Залежність окремих фізіологічних процесів і продуктивності сільськогосподарських культур від дії металовмісних синтетичних регуляторів росту рослин

Размещено на http://www.allbest.ru/

УМАНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ аграрний УНІВЕРСИТЕТ

УДК 631.417.8:661.162.6:581.132:633

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

Залежність окремих фізіологічних процесів і продуктивності сільськогосподарських культур від дії металовмісних синтетичних регуляторів росту рослин

03.00.12 - фізіологія рослин

Приплавко Світлана Олександрівна

Умань-2008

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Ніжинському державному університеті імені Миколи Гоголя Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: кандидат хімічних наук, доцент Суховєєв Володимир Володимирович, Ніжинський державний університет імені Миколи Гоголя, професор кафедри хімії.

Офіційні опоненти:

доктор біологічних наук, Яворська Вікторія Казимирівна, Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, завідувач відділу фізіології росту і розвитку рослин;

доктор сільськогосподарських наук, доцент Пида Світлана Василівна, Тернопільський національний педагогічний університет імені Володимира Гнатюка, доцент кафедри ботаніки.

Захист відбудеться „04” березня 2008 року об 11 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 74.844.02 в Уманському державному аграрному університеті за адресою: вул. Інститутська, 1, м. Умань, Черкаська обл., Україна, 20305.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Уманського державного аграрного університету за адресою: вул. Давиденка, 2, м. Умань.

Автореферат розісланий „01” лютого 2008 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради В.П. Карпенко.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Нові регулятори росту рослин, які знаходять широке застосування у сільському господарстві, вченим вдається створити досить рідко. Це зумовлено тим, що скринінг цих препаратів значно складніший, ніж синтез. Крім того, на ефективність регуляторів росту рослин значною мірою впливають зовнішні фактори (склад ґрунту, кліматичні умови тощо). Це призводить у ряді випадків до втрати активності розроблюваних препаратів при переході від лабораторних до польових дослідів.

Регулятори росту використовуються для обробки рослин із метою ініціювання змін у процесах їх життєдіяльності для підвищення врожайності та якості продукції, полегшення збирання та кращого зберігання врожаю.

Застосування нових металовмісних регуляторів росту рослин є перспективним, оскільки вони можуть бути не тільки хімічними засобами захисту рослин, але й мікродобривами (Яворська В.К. та ін., 2006; Самойлов Л.Н., Благовещенская З.К., 1991; Булигін С.Ю., Кордін О.І., 2005). В Українi на даний час немає достатньої кiлькостi легкодоступних i дешевих вiтчизняних регуляторiв росту зернових, овочевих, баштанних i технiчних культур. Усе це свідчить про необхідність проведення пошуку нових синтетичних регуляторів росту рослин, які близькі за дією до природних регуляторів. Такими можуть бути металокомплексні сполуки на основі уротропіну та диметилсульфоксиду (ДМСО), які мають високу ефективність у низьких концентраціях та не є токсичними для здоров'я людини і тварин.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є складовою частиною програм досліджень спільної проблемної науково-дослідної лабораторії Ніжинського державного університету імені Миколи Гоголя та Інституту біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України „Синтез гетероциклічних сірко- та азотовмісних металокомплексів та вивчення їх практично-корисних властивостей” (номер державної реєстрації 0194U038005), „Синтез сульфолановмісних металокомплексних сполук та вивчення їх практично-корисних властивостей” (номер державної реєстрації 0197U016714), „Металокомплексні сполуки на основі похідних сульфолену-3: синтез та властивості” (номер державної реєстрації 0100U000055) і програми досліджень кафедр хімії, ботаніки та екології з науково-дослідної теми „Синтез нових сульфолановмісних металокомплексів та пошук серед них екологічно безпечних біологічно активних речовин”.

Мета та завдання дослідження. Мета дисертаційної роботи - встановити залежність окремих фізіологічних процесів під впливом нових металовмісних регуляторів росту рослин і дати науково-методичне обґрунтування їх застосування на посівах озимої пшениці й цукрових буряків в умовах південного Полісся України.

Для досягнення поставленої мети планувалося вирішення таких завдань:

· вивчити біологічну активність досліджуваних металокомплексів у лабораторних умовах (здатність до індукції процесів ризогенезу та ступеня розвитку кореневої системи, здатність до цитокініноподібної дії, здатність до ретардантної активності, загальну фізіологічну дію, ефективність дії проти збудників хвороб, залежність біологічної дії комплексних сполук від іона металу, лігандного оточення, концентрації);

· установити вплив препаратів Славутич, Кристалін та Оксамит на польову схожість, площу листкової поверхні та сумарний вміст хлорофілів у листках рослин озимої пшениці та цукрових буряків;

· вивчити вплив препаратів Славутич та Кристалін на врожайність та якість зерна озимої пшениці залежно від попередників і способів застосування;

· визначити ефективність застосування препаратів Славутич, Кристалін та Оксамит для підвищення врожайності цукрових буряків, цукристості, збору цукру та проти збудників хвороб;

· дати оцінку економічної ефективності застосування препаратів на посівах озимої пшениці та цукрових буряків в умовах південного Полісся.

Об'єкт дослідження - озима пшениця сортів Миронівська 67 і Поліська 90, цукрові буряки сорту Носівський і гібриду Ювілейний; металокомплексні сполуки на основі уротропіну.

Предмет дослідження - процеси проростання насіння сільськогосподарських культур, росту й розвитку рослин озимої пшениці сортів Миронівська 67 і Поліська 90 та цукрових буряків сорту Носівський і гібриду Ювілейний, їх продуктивність та якість урожаю.

Методи досліджень. Використані наступні методи: польовий - для спостереження за ростом і розвитком рослин та формуванням елементів структури врожаю, фенологічних спостережень та біометричних вимірювань; лабораторний - біотестування для встановлення особливостей фізіологічної активності досліджуваних препаратів; фізіолого-біохімічний - для визначення сумарного вмісту хлорофілів у листках; лабораторно-хімічний - для визначення якісних показників зерна озимої пшениці (вмісту білка, клейковини та крохмалю) і коренеплодів цукрових буряків (цукристості); математично-статистичний - для оцінки вірогідності отриманих результатів досліджень; розрахунково-порівняльний - для встановлення економічної ефективності застосування досліджуваних препаратів.

Наукова новизна одержаних результатів. Уперше отримані дані досліджень рістрегулюючої та фунгістатичної дії 18 синтетичних металокомплексних сполук на основі уротропіну та вивчена залежність їх активності від будови. За допомогою специфічних біотестів виявлено в ауксиноподібну, цитокініноподібну, ретардантну та фунгістатичну дії досліджуваних металокомплексів. Установлено, що на їх активність впливає іон металу, лігандне оточення та концентрація. Показано, що найбільш ефективними стимуляторами росту стебла та кореня проростків сільськогосподарських культур є комплекси Мангану, Кобальту та Барію.

Знайдено, що комплекси Кобальту (препарат Славутич), Мангану (препарат Кристалін) та Барію (препарат Оксамит) підвищують польову схожість, збільшують площу листкової поверхні та сумарний вміст хлорофілів у листках рослин озимої пшениці та цукрових буряків. Препарати Славутич та Кристалін, залежно від попередників та способів застосування, можуть суттєво підвищувати врожайність та якість зерна озимої пшениці. Доведено, що застосування препаратів Славутич, Кристалін та Оксамит підвищують стійкість рослин цукрових буряків проти хвороб, урожайність і цукристість коренеплодів як при інкрустації насіння, так і при додатковій обробці вегетуючих рослин. пшениця буряк сільськогосподарський металовмісний

Практичне значення одержаних результатів. Проведені дослідження дозволили встановити можливість застосування досліджуваних препаратів на посівах озимої пшениці та цукрових буряків із метою підвищення польової схожості насіння, урожайності і якості зерна озимої пшениці та коренеплодів цукрових буряків. Препарати Славутич, Кристалін та Оксамит можуть бути використані як елементи технології при вирощуванні й інших сільськогосподарських культур.

Розроблені методичні рекомендації щодо застосування досліджуваних препаратів на посівах озимої пшениці та цукрових буряків.

Особистий внесок здобувача. Дисертант самостійно опрацювала літературу за темою дисертації та оволоділа необхідними методами досліджень, виконала переважну більшість експериментальної частини роботи. Приймала безпосередню участь у підготовці матеріалів до друку в наукових виданнях. Експериментальні дані отримані значною мірою здобувачем самостійно. Аналіз та обговорення отриманих результатів здійснено спільно з науковим керівником дисертаційної роботи та висвітлено у спільних друкованих працях.

Апробація результатів дисертації. Результати роботи були представлені на Х з'їзді Українського ботанічного товариства (м. Київ-Полтава, 1997 р.), XVIII Українській конференцiї з органiчної хiмiї (м. Дніпропетровськ, 1998 р.), конференції молодих учених-ботаніків України (м. Ніжин, 1999 р.), VI Міжнародній конференції „Регуляторы роста и развития растений в биотехнологиях” (м. Москва, 2001 р.), Українській конференції „Актуальні питання органічної та елементорганічної хімії і аспекти викладання органічної хімії у вищій школі” (м. Ніжин, 2002 р.), Українській науково-практичній конференції „Природничі науки на межі століть (до 70-річчя природничо-географічного факультету)” (м. Ніжин, 2004 р.), IV Міжнародній науковій конференції „Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів” (м. Донецьк, 2005 р.) та ХІІ з'їзді Українського ботанічного товариства (м. Одеса, 2006 р.).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 7 статей (із яких 3 - у наукових фахових виданнях), 3 патенти та 8 тез доповідей.

Структура і обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, п'яти розділів, додатків, висновків та рекомендацій до впровадження. Вона викладена на 170 сторінках машинописного тексту, включає 48 таблиць, 2 рисунки та 3 додатки. Список використаних літературних джерел охоплює 251 найменування, у тому числі 21 латиницею.

Основний зміст роботи

У розділі 1 дисертаційної роботи наведено огляд літератури з впливу мікроелементів, мікродобрив та синтетичних регуляторів росту на процеси обміну рослин та їх продуктивність.

Матеріали та методи дослідження. Дослідження у лабораторних умовах проводили з використанням проростків насіння озимої пшениці, кукурудзи, томатів, огірків, гарбузів, кабачків, динь, кавунів, крес-салату, цукрового буряку та живців квасолі.

У дослідах використовували металокомплексні сполуки на основі уротропіну (гексаметилентетраміну - ГМТА) загальної формули [C₆H₁₂N₄ • (MCl₂ • L ₂)₂], що включають біометал (М: Со, Mn, Cu, Ni, Zn, Mg, Ca, Ba, Cd, Sn) та лігандне оточення (L: диметилсульфоксид (ДМСО) або диметилформамід (ДМФА), диметилацетамід (ДМАА), сульфолан (СЛ), ацетонітрил (АН), івін), які були одержані раніше (Иманакунов Б.И., 1990, Суховеев В.В., 1992).

Дослідження ауксиноподібної дії металокомплексних сполук проводилося за методикою Турецької (Турецька Р.Х., 1947) на живцях квасолі. Ретардантну дію металокомплексних сполук досліджували за методикою Найта (Knight B.E., 1969) на проростках пшениці. Цитокініноподібна дія цих сполук проводилася за методикою Міллера (Miller C.O., 1963) на насінні крес-салату. Дослідження фунгістатичної дії проводилися за методом чистих культур (Андреева Е.И., 1987). Як тест-об'єкти використані міцелії грибів Fusarium oxysporum, Helminthosporium sativum та коренеїд сходів цукрового буряка, а як контроль - поживне середовище Чапека без досліджуваної речовини.

Польові дослідження проводилися відповідно до вимог методики Соколова (Соколов А.В., 1980). Облікова площа дослідних ділянок становила 30-50 м². Енергію проростання та схожість насіння визначали на третій і п'ятий день після початку досліду в лабораторних умовах, використовуючи по 20-50 насінин у 6-кратній повторності з варіантів. Облік польової схожості виконували через 21 добу після сівби (розмір ділянки - 4 м², 10-кратна повторність). Облік густоти рослин озимої пшениці, кущистість, кількість продуктивних стебел на 1 м² - у 9-кратній повторності за методикою, описаною В.Ф. Мойсейченком і В.О. Єщенком (1985). Визначення площі листкового апарату та сумарний вміст хлорофілів а і b у листках проводили за методиками, описаними З.М. Грицаєнко, А.О. Грицаєнком та В.П. Карпенком (2003). Облік урожаю здійснювали шляхом збирання його суцільним способом і зважування. Оцінюючи якість зерна озимої пшениці, визначали натуру (ГОСТ 10840-64), масу 1000 зерен (ГОСТ 10842-89), вміст клейковини за В.Ф. Мойсейченком і В.О. Єщенком (1985) та вміст білка в зерні за Й. К'єльдалем (1883). Економічна ефективність застосування регуляторів росту визначалася за загальноприйнятими методиками на основі діючих нормативів.

Польові дослідження препаратів Славутич (комплекс Кобальту), Кристалін (комплекс Мангану) та Оксамит (комплекс Барію) щодо впливу їх на якість і врожайність цукрових буряків здійснювались у поєднанні з фітопатологічними спостереженнями. Ураження коренеїдом визначали через 10 днів після появи повних сходів, оглядаючи 100 рослин по діагоналі ділянок. Ураження вірусною жовтяницею - під час огляду посівів у липні-серпні по 100 рослин на двох середніх рядках ділянок. Ураження борошнистою росою та церкоспорозом - оглядаючи по 20 рослин на двох несуміжних рядках. Цукристість визначали при аналізі проб із 40 коренеплодів методом визначення вмісту розчинної золи за електропровідністю.

Повні схеми дослідів з використанням досліджуваних речовин, за якими їх вносили при вирощуванні озимої пшениці та цукрових буряків, подані в таблицях експериментальної частини роботи.

Вивчення впливу препаратів Славутич, Кристалін та Оксамит у польових умовах на врожайність та якість врожаю озимої пшениці і цукрових буряків проведені на Ніжинській державній сортодослідній станції протягом 2003-2006 років. Співвиконавцями програми з вивчення ефективності застосування регуляторів росту на посівах озимої пшениці у 2000-2001 роках були Генічеська (Херсонська область, м. Генічеськ) і Подільська (Тернопільська область, Гусятинський район, м. Хоростків) сільськогосподарські дослідні станції та Чернігівський інститут агропромислового виробництва (Чернігівська область, Козелецький район, с. Прогрес). Польові дослідження на врожайність та якість урожаю цукрових буряків проводилися також протягом 1996-1998 років на Тернопільській державній сільськогосподарській дослідній станції ІВМ УААН.

Погодні умови в роки досліджень для одержання сходів озимої пшениці, перезимівлі та формування врожаю мали певні відмінності як за характером розподілу опадів, так і за температурним режимом. Річні суми опадів дещо відрізнялись від їх середніх багаторічних величин. Температурний режим повітря у більшості місяців перевищував багаторічні дані. Осені упродовж років досліджень були тривалими, з помірним зволоженням, а зими - м'якими з нетривалими, але значними коливаннями температур, що призвело до поганих умов перезимівлі посівів озимої пшениці у 2005 і 2006 роках та вплинуло на врожайність.

Статистична та математична обробка результатів здійснювалася за допомогою програми STATISTICA 5.5 для Windows. Дані подані у вигляді середніх значень ± стандартна похибка середнього (М ± m). Результати урожайних даних у польових дослідженнях опрацьовували за допомогою дисперсійного аналізу з виведенням НІР.

Результати досліджень та їх обговорення

Результати лабораторних досліджень впливу металокомплексних сполук на ризогенез та рістрегулюючі процеси проростків сільськогосподарських культур.

Вивчення ауксиноподібної дії. Ауксиноподібна дія металокомплексів на основі уротропіну, ДМСО та солей біометалів була досліджена на живцях квасолі сортів Есперанто та Білозерна 361. Коренеутворююча дія металокомплексів залежала від іона металу та концентрації розчину. Так, при концентрації 10-³ м.ч. майже всі комплекси виявляли кращу коренеутворюючу дію, ніж еталон гетероауксин (ГА). Найвищу ауксиноподібну дію за даної концентрації виявив комплекс Мангану (СВ-12), який перевищив показник кількості коренів порівняно з еталоном на 87%. Це можна пояснити тим, що нестача Мангану в рослинному організмі призводить до пошкодження ферментів ауксиноксидази та пероксидази, які регулюють роботу фітогормону ауксину (Коць С.Я., 2005). Але на довжину коренів та здатність їх до розгалуження найкращий вплив виявляли комплекси Барію (СВ-16) і Кобальту (СВ-10), які перевищують дію еталону майже на 58-63% та 27-30% відповідно. Можна припустити, що ефективність дії комплексу Кобальту пов'язана із здійсненням іоном металу ферментативних функцій, що регулюють нуклеїновий обмін та реакції ізомеризації. Він також бере участь у реакціях окиснення-відновлення, стимулює цикл Кребса, позитивно впливає на дихання та енергетичний обмін (Бовыкин А.В. и др., 1991; Мусієнко М.М., 2001).

Ураховуючи активність досліджуваних комплексів, нами досліджувалася можливість застосування їх для стимуляції ростових процесів і продуктивності сільськогосподарських культур. При цьому вивчався вплив препаратів на схожість насіння та ріст вегетативної маси проростків різних сільськогосподарських культур у лабораторних та польових умовах. Для порівняння активності комплексів металів використовували насіння крес-салату, яке чутливе до препаратів із цитокініноподібною дією. Встановлено, що досліджувані преперати ефективно стимулюють проростання насіння крес-салату. Головними факторами зазначеної дії є іон металу та лігандне оточення, які входять до складу досліджуваних препаратів. Комплекси Купруму, Магнію, Мангану та Кобальту були більш ефективні, ніж Емістим. Найкращі результати показали металокомплекси, що містять у зовнішньому лігандному оточенні ДМСО, хоча досить високу стимулюючу дію виявили й сполуки, що містять сульфолан або ДМАА.

Активність дії металокомплексів на проростання насіння крес-салату залежала й від концентрації розчину. Зі зменшенням концентрації розчину комплексів від 10-² до 10-⁴ м.ч. дія досліджуваних речовин на проростання насіння зростала. Особливо чітко це виражено у комплексів Мангану, Купруму, Кобальту та Нікелю. При концентрації розчину 10-⁵ м.ч. кількість пророслого насіння зменшується.

Вивчення ретардантної дії. Для підвищення стійкості рослин до полягання злакових культур виникає необхідність затримки росту стебла. З цією метою все більшого значення набувають хімічні засоби захисту рослин ретардантної дії. Для пошуку ретардантів нами досліджувався вплив комплексів на проростки пшениці сорту Миронiвська 68. Ретардантна дія була виявлена лише у комплексу Магнію при найбільшій концентрації (10-² м.ч.). Сполука Кобальту (СВ-10) у цій концентрації пригнічує як лінійний ріст, так і масу сирої речовини стебла. Зменшення концентрації досліджуваних речовин від 10-² до 10-⁴ м.ч. сприяло збільшенню стимулюючої активності на лінійний ріст кореневої системи пшениці. Так, сполуки СВ-16 та СВ-12 виявили помітну стимулюючу дію на кореневу систему проростків у концентраціях від 10-³ до 10-⁴ м.ч. (у межах від 38 до 79%), а сполуки СВ-14 та СВ-10 - від 43 до 48% при концентрації 10-⁴ м.ч., тому зазначені комплекси можуть мати практичний інтерес для пошуку нових регуляторів росту і тому були використані для подальших досліджень.

Вивчення загальної фізіологічної дії металокомплексів. При вивченні впливу комплексів на проростання насіння сільськогосподарських культур і розвиток проростків нами досліджувались особливості їх фізіологічної дії. Такі дослідження були проведені із застосуванням металокомплексних сполук та їх складових при проростанні насіння кукурудзи, томатів, огірків, кабачків і гарбузів. Виявлена залежність стимулюючої дії комплексів від іона металу, лігандного оточення та концентрації розчину. Комплекси, які в лігандному оточенні містять диметилсульфоксид, за стимулюючою дією на рослини, як правило, перевищують дію Емістиму і можуть ефективно впливати на проростання насіння та ріст проростків зернових, овочевих і баштанних культур.

Вивчення фунгістатичної дії. Досліджена фунгістатична дія металокомплексів від іона центрального атома та лігандного оточення. Встановлено, що деякі металокомплекси можуть виявляти помірний вплив на розвиток міцелію грибів Fusarium oxysporum і Helminthosporium sativum, а також пригнічують розвиток коренеїду сходів цукрових буряків. Найбільшу фунгістатичну дію мають металокомплекси, у яких центральним атомом є Купрум, Цинк, Манган або Магній, а в лігандному оточенні - ацетонітрил або ДМСО.

Результати польових досліджень впливу металокомплексних сполук на продуктивність та якість урожаю озимої пшениці та цукрових буряків. Вплив препаратів Кристалін та Славутич на схожість, кількісні та якісні показники врожайності озимої пшениці. З метою вивчення впливу препаратів Славутич і Кристалін на продуктивність озимої пшениці були проведені дослідження на дослідному полі Ніжинської державної сортодослідної станції впродовж 2003-2006 років. Насіння перед висіванням обробляли досліджуваними хелатними сполуками з розрахунку 10 г/т (2,5 г/га). Встановлено, що польова схожість озимої пшениці суттєво залежить від попередників, сорту та мікроелемента, що входить до складу комплексу.

Застосування препаратів Славутич і Кристалін для обробки насіння істотно підвищує польову схожість озимої пшениці порівняно з контролем. Ці препарати протягом трьох років підвищували схожість насіння сорту Миронівська 67 на 6,1-16,1%, а сорту Поліська 90 - на 6,3-15,6%, що є істотним порівняно з контролем для обох сортів. Найвищою була схожість після конюшини, а найнижчою - після ярого ячменю.

Формування врожаю озимої пшениці обумовлене факторами довкілля та біологічними особливостями росту і розвитку сорту. Великого значення в цьому набуває площа листкової поверхні, яка залежить від загального розвитку надземної маси рослини, тому що більшу частину її складають листки. Нами визначалася площа листкової поверхні рослин озимої пшениці сорту Миронівська 67 при обробці насіння та обприскуванні посівів досліджуваними препаратами у фазі колосіння. Після всіх попередників найбільша площа асимілюючої поверхні листків озимої пшениці формувалася на варіантах дворазового застосування препаратів. Найменше збільшення площі листкової поверхні озимої пшениці (на 2,1 тис. м²/га - 7,2%) спостерігалося при обробці насіння препаратом Славутич після попередника ярий ячмінь. При посіві озимої пшениці після конюшини обробка насіння препаратом Кристалін збільшувала площу листкової поверхні на 5,6 тис. м²/га (17,4%) порівняно з контролем. При дворазовому застосуванні препарату Кристалін площа листкової поверхні у фазі колосіння була більшою на 7,2 тис. м²/га (22,4%) порівняно з контролем.

Продуктивність рослин озимої пшениці значною мірою залежить від асиміляційного апарату. Результати проведених нами досліджень показали, що при внесенні препаратів Славутич або Кристалін вміст хлорофілу в листках озимої пшениці у фазі колосіння значно зростав порівняно з контролем. Найвищий вміст спостерігався при застосуванні препарату Кристалін для обробки насіння та обприскування посівів. При вирощуванні культури після конюшини вміст хлорофілу складав 2,52 мг/г тканини (тобто на 21,2% вище за контроль, на 11% більше від аналогічного варіанта із застосуванням Емістиму та на 4,6% - від аналогічного варіанта застосування Славутича).

Отже, при застосуванні препаратів Славутич і Кристалін на посівах озимої пшениці спостерігалося формування більшої асимілюючої поверхні листків та зростання сумарного вмісту пігментів, що може бути однією з причин підвищення врожайності.

Нами встановлено, що препарати Славутич і Кристалін підвищують урожайність озимої пшениці (табл. 1).

Таблиця 1 Урожайність зерна озимої пшениці сорту Миронівська 67 при застосуванні препаратів Славутич і Кристалін після кукурудзи на силос, ц/га

Cереднє збільшення врожаю зерна озимої пшениці при допосівній обробці насіння препаратом Славутич за три роки порівняно з контролем складає 3,7 ц/га (12,3%), тоді як при дворазовому застосуванні - 5,5 ц/га (18,2%). Найбільш ефективно цей препарат виявив себе у 2006 році, збільшивши врожайність на 18,7% при допосівній обробці та на 20,3% - при дворазовому застосуванні.

Середнє збільшення врожаю зерна озимої пшениці при обробці насіння препаратом Кристалін за попередника кукурудза на силос за три роки порівняно з контролем складає 5,1 ц/га (16,9%), а при дворазовому застосуванні - 7,0 ц/га (23,2%).

Препарати Славутич та Кристалін аналогічно впливали і на урожайність зерна озимої пшениці сорту Поліська 90. При застосуванні препарату Кристалін для обробки насіння в усі роки досліджень істотно підвищувалася врожайність (на 4,5-6,1 ц/га). При подвійному застосуванні препаратів спостерігалося підвищення приросту врожаю зерна на 4,8-6,4 ц/га при використанні Славутича та на 6,5-6,8 ц/га - Кристаліна.

Препарати Славутич та Кристалін і за попередника конюшина істотно підвищували урожайність озимої пшениці як при обробці насіння, так і дворазовому застосуванні (табл. 2).

Таблиця 2 Урожайність зерна озимої пшениці сорту Миронівська 67 при застосуванні препаратів Славутич і Кристалін після конюшини, ц/га

Середнє збільшення врожаю зерна озимої пшениці при обробці насіння препаратом Кристалін за попередника конюшина за три роки порівняно з контролем складало 6,8 ц/га (22,0%), а при дворазовому застосуванні - 8,6 ц/га (27,8%). При застосуванні препарату Славутич після конюшини на посівах озимої пшениці сорту Поліська 90 для обробки насіння в середньому за три роки врожайність підвищувалася на 4,7 ц/га, а при дворазовому застосуванні - на 6,5 ц/га, що було істотним приростом в обох випадках. Застосування препарату Кристалін підвищувало ці показники на 6,7 та 8,4 ц/га відповідно.

Використання препаратів Славутич і Кристалін після попередника ярий ячмінь також призводило до істотного підвищення врожайності озимої пшениці сорту Миронівська 67 (табл. 3).

Таблиця 3 Урожайність зерна озимої пшениці сорту Миронівська 67 при застосуванні препаратів Славутич і Кристалін після ярого ячменю, ц/га

При застосуванні препарату Кристалін для обробки насіння спостерігалося збільшення врожайності на 4,8 ц/га у 2005 році, 5,2 ц/га - у 2006 та 5,3 ц/га - у 2004 роках. При дворазовому внесенні цього препарату приріст урожаю збільшувався на 6,7-7,0 ц/га. Препарат Кристалін істотно підвищував і врожайність озимої пшениці сорту Поліська 90 після ярого ячменю як при обробці насіння (на 5,9-7,6 ц/га), так і при дворазовому застосуванні (на 8,1-9,9 ц/га). Середнє збільшення врожайності за три роки досліджень складало 8,7 ц/га (32,5%). Найкращим попередником для озимої пшениці у розглянутих варіантах була конюшина. Більша врожайність спостерігалася при застосуванні озимої пшениці сорту Миронівська 67, ніж сорту Поліська 90. Препарат Кристалін більш ефективно впливає на підвищення врожайності озимої пшениці, ніж препарат Славутич.

Результати дослідження впливу препаратів Славутич та Кристалін на показники якості зерна (вміст білка, клейковини та крохмалю) при дворазовому застосуванні показали, що Кристалін за три роки досліджень підвищував вміст білка в насінні озимої пшениці сорту Миронівська 67 на 0,2-0,4% порівняно з контролем, вміст клейковини - на 3,9-4,2%, а вміст крохмалю - на 1,3-2,1% (табл. 4).

При вивченні впливу препаратів Славутич та Кристалін на показники якості зерна при обробці насіння в поєднанні з обприскуванням посівів озимої пшениці сорту Поліська 90 було встановлено, що вміст білка при застосуванні Кристаліну збільшувався на 1,8-2,3% порівняно з контролем, вміст крохмалю - на 1,4-1,8%, а вміст клейковини - на 4,0-4,2%. За вмістом білка (більше 14%) та клейковини (більше 28%) одержана продукція належить до класу сильного зерна, що дає можливість розширити асортимент хлібної продукції. Отже, досліджувані препарати не тільки збільшують урожайність озимої пшениці, але й сприяють підвищенню якості зерна.

Таблиця 4 Показники якості зерна озимої пшениці сорту Миронівська 67 при застосуванні препаратів Славутич і Кристалін для обробки насіння в поєднанні з обприскуванням посівів

Вплив препаратів Кристалін, Славутич і Оксамит на схожість, кількісні та якісні показники врожайності цукрових буряків. Нами встановлено, що досліджувані сполуки стимулюють процеси проростання насіння та підвищують його процент схожості. Така дія пояснюється не тільки позитивним впливом хелатних комплексів на процеси поділу клітин, а й впливом їх на збудників хвороб, якими вражене насіння та деякою мірою ґрунт. При пророщуванні насіння цукрових буряків у лабораторних умовах із використанням зазначених комплексів найкращий результат давав препарат Славутич. Він підвищував схожість насіння гібриду Ювілейний на 15,7% (з 82,7% у контролі до 98,0%), а насіння сорту Носівський - на 14,5% (з 83,1% до 97,6% відповідно). При проростанні насіння цукрових буряків у ґрунті показник підвищення схожості знаходиться в межах від 11,9% для гібриду Ювілейний до 12,2% для сорту Носівський, але загалом збільшення польової схожості насіння при застосуванні хелатних комплексів відбувається на 9,4-11,9% для гібриду Ювілейний та на 8,7-12,2% - для сорту Носівський.

Результати дворічних досліджень впливу препаратів Славутич, Кристалін та Оксамит на площу листкової поверхні рослин цукрових буряків свідчать про те, що їх застосування призводило до незначного збільшення цього показника, а це має важливе значення для росту коренеплоду і накопичення цукру. При обробці насіння зазначеними препаратами площа листків збільшувалася для сорту Носівський на 227 см²/рослину (14,3%) - при застосуванні Славутича, на 396 см²/рослину (24,9%) - Кристаліна та на 279 см²/рослину (17,6%) - при застосуванні Оксамита. Для гібрида Ювілейний ці показники збільшувалися при застосуванні Славутича на 372 см²/рослину (22,9%), Кристаліна - на 408 см²/рослину (25,1%) і Оксамита - на 387 см²/рослину (23,8%). При дворазовому застосуванні препаратів спостерігалося додаткове збільшення приросту площі листків. Так, препарат Кристалін істотно збільшував площу листків цукрових буряків гібриду Ювілейний порівняно з контролем на 672 см²/рослину (41,4%) та неістотно - порівняно зі Славутичем (на 135 см²/рослину) і з Оксамитом (на 82 см²/рослину).

Окрім кількісних показників розвитку листкового апарату велике значення мають якісні величини, а саме вміст хлорофілу в листковій пластинці. При вивченні впливу досліджуваних препаратів на сумарний вміст хлорофілу в листкових пластинках цукрових буряків у фазі змикання листків у міжряддях встановлено, що інкрустація насіння та додаткове обприскування посівів препаратами Славутич, Кристалін і Оксамит у середньому за два роки сприяли підвищенню сумарного накопичення хлорофілів у листках цукрових буряків сорту Носівський та гібриду Ювілейний. Найбільше підвищення вмісту хлорофілу у листках спостерігалося при дворазовому застосуванні препарату Кристалін на цукрових буряках сорту Носівський, який збільшував цей показник на 68,9% порівняно з контролем, тоді як Оксамит - на 64,1%, а Славутич - на 45,6%, Емістим - на 37,9%. Для гібриду Ювілейний ці показники складали 68,8%, 58,9%, 42,0% та 33,9% відповідно.

Збільшення врожайності та підвищення якості врожаю цукрових буряків можливе за умов урахування кліматичних факторів і дотримання технології вирощування, удобрення та захисту цієї культури від хвороб.

Результати польових досліджень із впливу препаратів Славутич, Кристалін та Оксамит на підвищення стійкості цукрових буряків до листкових та кореневих хвороб подано у табл. 5.

Таблиця 5 Ураження рослин цукрових буряків сорту Носівський листковими та кореневими хворобами в середньому за 2003-2006 роки

Застосування хелатних комплексів у поєднанні з іншими агротехнічними прийомами позитивно впливало на підвищення стійкості до грибкових та вірусних хвороб. Аналогічні результати були отримані і при застосуванні препаратів на посівах цукрових буряків гібриду Ювілейний. Фунгістатична дія досліджуваних препаратів може бути однією з причин підвищення врожайності та цукристості цукрових буряків.

У більшості варіантів за всі роки досліджень препарати Славутич, Кристалін та Оксамит істотно підвищували врожайність цукрових буряків. Найбільш ефективно на приріст урожайності коренеплодів цукрових буряків впливав препарат Кристалін при дворазовому застосуванні. Так, порівняно з контролем у 2003 році він становив 49 ц/га (13,3%), у 2004 - 51 ц/га (14%), у 2005 - 49 ц/га (12%) та у 2006 - 53 ц/га (15%) (табл. 6).

Таблиця 6 Урожайність цукрових буряків гібриду Ювілейний при застосуванні досліджуваних препаратів, ц/га

Середній приріст урожайності за 4 роки досліджень складав від 1,2% до 13,5% залежно від препарату та способу його застосування. При використанні насіння цукрових буряків сорту Носівський спостерігалася дещо нижча врожайність. Істотне збільшення врожайності порівняно з контролем при дворазовому застосуванні препарату Кристалін у 2003 році складало 51 ц/га (14,1%), у 2004 - 44 ц/га (13,6%), у 2005 - 41 ц/га (12,2%) та 2006 - 53 ц/га (15,5%). Залежно від препарату та способу його застосування середній приріст урожайності за 4 роки досліджень складав від 2% до 13,9%.

Застосування досліджуваних препаратів впливало також на підвищення цукристості й збору цукру. Так, застосування препарату Славутич для обробки насіння цукрових буряків гібриду Ювілейний сприяло підвищенню цукристості в середньому за чотири роки на 0,7% і збільшенню збору цукру на 3,3 ц/га (5,2%). Таке ж застосування препарату Кристалін сприяло підвищенню цукристості в середньому на 0,7%, а збору цукру - на 6,8 ц/га (11,3%). Дія препарату Оксамит при обробці насіння була на рівні дії препарату Славутич. При дворазовому застосуванні досліджуваних препаратів цукристість порівняно з контролем у середньому за чотири роки підвищувалася на 1% для препаратів Славутич і Оксамит та 1,1% - для препарату Кристалін. Порівняно з аналогічним застосуванням препарату Емістим препарати Славутич та Оксамит підвищували показник цукристості на 0,6%, а Кристалін - на 0,7%. Збір цукру порівняно з контролем зростав на 6,5 ц/га (10,8%) для препарату Славутич, на 7,7 ц/га (12,8%) - для препарату Оксамит та на 12,9 ц/га (21,5%) - для препарату Кристалін. Подібні результати цих показників були одержані і для сорту Носівський.

Таким чином, за результатами польових досліджень установлено, що зазначені металокомплекси впливають на ріст і розвиток озимої пшениці та цукрових буряків, підвищуючи продуктивність і якість вирощуваної продукції. Завдяки цьому їх можна запропонувати як нові, ефективні, екологічно безпечні регулятори росту рослин комплексної дії, що дозволить розширити асортимент вітчизняних регуляторів росту рослин.

Економічна оцінка ефективності застосування препаратів кристалін, славутич та оксамит при вирощуванні озимої пшениці та цукрових буряків

Проведення економічної оцінки ефективності застосування препаратів Славутич та Кристалін при вирощуванні озимої пшениці показало, що найбільш ефективним є препарат Кристалін при застосуванні у нормах 10 г/т насіння та 10 г/га посівів при позакореневому підживленні рослин у фазі виходу у трубку. Так, умовно чистий прибуток після конюшини та кукурудзи на силос у варіантах дворазового застосування препарату Кристалін становив відповідно 1509 і 1347 грн./га, що більше на 253 і 91 грн./га, ніж після ячменю. Найвищий рівень рентабельності при вирощуванні озимої пшениці сорту Миронівська 67 був після попередника конюшина і становив у варіанті застосування препарату Кристалін для обробки насіння та обприскування посівів 142,5%. Це більше на 16,7%, ніж після кукурудзи на силос, та на 25,2%, ніж після ячменю.

При визначенні економічної ефективності вирощування цукрових буряків спостерігається залежність її результативних показників від різних норм та способів застосування досліджуваних препаратів. Застосування препаратів Славутич, Кристалін та Оксамит сприяє отриманню додаткової продукції в ціновому вимірі на рівні 64-800 грн./га. при цьому додатковий чистий прибуток складає 61,4-790,1 грн./га, окупність додаткових витрат на внесення препаратів становить 22,5-184,6 рази, за досить високого рівня рентабельності (205,8-265,1%) за умовно чистим прибутком - 3810-4926 грн./га. Параметри величини цих показників визначалися, у першу чергу, рівнем продуктивності цукрових буряків та низькою вартістю препаратів.

Найвища окупність препаратів, як правило, спостерігалася при інкрустації насіння. Результати польових досліджень, отримані на основі чотирирічних показників при обліку продуктивності озимої пшениці та цукрових буряків, цілком узгоджуються з висновками при обчисленні економічної ефективності застосування препаратів Славутич, Кристалін та Оксамит. Економічна оцінка застосування досліджуваних регуляторів росту рослин дозволила більш об'єктивно визначити їх ефективність та зробити висновки про доцільність використання цього агротехнічного прийому при вирощуванні озимої пшениці та цукрових буряків.

Висновки

1. У дисертації представлено вирішення наукової задачі розширення асортименту сучасних регуляторів росту рослин, здатних виявляти високу ефективність при вирощуванні озимої пшениці та цукрових буряків в умовах південного Полісся України.

2. За допомогою специфічних біотестів встановлено, що досліджувані металокомплекси мають ауксиноподібну, цитокініноподібну, ретардантну або фунгістатичну дії залежно від їх будови та концентрації. Найбільш ефективними стимуляторами росту стебла та коренів проростків сільськогосподарських культур є комплекси Мангану, Кобальту та Барію.

3. Препарати Славутич і Кристалін залежно від сорту та попередника підвищували польову схожість насіння озимої пшениці на 6,1-16,1%, а цукрових буряків - на 8,7-12,2%. Найбільш ефективно на схожість насіння сорту Носівський та гібриду Ювілейний впливав препарат Славутич.

4. Препарати Славутич та Кристалін сприяють збільшенню площі листкової поверхні на 2,1-7,2 тис. м²/га (на 7,2-22,4%) і сумарного вмісту хлорофілів у листках рослин озимої пшениці у фазі колосіння до 21,2% порівняно з контролем. Найбільш ефективно на ці показники впливав препарат Кристалін при обробці насіння та обприскуванні посівів після попередника конюшина.

5. Препарати Славутич, Кристалін та Оксамит збільшують площу листкової поверхні на 227-672 см²/рослину (14,3-41,4%) та сумарний вміст хлорофілів у листках рослин цукрових буряків у фазі змикання листків у міжряддях до 68,9% порівняно з контролем.

6. Препарати Славутич та Кристалін залежно від сорту, попередників та способів застосування підвищували врожайність озимої пшениці в середньому за три роки досліджень на 12,3-32,5%. Найбільше підвищення врожайності спостерігалося при застосуванні препарату Кристалін для обробки насіння та обприскування посівів у фазі виходу у трубку після попередника ярий ячмінь на посівах озимої пшениці сорту Поліська 90.

7. Препарати Славутич та Кристалін позитивно впливають і на якість зерна озимої пшениці. Вміст білка при дворазовому застосуванні Кристаліну підвищується на 0,2-2,3%, вміст крохмалю - на 1,3-2,1%, а вміст клейковини - на 3,9-4,2% порівняно з контролем.

8. При застосуванні препаратів Славутич, Кристалін та Оксамит у середньому за чотири роки досліджень зростала стійкість рослин цукрових буряків проти грибкових та вірусних хвороб, а також залежно від сорту та способів застосування підвищувалася врожайність коренеплодів на 1,2-13,9%. Найбільший приріст урожайності спостерігався при застосуванні препарату Кристалін на цукрових буряках гібриду Ювілейний при обробці насіння та обприскуванні посівів у фазі змикання листків у рядках.

9. Досліджувані препарати в середньому за чотири роки досліджень сприяли підвищенню цукристості коренеплодів цукрових буряків (на 0,7-1,3%) та збільшенню збору цукру (на 3,3-12,9 ц/га).

10. Аналіз економічної ефективності вирощування озимої пшениці та цукрових буряків із застосуванням препаратів Славутич, Кристалін та Оксамит показав, що найвищі умовно чистий прибуток і рівень рентабельності забезпечує подвійне застосування препарату Кристалін при вирощуванні цих сільськогосподарських культур. Найвища окупність препаратів відмічалася, як правило, при інкрустації насіння.

Рекомендації до впровадження

Розроблені методичні рекомендації щодо застосування досліджуваних препаратів на основі уротропіну, диметилсульфоксиду і солі Кобальту - препарат Славутич, Мангану - препарат Кристалін і Барію - препарат Оксамит на посівах озимої пшениці та цукрових буряків. Для обробки насіння озимої пшениці рекомендована норма - 10 г/т і обприскування посівів у фазі виходу в трубку - 10 г/га. Для обробки насіння цукрових буряків рекомендована норма - 5 г на 2,5-3 посівні одиниці і обприскування посівів - 20 г/га у фазі змикання листків у рядах чи в міжряддях.

Список робіт, опублікованих за темою дисертації

1. Суховєєв В.В., Сенченко Г.Г., Приплавко С.О., Ковтун Г.О., Пономаренко С.П. Дослідження рістрегулюючої дії металокомплексних сполук на основі уротропіну на баштанних культурах // Біологічні науки і проблеми рослинництва: Зб. наук. пр. - Умань, 2003. - С. 61-65. (Закладання дослідів, обробка експериментальних даних, аналіз результатів досліджень.)

2. Суховєєв В.В., Приплавко С.О., Гой В.І. Вплив хелатних мікродобрив на продуктивність озимої пшениці в умовах півдня Полісся // Збірник наукових праць Уманського державного аграрного університету. - Умань: УДАУ, 2007. - Вип. 65. - Ч. 1: Агрономія. - С. 151-156. (Закладання дослідів, проведення значної частини досліджень, статистична обробка експериментальних даних, їх узагальнення.)

3. Суховєєв В.В., Приплавко С.О., Гой В.І. Вплив хелатних сполук на основі уротропіну на підвищення стійкості до хвороб цукрового буряку в умовах південної частини Полісся // Наукові доповіді НАУ. - 2007. - №2 (7). - Режим доступу до журн.: http://nd.nauu.kiev.ua. (Закладання дослідів, проведення досліджень, статистична обробка отриманих даних.)

4. Пат. України 29139 А, МКІ С 07 F 15/06, А 01 N 55/02. Тетрадиметилсульфоксидгексаметилентетрамінбісдихлорид металу для підвищення врожайності сільськогосподарських культур / В.В.Суховєєв, С.П.Пономаренко, С.О.Приплавко, Г.О.Ковтун. - №98010202; Заявл. 15.01.1998; Опубл. 16.10.2000. - 4 с. (Закладання дослідів, проведення досліджень, статистична обробка отриманих даних.)

5. Пат. України 29138 А, МКІ С 07 F 15/06, А 01 N 55/02. Тетрадиметилсульфоксидгексаметилентетрамінбісдихлорид металу для підвищення врожайності зернових, овочевих, баштанних та технічних культур / В.В.Суховєєв, С.П.Пономаренко, С.О.Приплавко, Г.О.Ковтун. - №98010201; Заявл. 15.01.1998; Опубл. 16.10.2000. - 4 с. (Проведення досліджень, статистична обробка отриманих даних.)

6. Пат. України 30209 А, МКІ С 07 F 15/06, А 01 N 55/02. Спосіб застосування тетрадиметилсульфоксидгексаметилентетрамінбісдихлорид кобальту (ІІ) для підвищення врожайності сільськогосподарських культур / В.В.Суховєєв, С.П.Пономаренко, С.О.Приплавко, Г.О.Ковтун. - №98010390; Заявл. 23.01.1998; Опубл. 15.11.2000. - 4 с. (Закладання дослідів, статистична обробка отриманих даних.)

7. Суховєєв В.В., Приплавко С.О., Сенченко Г.Г., Ковтун Г.О., Пономаренко С.П. Вивчення рістрегулюючої дії металокомплексних сполук на основі уротропіну на ріст та розвиток зернових культур // Фізіологічно активні речовини. - Харків: УкрФА. - 2000. - №1 (29). - С. 76-78. (Аналіз експериментальних даних та узагальнення.)

8. Суховєєв В.В., Сенченко Г.Г., Приплавко С.О., Ковтун Г.О., Пономаренко С.П. Дослідження стимулювальної дії на сільськогосподарські культури металокомплексів на основі уротропіну та ДМСО // Біополімери і клітина. - 2006. - Т.22, №1 - С. 68-74. (Проведення досліджень, аналіз експериментальних даних та узагальнення.)

9. Суховєєв В.В., Сенченко Г.Г., Приплавко С.О., Ковтун Г.О., Пономаренко С.П. Дослідження рістрегулюючої дії на овочеві культури металокомплексних сполук на основі уротропіну та ДМСО // Науковий вісник Ужгородського університету. Серія: Біологія. - Ужгород, 2006. - Вип.18. - С. 86-89. (Аналіз та узагальнення експериментальних даних.)

10. Суховєєв В.В., Приплавко С.О., Пономаренко С.П., Сенченко Г.Г., Єфименко Ю.М., Страшна В.М. Вивчення впливу металокомплексних сполук на основi уротропiну на рiст та розвиток кукурудзи // Науковi записки НДПI iм. М.В.Гоголя. - 1998. - С. 81-84. (Закладання дослідів, проведення досліджень, аналіз експериментальних даних.)

11. Суховєєв В.В., Приплавко С.О., Пономаренко С.П., Лофицька Л.М., Сенченко Г.Г. Вплив мiкроелементiв на рiст та розвиток проросткiв пшеницi // Праці Х з'їзду Українського ботанічного товариства. - Київ; Полтава, 1997. - С. 251. (Закладання дослідів, аналіз експериментальних даних.)

12. Суховєєв В.В., Приплавко С.О., Пономаренко С.П., Сенченко Г.Г., Лисенко Л.І. Вивчення залежностi рiстрегулюючої активностi уротропiнових комплексiв вiд природи органiчного лiганду та iону металу // Праці XVIII Української конференцiї з органiчної хiмiї. - Дніпропетровськ, 1998. - С. 429. (Проведення досліджень, узагальнення результатів.)

13. Приплавко С., Сенченко Г., Суховєєв В. Вивчення впливу біометалів, що входять до складу металокомплексів, на ріст і розвиток пшениці // Праці конференції молодих вчених-ботаніків України. - Ніжин, 1999. - С. 125. (Аналіз експериментальних даних та узагальнення.)

14. Суховеев В.В., Приплавко С.А., Сенченко Г.Г. Исследование зависимости рострегулирующей активности от структуры металлокомплексных соединений на основе гексаметилентетрамина // Труды VI Международной конференции „Регуляторы роста и развития растений в биотехнологиях”. - Москва, 2001. - С. 125-126. (Проведення досліджень та аналіз експериментальних даних.)

15. Суховєєв В.В., Приплавко С.О., Сенченко Г.Г., Ковтун Г.О., Пономаренко С.П. Дослідження практично-корисних властивостей металокомплексів на основі уротропіну // Праці Української конференції „Актуальні питання органічної та елементорганічної хімії і аспекти викладання органічної хімії у вищій школі”. - Ніжин, 2002. - С. 49. (Закладання дослідів, аналіз експериментальних даних.)

16. Суховєєв В.В., Приплавко С.О., Сенченко Г.Г., Білогор С.В., Суховєєв О.В., Олешко Ю.М. Дослідження коренеутворюючої дії металокомплексів на основі уротропіну // Праці науково-практичної конференції „Природничі науки на межі століть (до 70-річчя природничо-географічного факультету)”. - Ніжин, 2004. - С. 130. (Закладання дослідів, статистична обробка одержаних даних.)

17. Суховєєв В.В., Приплавко С.О., Гавій В.М. Металокомплексні сполуки - екологічно безпечні регулятори росту рослин // Праці IV Міжнародної наукової конференції „Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів”. - Донецьк, 2005. - Т.2. - С. 178-179. (Аналіз та узагальнення експериментальних досліджень.)