Влияние стимуляторов роста нового поколения на урожайность, структуру урожая и качество зерна люпина белого

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние стимуляторов роста нового поколения на урожайность, структуру урожая и качество зерна люпина белого

Г.Л. Яговенко

В. Яговенко

Пигарева

Трошина

Н.В. Мисникова

Аннотация

Актуальность. Потребность животноводства в улучшении кормовой базы стимулирует интерес к поиску новых источников высококачественного белка. Одним из таких источников является люпин белый. По содержанию белка в зерне (35-45 %) эта культура приравнивается к сое. Урожайность люпина белого достаточно высока - 4,0-6,0 т/га, но не всегда стабильна по годам выращивания, поэтому, наряду с селекционным улучшением культуры, большое значение приобретает разработка приемов, обеспечивающих стабильность урожайности. Повышение продуктивности зернобобовых за счет использования биологических регуляторов роста, предполагающих не только экологическую чистоту, но и снижение энергетических затрат, является актуальным. Объект. Объектами исследований являются сорта люпина белого, различающиеся по темпам роста, стимуляторы роста: Циркон, Витазим, Фитактив Вита, Зеребра Агро. Материалы и методы. Исследования проводились в 2019-2020 годах на опытном поле ВНИИ люпина - филиала ФГБНУ ФНЦ "ВИК им. В.Р. Вильямса", в почвенно-климатических условиях юго-западной части Нечерноземной зоны. Закладка опытов, сопутствующие наблюдения осуществлялись по Б.А. Доспехову. Биохимическая оценка материала проводилась по общепринятым методикам биохимического исследования. Результаты и выводы. В годы исследований изучаемые препараты вызывали направленную регуляцию развития растений люпина белого сортов Пилигрим и Алый парус, повышали функциональную активность их органов, что способствовало увеличению потенциала и хозяйственной эффективности продукционного процесса. Положительное влияние стимуляторов роста Циркон, Витазим, Фитактив Вита, Зеребра Агро на рост и развитие листовой поверхности, функциональную активность фотосинтетического аппарата растений сортов люпина белого Пилигрим и Алый парус способствовало более высокому уровню обеспеченности растений ассимилятами и создавало предпосылки для формирования повышенной урожайности культуры. Обработки по вегетации растений стимуляторами роста на фоне монофосфата калия увеличивали урожайность семян изучаемых сортов. У сорта Пилигрим наибольшая прибавка отмечалась в варианте с использованием Циркона - 8,8 % по отношению к контролю-фону, несколько ниже при применении Витазима и Фитактива Вита - 7,3 и 7,6 %. Максимальное повышение урожайности семян у сорта Алый парус обеспечивали препараты Витазим и Циркон соответственно на 19,1 и 17,2 % относительно контроля - фона. Стимуляторы роста не снижали качества полученного зерна. Применение стимуляторов роста по вегетации на фоне монофосфата калия окупало затраты и давало прибыль.

Ключевые слова: люпин белый, стимуляторы роста растений, фотосинтез люпина, урожайность люпина белого.

Введение

Одной из основных проблем отечественного сельского хозяйства является дефицит кормового белка. Это связано со структурной нехваткой в севооборотах высокобелковых культур. В условиях Российской Федерации ведущая роль в решении этого вопроса принадлежит зернобобовым культурам. В настоящее время в мире известны только две культуры, которые в полной мере отвечают требованиям современного интенсивного животноводства по количеству и качеству белка в зерне - соя и люпин. Исследованиями ВНИИ люпина и других научных учреждений показано, что использование зерна люпина как белковой добавки весьма эффективно в кормлении разных видов сельскохозяйственных животных и птицы [8]. Среди культивируемых видов люпина все большее значение приобретает люпин белый. По содержанию белка в зерне (35-45 %) эта культура приравнивается к сое. Современные сорта люпина белого содержат в семенах более 40,0 % белка, сбалансированного по аминокислотному составу, в зеленой массе - до 23,0 %. Белый люпин является хорошим источником жира (10-12 %).Урожайность этой культуры достаточно высока - 4,0-6,0 т/га, но не всегда стабильна по годам выращивания, поэтому, наряду с селекционным улучшением культуры, большое значение приобретает разработка приемов, обеспечивающих стабильность урожайности [9]. Дальнейшее значительное повышение продуктивности люпина связывают с разработкой технологических приемов, включающих регуляцию процессов формирования продуктивности с помощью стимуляторов роста [11].

Для получения высоких и устойчивых урожаев люпина, наряду с применением эффективных средств защиты растений от болезней и вредителей, важное место стали занимать регуляторы роста. Они позволяют усиливать или ослаблять признаки и свойства растений в пределах нормы реакции, определяемой генотипом [7]. Любые химические средства интенсификации независимо от направления их использования, будь то гербициды, протравители или фунгициды, значительно снижают ростовые процессы у люпина, так как эта культура является высокочувствительной по отношению к химическим препаратам [2]. Снять или уменьшить вредоносность пестицидов на культуру можно путем применения комплексных стимуляторов роста, физиологически активных веществ и микроудобрений, оптимизируя метаболизм растений, начиная с самого раннего гетеротрофного периода питания. Результат их применения приводит к видимым изменениям в росте и развитии растений, так как они оказывают широкий спектр воздействия на растения: ускоряют созревание, увеличивают продуктивность и улучшают качество урожая культур, а также снижают отрицательное влияние неблагоприятных факторов внешней среды [10]. Самым распространенным и дешевым способом повышения адаптационных свойств культуры является использование для защиты семян и растений стимуляторов роста, микроэлементов и аминокислот [4, 5]. Низкие нормы расхода этих препаратов и возможность управления процессами метаболизма растений определяют перспективность более широкого их применения в сельском хозяйстве [6].

Повышение продуктивности зернобобовых за счет использования биологических регуляторов роста, которые обеспечивают не только экологическую чистоту, но и снижение энергетических затрат, является актуальным в производстве. При оценке эффективности применения регуляторов роста необходимо установить количественные показатели и качественные характеристики приемов, а также соизмерить стоимость с дополнительными затратами, необходимыми для его проведения [3].

Существует острая необходимость расширения поиска эффективных комплексных стимуляторов роста для люпина белого с учетом сортовой отзывчивости, так как действие таких препаратов на этом виде исследованы недостаточно, их изучение позволит внести вклад в разработку теоретических основ регуляции роста и развития люпина. Данные о возможной и реально получаемой величине урожая, о том, насколько полно используются потенциальные возможности каждого вида культурных растений, необходимы для разработки технологии возделывания растений [1]. люпин стимулятор листовой

Цель исследований - сравнительное изучение действия комплексных стимуляторов роста нового поколения на формирование урожайности, качество зерна люпина белого для разработки новых технологических приемов возделывания.

Материалы и методы. Исследования проводились в 2019-2020 годах на опытном поле ВНИИ люпина - филиала ФГБНУ ФНЦ "ВИК им. В.Р. Вильямса" в почвенно-климатических условиях юго-западной части Нечерноземной зоны. Почва опытного участка серая лесная легкосуглинистая. Закладка полевого опыта осуществлялась по Б.А. Доспехову (1985). Посев ручной. Площадь делянки - 10 м ², норма высева - 1,0 млн всх. семян на 1 га. Повторность 4-х кратная. Размещение делянок систематическое. Схема опытов представлена в таблице 1. Материалом исследований служили сорта люпина белого с разными темпами роста: раннеспелый сорт Пилигрим и позднеспелый Алый парус. Изучались следующие стимуляторы роста: Циркон, Витазим, Фитактив Вита, Зеребра Агро.

Таблица 1 - Схема опыта

Состав стимуляторов: Циркон - действующее вещество (д.в.) 0,1 г/л смесь гидроксикоричных кислот; Витазим - триаконтанол, брассиностероиды, кинетин, биотин, ниацин, тиамин, рибофлавин, кобаламин, порфирины, гликозиды, аминокислоты, цитозин, гуанин, индолилуксусная кислота, гиббереллиновая кислота, галловая кислота, глюкуроновая кислота, фолиевая кислота, пантотеновая кислота, салициловая кислота и салицилаты, ферменты, К ₂О - 0,8 %, Cu - 0,007 %, Zn - 0,006 %, Fe - 0,2 %; Зеребра Агро, ВР - 500 мг/л коллоидное серебро + 100 мг/л полигексаметиленбигуанид гидрохлорида; Фитактив Вита (водорастворимый концентрат) - N - 70,8 г/л, Р ₂О ₅ - 3,5 г/л, К ₂О -

57,2 г/л, Mg - 3,2 г/л, Fe - 45 мг/л, Zn - 16 мг/л, Cu - 5 мг/л, Mn - 65 мг/л, Мо - 5 мг/л, B - 85 мг/л, I - 5 мг/л, Co - 5 мг/л, 2-этил-индол-3-и-пропилено-3,61,2фуллерен - 50 мг/л, 4индолил-3-масляная кислота-10 мг/л, никотиновая кислота - 40 мг/л, глицин - 40 мг/л, тиамин - 40 мг/л). Характер влияния стимуляторов роста и развития зависит от фона минерального питания, поэтому они применялись на фоне монофосфата калия (К ₂О - 28 %, Р 2О 5 - 23 %) (2,0 г/л).

Опрыскивания вегетирующих растений проводили в фазы: 2 - 3 пары настоящих листьев и бутонизации, в дозах, указанных в схеме опыта. Перед посевом семена обрабатывали препаратом Витарос (2 л/т). В период вегетации (начало бутонизации, бобообразования) проводились обработки фунгицидами Ракурс (0,4 л/га), Спирит (0,7 л/га).

Фотосинтетические показатели определяли по методикам, изложенным в работах А.А. Ничипоровича (1970). Определение белка - методом Кьельдаля (Ермаков А.И., 1984), алкалоидов - колориметрическим методом Терехова в модификации ВНИИ люпина (Методические рекомендации, Брянск, 2012).

Метеорологические условия в годы проведения исследований (2019, 2020 гг.) отличались от среднемноголетних показателей по температурному режиму и по количеству осадков. Сумма активных температур за период вегетации люпина белого превышала среднемноголетнюю: в 2019 - на 189,9 °С, в 2020 - на 97,0 °С. Количество осадков в 2019 году (ГТК - 1,21) отставало от нормы на 22,6 %. В 2020 году (ГТК - 2,05) сумма выпавших осадков в период вегетации превышала среднемноголетнее значение на 11,8 %. В годы исследований периоды с обильными осадками (ГТК - 3,90; 5,95) чередовались периодами с минимальным количеством (ГТК - 0,06; 0,08; 0,10). Различные метеоусловия в годы исследований дали возможность более объективной оценке эффективности применения стимуляторов роста на люпине белом.

Результаты и обсуждение. В годы исследований продолжительность вегетационного и межфазных периодов, главным образом, определялись генотипическими особенностями сортов и метеорологическими условиями вегетационного периода. Появление всходов люпина белого и их "дружность" во многом зависели от температуры и влажности почвы на глубине заделки семян. В 2019 году период "посев - всходы" составил у сорта Пилигрим 18 дней, в 2020 - 12 дней, у сорта Алый парус соответственно 20 и 13 дней. Изучаемые препараты не оказали заметного влияния на длину межфазных периодов развития растений изучаемых сортов, она полностью зависела от воднотемпературного режима. Вегетационный период у сорта Пилигрим в среднем составил 100 дней, сорта Алый парус - 115 дней.

Линейный рост главного побега люпина белого завершился к периоду бобообразования, а к фазе сизо-блестящего боба высота растений люпина белого была максимальной (таблица 2).

Таблица 2 - Влияние регуляторов роста на фотосинтетическую деятельность люпина белого (период "всходы - сизо-блестящий боб"), 2019-2020 гг.

Высота растений позднеспелого сорта Алый парус к фазе сизо-блестящего боба на

23,6 % (19,3 см) превышала высоту растений сорта Пилигрим. Применение стимуляторов роста обеспечивало увеличение этого показателя у растений обоих сортов. У сорта Пилигрим максимальное значение признака отмечено при использовании Витазима, на 5,2 % выше, чем в контроле - фоне. У сорта Алый парус более других оказывал положительное влияние на высоту Фитактив Вита, превышение над фоном составляло 4,0 %. Очевидно в этих вариантах происходило усиление процессов метаболизма и, как следствие, большее поступление пластических веществ в растения обеспечивало их рост.

Ведущая роль в получении высоких урожаев принадлежит фотосинтезу и его продуктивности, которая, прежде всего, определяется размерами листьев. Применяемые препараты в годы исследований стимулировали увеличение ассимиляционной поверхности растений люпина. Как показывают данные таблицы 2, в среднем рост площади листьев в вариантах опыта по отношению к фону у сорта Пилигрим составил 20,0 %, у сорта Алый парус - 21,8 %. У раннеспелого сорта максимальными значениями характеризовались варианты с использованием Циркона и Витазима, соответственно на 27,6 и 22,2 % выше фона. У позднеспелого - варианты с Цирконом и Фитактивом Вита, превышение над фоном составило соответственно 28,9 и 27,1 %. Фотосинтетическую работу листьев характеризуют показатели фотосинтетического потенциала (ФП) и чистой продуктивности фотосинтеза (ЧПФ).

У изучаемых сортов прослеживалась четкая тенденция увеличения ФП после применения комплексных стимуляторов роста. У сорта Пилигрим максимальными значениями этого показателя отличались варианты с Цирконом (на 9,6 % выше контроля - фона) и Витазимом (на 8,8 % выше контроля - фона), у сорта Алый парус - с Цирконом (на 7,3 % выше контроля - фона) и Фитактивом Вита (10,3 % выше контроля - фона). В среднем за годы исследований при применении физиологически активных веществ происходило увеличение ЧПФ. Увеличения ЧПФ в вариантах опыта свидетельствует об активации фотосинтетической деятельности растений, обработанных регуляторами роста.

Чем активнее проходят процессы фотосинтеза, тем эффективнее они снабжают ассимилятами формирующиеся семена. Об этом свидетельствует корреляционный анализ, который позволил установить связь между ФП и урожайностью зерна, а также между ЧПФ и урожайностью зерна изучаемых сортов люпина. Сила этой связи определялась у сорта Пилигрим коэффициентами r = 0,75 и r = 0,83 соответственно, у сорта Алый парус - r = 0,82 и r = 0,62.

Для оценки плодопродуктивности определяли потенциал плодообразования и его реализацию как отношение числа плодов к числу цветков на растении, выраженное в процентах [1]. В процессе генеративного развития в годы исследований растения изучаемых сортов люпина белого сформировали следующее количество цветков: Пилигрим - от 23,8 до 27,7 штук, Алый парус - от 24,6 до 27,4 цветков (таблица 3). На реализацию потенциала продуктивности большое влияние оказывают биологические особенности культуры и условия выращивания. Часть цветков и часть завязавшихся на растениях бобов на последующих этапах развития редуцировались. Это является одной из основных проблем, сдерживающих рост потенциала урожайности не только люпина, но и многих бобовых культур. Редукция генеративных органов приводит к разрыву между потенциальной и реальной продуктивностью [1].

Использование стимуляторов роста на фоне монофосфата калия практически во всех вариантах способствовало активизации процессов формирования генеративных органов на растениях сорта Пилигрим. У этого сорта по вариантам опыта количество цветков по отношению к фону увеличивалось в среднем на 7,9 %. У сорта Алый парус только в варианте с Цирконом и Фитактивом Вита отмечен рост изучаемого показателя на 4,9 %. В остальных вариантах наблюдалась тенденция снижения количества цветков на растении и, особенно, в варианте с использованием препарата Зеребра Агро.

Таблица 3 - Плодообразующий потенциал люпина белого, 2019-2020 гг.

В рассматриваемые годы у обоих сортов отмечено положительное влияние регуляторов роста на количество завязавшихся бобов. Так, у сорта Пилигрим этот признак по отношению к контролю увеличивался в варианте с Цирконом на 31,4 %, Витазимом и Фитактивом Вита на 11,4 %. У сорта Алый парус согласно перечисленному ряду - на 25,7 %; 5,7 %; 12,4 %.

Наибольший эффект на реализацию плодообразующего потенциала оказали обработки растений обоих сортов Цирконом. У сорта Пилигрим превышение над фоном в этом варианте составило 20,0 %, у сорта Алый парус - 19,9 %.

Основным критерием оценки технологического приема возделывания культуры является урожайность.

Двукратное опрыскивание растений изучаемыми препаратами на фоне монофосфата калия увеличивало урожайность семян изучаемых сортов. У сорта Пилигрим наибольшая прибавка отмечалась в варианте с использованием Циркона - 8,8 % по отношению к контролю - фону, немного ниже при применении Витазима и Фитактива Вита - 7,3 и 7,6 %. Максимальное повышение урожайности семян у сорта Алый парус обеспечивали препараты Витазим и Циркон соответственно на 19,1 и 17,2 % относительно контроля - фона (таблица 4).

Элементы структуры урожая, такие как количество бобов на растении, масса семян с растения, количество семян с растения, масса 1000 семян, имеют большое значение в реализации генетического потенциала сорта. Их реакция на действие ряда факторов может быть различной.

Таблица 4 - Влияние регуляторов роста на урожайность (т/га) семян люпина белого, 2019-2020 гг.

Характер изменения структурных элементов урожайности под действием комплексных стимуляторов роста за годы исследований проявлялся в увеличении значений этих показателей по отношению к фону. Исследования показали, что изучаемые сорта имели разный уровень продуктивности растения. Раннеспелый сорт Пилигрим формировал от 4,7 до 5,5 г семян на растении, позднеспелый Алый парус - от 6,6 до 11,8 г семян (таблица 5). Максимальную продуктивность сформировали растения обоих сортов в вариантах с обработкой Витазимом и Цирконом. У сорта Пилигрим этот признак превышал фон на 14,6 и 12,5 %, у сорта Алый парус - на

28,3 % и 26,1 % соответственно. В этих же вариантах отмечено максимальное количество семян и масса 1000 семян.

Сохранность растений к уборке зависела от многих факторов, главным из которых являлось физиологическое состояние растений в течение всего периода вегетации. В среднем за годы исследований выживаемость растений была практически одинаковой: у сорта Пилигрим она находилась в пределах 82,0...89,0 %, у сорта Алый парус -

80,5.. .89,0 %. Использование изучаемого набора биологически активных веществ повышало этот показатель на 4,0. 9,3 %.

Оценка эффективности действия препаратов включала анализ их влияния на качество получаемой продукции. Для люпина основным показателем качества является содержание в зерне сырого протеина и алкалоидов. Эти компоненты подвержены колебаниям по годам выращивания. Варьирование определялось генотипом и условиями выращивания.

Таблица 5 - Элементы структуры урожая люпина белого, 2019-2020 гг.

В среднем за годы исследований содержание сырого протеина в семенах сорта Пилигрим находилось уровне - 33,9-36,2 %. У сорта Алый парус - 33,2-37,1 %. Обработки не снижали этого показателя, напротив, отмечено повышение значений данного показателя у изучаемых сортов в среднем на 2,0-4,0 % (таблица 6).

Поскольку содержание алкалоидов в семенах является важным показателям его кормовой безопасности и зависит от генотипа, почвенно-климатических условий, агротехники выращивания, то качество зерна в большей мере определяется уровнем их содержания. У обоих сортов отмечалась тенденция роста алкалоидности семян, особенно в варианте с использованием Зеребра Агро. Следует отметить, что содержание алкалоидов в зерне всех вариантов было невысоким - 0,042-0,064 %. Повышение, вызываемое стимуляторами роста, не превышало допустимого количества для кормовых сортов люпина.

Для определения наиболее эффективных стимуляторов роста в технологии выращивания люпина белого проведена экономическая оценка изучаемых вариантов. При анализе производилось сопоставление материально-денежных затрат на единицу площади изучаемой культуры (1 га) и полученного урожая в натуральном и стоимостном выражении с помощью установленной системы экономических показателей. Экономический эффект выращивания люпина белого с использованием изучаемых препаратов складывался за счет увеличения выхода продукции с 1 га, а также изменения производственных затрат на единицу площади по сравнению с контролем-фоном.

Таблица 6 - Влияние регуляторов роста на качество зерна люпина белого, 2019-2020 гг.

Анализ экономической эффективности показал, что все варианты с применением стимуляторов роста были рентабельны (таблица 7). У сорта Пилигрим наибольшая окупаемость затрат была в вариантах с опрыскиванием растений на фоне монофосфата калия препаратами Циркон - 7,11 рублей на рубль затрат и Фитактив Вита - 7,08 рублей на рубль затрат. Максимальная окупаемость затрат у сорта Алый парус отмечена в вариантах с применением Циркона - 16,9 рублей и Витазима - 9,3 рубля. Исходя из расчетов экономической эффективности можно заключить, что применение стимуляторов роста по вегетации на фоне монофосфата калия окупает затраты и дает прибыль.

Таблица 7 - Экономическая эффективность возделывания люпина белого, 2019-2020 гг.

Выводы

Применение стимуляторов роста становится одним из важных приемов в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур. В связи с этим обоснование и разработка элементов технологии их применения на каждом виде люпина и сорте важны как с теоретической, так и с практической точки зрения.

В годы исследований изучаемые препараты вызывали направленную регуляцию развития растений люпина белого сортов Пилигрим и Алый парус, повышали функциональную активность их органов, что способствовало увеличению потенциала и хозяйственной эффективности продукционного процесса. Активный рост и развитие листовой поверхности, функциональная активность фотосинтетического аппарата растений сортов люпина белого Пилигрим и Алый парус под действием стимуляторов роста Циркон, Витазим, Фитактив Вита, Зеребра Агро способствовали более высокому уровню обеспеченности растений ассимилятами и создавали предпосылки для формирования повышенной урожайности культуры. Опрыскивание вегетирующих растений регуляторами роста на фоне монофосфата калия в фазы 2-х пар настоящих листьев и бутонизации увеличивали ФП и ЧПФ растений. К фазе сизо-блестящего боба ФП по сравнению с контролем - фоном увеличивался: у сорта Пилигрим в варианте с Цирконом на 9,6 % и Витазимом - на 8,8 %, у сорта Алый парус с Цирконом - на

7,3 % и Фитактивом Вита - на 10,3 %.

Наибольший эффект на реализацию плодообразующего потенциала оказали обработки растений обоих сортов Цирконом.

Характер изменения структурных элементов урожайности под действием комплексных стимуляторов роста за годы исследований проявлялся в увеличении значений этих показателей по отношению к фону.

Двукратное опрыскивание растений стимуляторами роста на фоне монофосфата калия увеличивало урожайность семян изучаемых сортов. У сорта Пилигрим наибольшая прибавка отмечалась в варианте с использованием Циркона - 8,8 % по отношению к контролю - фону, несколько ниже при применении Витазима и Фитактива Вита - 7,3 и 7,6 %. Максимальное повышение урожайности семян у сорта Алый парус обеспечивали препараты Витазим и Циркон соответственно на 19,1 и 17,2 % относительно контроля - фона.

Стимуляторы роста не снижали качества полученного зерна. Разная степень ответного действия на обработку экзогенными регуляторами роста вегетирующих растений люпина в значительной мере определялась восприимчивостью сортов.

Все варианты с применением стимуляторов роста были рентабельны. У сорта Пилигрим наибольшая окупаемость затрат отмечена в вариантах с опрыскиванием растений на фоне монофосфата калия препаратами Циркон (7,11 рублей на рубль затрат) и Фитактив Вита (7,08 рублей), у сорта Алый парус - в вариантах с применением Циркона (16,9 рублей) и Витазима (9,3 рубля). Применение стимуляторов роста Циркон, Витазим, Фитактив Вита, Зеребра Агро по вегетации на фоне монофосфата калия окупало затраты и давало прибыль.

Библиографический список