в фазе колошения, что дает возможность прогнозирования их хозяйственной продуктивности.
Получены данные о высокой эффективности инокуляции семян яровой мягкой и твердой пшеницы бактериальными препаратами на фоне естественного плодородия выщелоченного чернозема.
Методом корреляционного анализа выявлены количественные взаимосвязи между лабораторной и полевой всхожестью семян, площадью листовой поверхности, элементами продуктивности и формированием урожая изучаемых культур.
Установлена энергетическая и экономическая эффективность применения регуляторов роста и бактериальных препаратов в технологии возделывания проса, яровой пшеницы и ячменя.
Основные положения, выносимые на защиту:
особенности формирования посевных качеств семян, физиолого-биохимические процессы при прорастании и морфометрические показатели проростков проса, яровой пшеницы и ячменя при обработке регуляторами роста;
ростовые и формообразовательные процессы растений яровой пшеницы и ячменя при предпосевной обработке семян регуляторами роста и инокуляции бактериальными препаратами;
формирование продукционного процесса и урожайности агрофитоце-нозов проса, яровой пшеницы и ячменя под влиянием регуляторов роста;
эффективность возможного применения бактериальных препаратов и совместного их использования с регуляторами роста для повышения продуктивности агрофитоценозов проса, яровой пшеницы и ячменя на темно-серой лесной почве;
динамика показателей фотосинтетической деятельности, формирование основных элементов продуктивности и урожайность агрофитоце-
нозов яровой мягкой и твердой пшеницы при инокуляции семян бактериальными препаратами на выщелоченном черноземе; энергетическая и экономическая оценка использования регуляторов роста и бактериальных препаратов в технологии выращивания проса, яровой пшеницы и ячменя.
Практическая значимость работы заключается в решении важной проблемы растениеводства - регуляции продукционных процессов, обеспечивающих получение высоких урожаев зерновых и крупяных культур за счет использования регуляторов роста и бактериальных препаратов.
Выявленная в процессе исследований способность изучаемых регуляторов роста активизировать физиолого-биохимические процессы в период прорастания семян представляет практический интерес для улучшения посевных качеств семян, что способствует формированию оптимальной плотности агроценоза и высокой продуктивности культуры. При предпосевной обработке семян яровой мягкой пшеницы мелафеном энергия прорастания и сила роста повысились на 8,2% и 13,8%, урожайность - на 14,6%; ячменя -на 10,0 %, 13,5% и 13,6 % соответственно.
Установлена эффективность инокуляции семян бактериальными препаратами при выращивании яровой мягкой пшеницы на фоне естественного плодородия темно-серой лесной почвы. Прибавка урожая при использовании флавобактерина и ризоагрина составила 0,38-0,45 т/га (15,0-17,8%).
При обработке семян яровой мягкой и твердой пшеницы агрикой, ризо-агрином и флавобактерином на фоне естественного плодородия выщелоченного чернозема урожайность составила 2,67-2,99 т/га и 2,50-2,78 т/га, что превысило контрольные значения на 7,7-20,6 % и 6,4-18,3 % соответственно. Оптимальное сочетание регуляторов роста и бактериальных препаратов при выращивании яровой мягкой пшеницы (мелафен + флавобактерин) позволяет сформировать урожайность зерна 2,49-3,71 т/га и ячменя (мелафен + ризоагрин) - 2,53-3,10 т/га.
Разработанные ресурсосберегающие приемы технологии возделывания зерновых и крупяных культур обеспечивают экологизацию растениеводства, экономию материально-технических средств и получение высококачественной продукции.
Результаты исследований автора вошли в региональные рекомендации производству по технологии возделывания зерновых и крупяных культур (2000-2001 гг.), используются в учебном процессе Пензенской, Ульяновской государственных сельскохозяйственных академий и Саратовском ГАУ.
Разработанные агроприемы апробированы и внедрены в учхозе Пензенской сельскохозяйственной академии, хозяйствах различных форм собственности Кузнецкого, Мокшанского, Пензенского, Башмаковского и Сердоб-ского районов Пензенской области.
Представленная работа является составной частью плана научно-исследовательских работ Пензенской государственной сельскохозяйственной академии и Пензенского государственного педагогического университета им. В.Г. Белинского.
Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных и Всероссийских симпозиумах и научно-практических конференциях: Москва, Белгород, Владикавказ, Киров, Минск, Нижний Новгород, Пенза, Пенза-Нейбранденбург, Ростов-на-Дону, Смоленск, Ульяновск, Уфа (1997-2008 гг.), на региональных и внутривузовских научных конференциях: Пенза, Тамбов (1996-2006 гг.).
Публикации в печати. По материалам диссертации опубликовано 47 печатных работ, в том числе 8 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Под руководством автора защищена одна кандидатская диссертация.
