РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ - Оптимізація продукційного процесу рослин озимої пшениці за використання регулятора росту природного походження, створеного на основі вермикомпосту

Біологічна активність препарату, створеного на основі вермикомпосту та його компонентів. Результати дослідження особливостей впливу на рослину водної витяжки біогумусу та її характеристик, встановлених шляхом специфічного біотестування, свідчать про значну фітогормональну активність водних екстрактів біогумусу. Чітка ауксинова активність спостерігалася у всіх, крім максимального, розведеннях водної витяжки біогумусу, про що свідчить суттєвий приріст довжини відрізків колеоптилів пшениці та добре виражений ризогенний ефект. При цьому ауксинова активність мала явну концентраційну залежність з максимумом при розведенні екстракту біогумусу до 4 % (об'ємних), і становила 13,3 % приросту порівняно з контролем. Максимальну цитокінінову активність (55 %) також спостерігали за тієї ж концентрації розчину. Цитокінінова активність зберігалась і при наступних розведеннях (2 і 1 % розчин) і становила 16,3 і 12,6 %, відповідно. Проведення біотесту на наявність гіберелінів також свідчить про високу гіберелінову активність водної витяжки біогумусу. При обробці розчином гіберелової кислоти ГК3 (10-5 М), приріст гіпокотилів становив 20,1 %, в той час як застосування 4 об.% водної витяжки біогумусу сприяло збільшенню приросту на 23,8 %.

Фітогормональний склад водної витяжки біогумусу. Виявлена нами висока фітогормональна активність водної витяжки біогумусу продиктувала необхідність провести кількісний і якісний аналіз її фітогормонального складу. Результати досліджень засвідчили високий вміст в екстракті гормонів стимулювальної дії, а саме ауксинів, цитокінінів і гіберелінів (табл. 1).

Виявлений високий вміст індолілоцтової та гіберелової кислот (497,86 та 100,87 нг на 1 г сухої маси біогумусу, відповідно), пов'язаний, вірогідно, з високою активністю сапрофітної мікрофлори у вермикомпості. Здатність же багатьох представників мікрофлори синтезувати фізіологічно активні речовини на сьогодні є загальновідомим фактом (Davies P. J., 2004). Вміст зеатину і зеатин-рибозиду був порівняно низький (60,02 і 40,92 нг на 1 г сухої маси біогумусу, відповідно).

Таблиця 1 Вміст фітогормонів у біогумусі

Варіанти досліду

Нг на 1 г сухої речовини

ІОК

497,86 10,5

Беатин

60,02 2,3

Зеатин-рибозид

40,92 1,9

ГК

100,87 7,4

Вміст мікроелементів у біогумусі. Результати досліджень підтвердили наявність у біогумусі таких важливих для зернових культур мікроелементів як залізо, мідь, цинк та марганець (табл. 2).

Таблиця 2 Вміст мікроелементів у біогумусі

Мікроелемент

Мас.% (на 100 г біогумусу)

Г на 1 кг біогумусу

Fe3+

0,0563

0,7679

Mn2+

0,0104

0,1419

Zn2+

0,0049

0,0668

Cu2+

0,0005

0,0068

Відомо, що елементи мінерального живлення забезпечують у рослинній клітині і структурну, і каталітичну функції. І хоч фізіологічна потреба рослин у мікроелементах порівняно невелика, все ж, як свідчать літературні дані, вермикомпост не може служити достатнім джерелом важливих мікроелементів для зернових культур, тому при створенні препаратів на основі біогумусу необхідно підвищити в них вміст мікроелементів.

Вплив екстрактів вермикомпосту на ріст озимої пшениці. В дослідах вивчали вплив як водної витяжки вермикомпосту, так і лужного гідролізату біогумусу та поєднаної дії водного і лужного екстрактів. Такий підхід зумовлений тим, що лужний гідролізат містить гумінові та фульвокислоти, які самі по собі є фізіологічно активними сполуками.

Встановлено, що водна витяжка біогумусу і лужний гідролізат здатні стимулювати проростання насіння, ріст надземної та кореневої маси паростків пшениці сорту Київська 8 (табл. 3).

Отримані результати свідчать про те, що водна витяжка біогумусу, в концентраціях 4- 1 об.%, стимулює ріст кореневої і надземної частини паростків пшениці на 14,7 - 39,7 та 18,2 - 31,8 %, відповідно. Стимулювальний вплив на паростки пшениці спостерігався також при використанні лужних гідролізатів біогумусу що, ймовірно, зумовлено наявністю у гідролізаті гумінових кислот, які впливають на інтенсивність проліферативних процесів як складової росту і розвитку рослин.

У подальшому досліджували ефективність спільної дії водних і лужних екстрактів. Для цього обидва екстракти змішували відповідно до рекомендацій Ушакова І. П. (1993). Стимулювальний ефект суміші, досліджений на трьох сортах озимої пшениці (Колумбія, Подолянка та Білоцерківська напівкарликова) при аналогічних розведеннях, був значно сильнішим за вплив компонентів, застосованих окремо (рис. 2, 3). При цьому максимальне значення приросту надземної маси паростків пшениці відмічено за обробки рослин 1 % розчином.

При визначенні приросту кореневої маси паростків досліджуваних сортів озимої пшениці найбільший приріст кореневої маси (147 і 176 %) виявлено у пшениці сорту Подолянка при застосуванні суміші у концентраціях 1,34 і 1 об'ємний відсоток, відповідно.

Таблиця 3 Вплив водних та лужних екстрактів біогумусу на ріст паростків озимої пшениці сорту Київська 8

Варіанти досліду

Маса паростка

Маса кореня

Мг

%

Мг

%

Водний екстракт

Контроль

66,0 ± 7,77

100,0

68,0 ± 7,81

100,0

Концентрація, об'ємні %:

4

87,0 ± 3,51

131,8

82,0 ± 2,01

120,6

2

84,7 ± 2,60

128,3

79,0 ± 6,24

116,2

1,34

79,3 ± 1,45

120,2

78,0 ± 7,55

114,7

1

78,0 ± 2,65

118,2

95,0 ± 9,17

139,7

Лужний екстракт

Контроль

56,05 ± 4,21

100,0

58,0 ± 2,23

100,0

Концентрація, об'ємні %:

4

57,5 ± 2,63

101,2

55,5 ± 3,64

95,7

2

60,0 ± 1,89

106,2

71,5 ± 6,32

123,3

1,34

54,5 ± 1,64

97,3

66,5 ± 5,10

114,6

1

54,7 ± 3,15

96,8

59,8 ± 7,21

103,1

Слід зазначити, що використання досліджуваних розчинів у концентраціях 4 - 1 % сприяло наростанню кореневої маси всіх досліджуваних сортів озимої пшениці у порівнянні з контрольним варіантом. Так, у сорту Колумбія величина зростання становило 76,3 - 111,6 %, а у Білоцерківської напівкарликової - 45,9 - 72,3 %.

Виявлено певну сортову специфічність впливу суміші: найчутливішим до її дії виявився сорт озимої пшениці Подолянка. Близький за величиною приріст кореневої маси спостерігався також в озимої пшениці сорту Колумбія. Найменш чутливим виявився сорт Білоцерківська напівкарликова, що можна пояснити сортовою специфікою впливу на рослини фітогормонів та комплексністю їх дії.

Адитивний ефект, який виявляє суміш екстрактів вермикомпосту, свідчить про більшу ефективність останньої порівняно з водною та лужною витяжками біогумусу, взятих окремо, з чого ми виходили у подальшій роботі.

Вплив біовітрексу на окремі фізіологічні показники рослин озимої пшениці сорту Подолянка. Враховуючи одержані нами дані щодо вмісту фітогормонів та мікроелементів, ми запропонували збагачувати екстракти біогумусу мікроелементами. У польових умовах досліджувався вплив окремих компонентів вермикомпосту, а також створеного на їх основі препарату на динаміку накопичення фотосинтезувальних пігментів і накопичення сухої маси рослин, інтенсивність фотосинтезу, особливості формування угруповання ризосферних мікроорганізмів та урожайність озимої пшениці. Вміст пігментів (хлорофілів A і B та каротиноїдів) визначали в наступні фази: кінець виходу в трубку (через 2 тижні після обробки), колосіння, цвітіння та воскової стиглості. Встановлено, що застосування всіх досліджуваних препаратів приводило до позитивних змін у динаміці накопичення пігментів у листках озимої пшениці сорту Подолянка.

У фазу колосіння істотне збільшення вмісту хлорофілу A (2,17 і 2,26 мг на г АСМ) спостерігалось у варіантах дослідів, в яких рослини оброблялися сумішшю екстрактів біогумусу та біовітрексом - 20,1 та 25,1 % до контролю. Суттєво підвищувався вміст хлорофілу B у варіантах з обробкою біовітрексом та агростимуліном - на 25 і 13,4 %, або 0,54 і 0,49 мг на г АСМ, відповідно. На подальших етапах органогенезу озимої пшениці сорту Подолянка спостерігалася тенденція до зменшення в листках рослин сумарного вмісту хлорофілу A і B, що, очевидно, було пов'язано зі старінням, а також, імовірно, внаслідок ураження фітопатогенами. Однак, цей показник залишався достовірно вищим за контрольний у варіанті із застосуванням біовітрексу як у фазу цвітіння, так і у фазу воскової стиглості.

Найбільш істотним проти контролю виявилось збільшення інтенсивності фотосинтезу у рослин озимої пшениці сорту Подолянка у фазу цвітіння у варіанті з використанням біовітрексу - 102%, або 2,89 г СО2 на 1 мг хлорофілу. Обробка іншими препаратами також приводила до його збільшення, але менш значного: у варіантах із застосуванням суміші екстрактів біогумусу, розчину мікроелементів та агростимуліну інтенсивність фотосинтезу підвищувалась відповідно на 36, 16 та 23 % (табл. 4).

Інтенсивність дихання рослин у варіантах з обробкою рослин сумішшю екстрактів біогумусу була на рівні показників контролю. При застосуванні розчину мікроелементів та агростимуліну його інтенсивність була нижчою на 12-13%, а у варіанті з обробкою рослин озимої пшениці біовітрексом - на 34% (табл. 4). Це свідчить про високий рівень асиміляції вуглекислого газу рослинами озимої пшениці та ефективне його використання при накопиченні органічної речовини. Підтвердженням цьому є збільшення сухої маси рослин та підвищення врожайності озимої пшениці.

Таблиця 4 Вплив біовітрексу та його складових на інтенсивність фотосинтезу та дихання рослин озимої пшениці сорту Подолянка у фазі цвітіння

Варіанти досліду

Істинний фотосинтез (мг поглинутого СО2 / мг хл. / год)

% до контролю

Дихання (мг виділеного СО2 / г / год)

% до контролю

Контроль

1,43 ± 0,10

100

1,3 ± 0,05

-

Обробка:

Суміш екстрактів біогумусу*

1,95 ± 0,09

136,4

1,3 ± 0,01

101

Розчин мікроелементів

1,66 ± 0,35

116,1

1,1 ± 0,10

88

Біовітрекс

2,89 ± 0,24

202,1

0,8 ± 0,20

66

Агростимулін

1,77 ± 0,39

123,8

1,1 ± 0,14

87

* Суміш водної і лужної витяжок вермикомпосту брали у співвідношенні 1:1.

Підвищення вмісту пігментів у листках та збільшення інтенсивності фотосинтезу сприяє накопиченню в них органічних речовин. У наших дослідах це проявилось у збільшенні маси надземної та кореневої частин рослин озимої пшениці.

Так, у фазах виходу в трубку, колосіння, цвітіння та воскової стиглості, маса сухої речовини надземної частини рослин у варіантах дослідів, коли рослини оброблялись досліджуваними препаратами, була в 1,1-1,5 раза вищою за цей показник у контролі, причому в усіх зазначених фазах найбільшою вона була у варіанті з обробкою біовітрексом (рис. 5А).

Обробка рослин досліджуваними препаратами, як і у випадку з накопиченням надземної маси, значно стимулювала накопичення кореневої маси (грунтовий горизонт 0 - 20 см) у всіх фазах онтогенезу (рис. 5Б).

Як відомо з літератури, фітогормони та синтетичні регулятори росту і розвитку рослин будучи застосованими для обробки бобових і злакових культур, можуть опосередковано, активуючи процеси хлоропластогенезу, фотосинтезу і, вірогідно, змінюючи об'єм та склад кореневих виділень, можуть впливати на мікробіологічні процеси у ризосфері рослин (Белоногов Д. Е., 1983, Волкогон В. В., 1998, 2005). Біовітрекс, який, зокрема, містить стимулятори росту рослин біологічного походження, а також комплекс мікроелементів, позитивно впливає на формування мікробного угруповання ризосфери озимої пшениці та процеси, з якими пов'язана метаболічна діяльність грунтової мікрофлори.

Рис. 5. Вплив рістстимулювальних препаратів на динаміку накопичення маси надземної частини (А) та кореневої маси (Б) рослин озимої пшениці сорту Подолянка (г МСР/м2). 1- контроль; 2 - суміш екстрактів біогумусу; 3 - розчин мікроелементів; 4 - біовітрекс; 5 - агростимулін.

Таким чином, отримані нами результати, показали що всі випробувані чинники здатні суттєво стимулювати зростання як загальної чисельності мікроорганізмів, так і окремих їх функціональних груп у ризосфері пшениці через два тижні після обробки рослин. Зміни чисельності та активності мікроорганізмів оптимізують перебіг окремих біологічних процесів в агроценозі (фіксація атмосферного азоту (табл. 5)) і сприяють покращенню мінерального живлення рослин, зокрема азотного і фосфорного.

Обробка рослин всіма досліджуваними препаратами статистично достовірно підвищувала врожайність озимої пшениці сорту Подолянка (табл. 6). При цьому найбільшою, порівняно з контролем, прибавка врожаю була у варіанті із застосуванням біовітрексу: 14,9 %, або 7,2 ц/га додаткової продукції.

Таблиця 5 Вплив біовітрексу та його складових на потенційну активність азотфіксації в ризосфері пшениці, нмоль С2Н4/г сухого грунту / годину

Варіанти досліду

Строки відбору зразків (по фазах розвитку рослин)

Вихід в трубку

Колосіння

Початок цвітіння

Молочна стиглість

Контроль

28,1

14,2

270,4

231,4

Суміш екстрактів біогумусу*

Не визн.

17,4

514,1

25,4

Розчин мікроелементів

Не визн.

21,6

355,2

47,5

Біовітрекс

Не визн.

21,5

942,5

29,5

Агростимулін

Не визн.

23,3

387,2

24,2

НІР0,05

5,2

114,5

7,5

*Суміш водної і лужної витяжок вермикомпосту брали у співвідношенні 1:1.

Таблиця 6 Вплив біовітрексу та його складових на продуктивність озимої пшениці сорту Подолянка (дрібноділянковий дослід)

Варіанти досліду

Кількість зерен у колосі, шт.

% до контролю

Маса 1000 зерен, г

% до контролю

Урожай-ність,

Ц/га

Прибавка

Врожаю,

Ц/га

% до контролю

Контроль

31

100,0

38,6

100,0

48,2

-

100,0

Обробка

Сумішшю екстрактів біогумусу*

35

111,7

38,3

99,3

53,4

5,2

110,9

Розчином мікро-елементів

34

109,7

39,3

101,9

53,9

5,7

111,8

Біовітрексом

35

113,5

39,0

101,2

55,4

7,2

114,9

Агро-стимуліном

35

113,4

38,6

100,2

54,7

6,6

113,6

НІР0,05

2,58

1,8

4,7

*Суміш водної і лужної витяжок вермикомпосту брали у співвідношенні 1:1.середня густота рослин - 400 шт./м2

Дані, наведені в табл. 6, свідчать про те, що прибавка врожаю на дослідних ділянках в основному забезпечувалась завдяки збільшенню кількості зерен у колосі. Цей показник у варіантах дослідів із застосуванням суміші екстрактів біогумусу, а також біовітрексу й агростимуліну був достовірно вищим за контрольні показники: збільшення кількості зерен у колосі складало відповідно 11,7; 13,5 та 13,4 %. В той же час маса 1000 зерен у дослідних варіантах перевищувала контрольний показник не більше ніж на 1,9 %.

Ефективність застосування біовітрексу та його компонентів проти основних хвороб озимої пшениці. Результати вивчення в умовах лабораторних дослідів дії суміші витяжок біогумусу на ростові параметри та ураженість паростків озимої пшениці хворобами за використання штучної інокуляції збудниками кореневих гнилей показали, що вегетативна і коренева маса паростків до 16-ї доби практично не змінюється, але суттєво зменшується проти контролю вже на 20-ту добу після зараження патогенними грибами. Обробка рослин сумішшю екстрактів біогумусу певною мірою нівелювала це зменшення, а в деяких випадках повністю знімала негативний ефект патогена (табл. 7).

Таблиця 7 Вплив суміші екстрактів біогумусу на ростові параметри паростків озимої пшениці при зараженні їх збудниками кореневих гнилей

Варіанти досліду

Маса 1 паростка, г

Маса коренів з 1 паростка, г

Не уражений

F. graminearum

B. sorokiniana

G. graminis var. tritici

Не уражений

F. graminearum

B. sorokiniana

G. graminisvar. tritici

На 16 добу

Контроль

0,096 0,004
    0,085 0,007
    0,102 0,009
    0,103 0,007
    0,131 0,010
    0,088 0,004
    0,112 0,012
    0,131 0,008

Суміш екстрактів біогумусу (1:100)
    0,102 0,008
    0,100 0,004
    0,106 0,009
    0,083 0,008
    0,098 0,010
    0,120 0,009

На 20 добу

Контроль
    0,150 0,012
    0,120 0,009
    0,130 0,008
    0,110 0,010
    0,160 0,012
    0,100 0,005
    0,140 0,009
    0,140 0,012

Суміш екстрактів біогумусу (1:100)
    0,140 0,011
    0,170 0,014
    0,120 0,009
    0,110 0,007
    0,150 0,011
    0,140 0,009

*Суміш водної і лужної витяжок вермикомпосту брали у співвідношенні 1:1.

Ефект нівелювання екстрактом біогумусу негативного впливу патогенів на розвиток рослин може бути зумовлений реакцією фітогормональної системи рослинного організму. Так, збільшення рівня стресового гормону (АБК), з одного боку, та підвищенням вмісту ІОК - з іншого, свідчать про участь цієї системи у відповіді рослини на дію патогенного чинника (рис. 6). Зокрема, результати дослідження вмісту фітогормонів у паростках двох сортів озимої пшениці, що відрізняються стійкістю до Fusarium graminearum (при інфікуванні цим патогеном), показали, що внаслідок зараження вміст ІОК, як і АБК, в проростках стійкого сорту (Колумбія) зменшується, а у сприйнятливого (Білоцерківська напівкарликова) вміст ІОК значно зростає, тоді як кількість АБК залишається на рівні контролю.

При вивченні ефективності використання біовітрексу проти основних листкових хвороб озимої пшениці в польових умовах було проведено шість обліків розвитку хвороб - септоріозу, борошнистої роси та бурої іржі. На всіх етапах органогенезу озимої пшениці серед цих хвороб найбільший розвиток мав септоріоз листя: від 1,5 % на момент обробки препаратами до 19,8 % у фазу колосіння (в контрольному варіанті).

Через 10 днів після обробки рослин сумішшю екстрактів буогумусу, розчином мікроелементів, агростимуліном і біовітрексом ступінь ураженості рослин пшениці септоріозом листя складав відповідно 3,1; 4,3 та 2,7 % і статистично достовірно відрізнявся від цього показника в контролі (6,5 %). У варіантах із застосуванням суміші екстрактів біогумусу розвиток хвороби був на рівні контролю (5,6 %). Через 20 днів після обробки (фаза язичка) спостерігалась аналогічна картина при незначній тенденції до зростання ступеня ураженості (рис. 7). На подальших етапах розвитку пшениці ефективність усіх препаратів проти септоріозу листя знижувалась (за винятком варіанту досліду із застосуванням фунгіциду Альто-супер 330 ЕС).

Рістстимулювальна дія препарату, створеного на основі вермикомпосту та мікроелементів, забезпечується за рахунок його властивостей як регулятора росту, рідкого добрива та біофунгіциду. Мікроелементи, які містить препарат, є важливими структурними складовими, які впливають на ріст та розвиток рослин, тоді як фітогормони регулюють важливі процеси метаболізму, що сприяє накопиченню сухої маси озимої пшениці. Це, в свою чергу, приводить до підвищення врожайності даної культури. Таким чином, серед досліджених препаратів найбільш ефективним виявились суміш екстрактів вермикомпосту та комплексний препарат біовітрекс, який може бути використаний як важливий елемент технології вирощування озимої пшениці.

Похожие статьи




РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ - Оптимізація продукційного процесу рослин озимої пшениці за використання регулятора росту природного походження, створеного на основі вермикомпосту

Предыдущая | Следующая