CC BY
146
Аллелопатическое влияние растительных остатков озимой пшеницы на прорастание семян озимого рапса
В.К. Дридигер, д.с.-х.н., профессор,
Е.Л. Попова, аспирантка, Ставропольский ГАУ
В условиях рыночного ведения хозяйства всё большее внимание привлекает озимый рапс, что обусловлено его высокой рентабельностью и востребованностью на внутреннем и внешнем рынках. В Ставропольском крае площади посева этой культуры за последние 5 лет выросли
на 42% и в настоящее время составляют более 130 тыс. га.
Согласно рекомендациям научных учреждений, озимый рапс размещают в севообороте после озимой пшеницы с обязательной отвальной обработкой почвы и последующими поверхностными обработками для выравнивания поверхности поля и сохранения влаги в почве с целью получения всходов [1]. Однако такая си-
стема обработки почвы является самой затратной, что отрицательно сказывается на себестоимости производимой продукции и экономической эффективности возделывания культуры.
Многочисленные попытки научных учреждений и практиков перейти на мелкие и поверхностные обработки почвы под озимый рапс успеха не имели. Так, в исследованиях В.М. Пенчукова с коллегами, проведённых в Ставропольском НИИСХ и Армавирской опытной станции ВНИИМК, замена вспашки на мелкую поверхностную обработку дисковыми орудиями приводила к снижению урожайности озимого рапса [2].
В опытах ВНИИ масличных культур урожайность озимого рапса после отвальной вспашки составила 30,8, а при поверхностной обработке дисковыми орудиями — 26,1 ц/га, или на 4,7 ц/га (15,3%) меньше, что математически достоверно во все годы исследований [3].
Преимущество отвальной вспашки исследователи в обоих случаях объясняют лучшей разделкой поверхности поля и большим накоплением влаги, особенно в годы с выпадающими осадками во время подготовки почвы под посев рапса, что обеспечивает дружное появление всходов, дальнейший рост и развитие растений и соответственно повышение урожайности по сравнению с поверхностными обработками почвы.
В то же время в засушливые годы, когда после уборки озимой пшеницы и до посева рапса не выпадают осадки, эти же исследователи рекомендуют почву не пахать, а обработать в 2 следа дисковыми орудиями на глубину 6—8 см. Обосновывается этот агроприём тем, что в поверхностно обработанной почве в условиях засухи сохраняется больше влаги, чем после вспашки, и это опять же положительно сказывается на урожайности озимого рапса. При этом до посева озимого рапса рекомендуется удалить с поля растительные остатки озимой пшеницы.
Следует сказать, что в странах, где широко распространена нулевая система земледелия без обработки почвы (No-till) озимый рапс не сеют, хотя почвенно-климатические условия вполне для него приемлемы. Так, в Аргентине основное место среди полевых культур (до 70% посевных площадей) занимает соя, а оставшаяся площадь отводится под озимую пшеницу, кукурузу, подсолнечник и зерновое сорго.
Попытки сеять озимый рапс после озимой пшеницы (другого места для рапса в севообороте нет) в Аргентине были, но они не увенчались успехом. Объяснений причин этого ни в литературе, ни в частных беседах учёные и фермеры не дают. Они говорят, что их устраивает соя, т.к. её сеют весной как основную культуру севооборота и пожнивно после уборки озимой пшеницы. В основном посеве получают до 40, в
промежуточном — до 20—25 ц/га и более соевых бобов. Тем более что спрос и цены на сою и продукты её переработки в мире не снижаются, а, наоборот, из года в год возрастают.
В наших исследованиях, проводимых на выщелоченных чернозёмах опытной станции Ставропольского ГАУ, посев озимого рапса по нулевой технологии прямо в стерню и растительные остатки озимой пшеницы приводил к снижению полевой всхожести семян, более слабому росту растений, особенно в начальный период вегетации, что приводило к худшей их перезимовке и снижению урожайности семян по сравнению с традиционной отвальной обработкой почвы под посев этой культуры.
Как известно, рост и развитие растений зависит не только от их биологических особенностей, но и от условий внешней среды. Одним из таких условий является явление ал-лелопатии, которое Э. Райе рассматривает как прямое, непосредственное влияние выделений (метаболитов, экскретов, фитонцидов и т.п.) одного организма или его остатков (например, растения или микроорганизмов) на другое [4]. По сообщению Н.М. Матвеева, аллелопатия может вызывать как угнетение, так и стимуляцию роста и развития культурных растений [5]. Так, в исследованиях Е.Ф. Семеновой с коллегами для льна масличного тимофеевка луговая являлась агрессивной культурой и снижала число взошедших и нормально развитых растений на 26%, тогда как чечевица обладала стимулирующим эффектом и увеличивала этот показатель на 10% по сравнению с контролем [6].
В связи с этим целью данного исследования являлось изучение аллелопатического влияния растительных остатков озимой пшеницы на энергию прорастания, всхожесть и темпы роста проростков озимого рапса.
Материалы и методы. Оценку аллелопатиче-ской активности проводили методом А.П. Ста-ценко, который предусматривает проращивание в чашках Петри семян изучаемого вида растений с последующим вычислением процента всхожести как косвенного показателя степени аллелопатического воздействия [7]. Для этого 100 г измельчённых растительных остатков озимой пшеницы настаивали 24 часа при комнатной температуре в 1 л воды. Полученный настой смешивали с дистиллированной водой в соотношении, обеспечивающем концентрацию настоя согласно схеме опытов.
В полученных растворах замачивали фильтровальную бумагу, на которую в чашках Петри раскладывали по 100 семян озимого рапса сорта Дракон. Наблюдения за энергией прорастания, всхожестью семян и длиной корешков озимого рапса проводили в течение 11 сут. по общепринятым методикам. Было проведено две серии
опытов по три закладки опыта в каждой. По-вторность опытов четырёхкратная.
Результаты исследований. В первой серии опытов концентрация настоя из растительных остатков озимой пшеницы в растворе составляла 0, 25, 50, 75 и 100%. Следует сказать, что по мере увеличения концентрации настоя раствор приобретал всё более насыщенный жёлтый цвет.
По градации аллелопатического взаимодействия, предложенной Е.Ф. Семеновой [8], уже на третий день при определении энергии прорастания семян наблюдалось сильное (от 34 до 43%) ингибирование процесса прорастания семян озимого рапса при всех изученных концентрациях настоя из растительных остатков озимой пшеницы (табл. 1).
На 7-й день всхожесть семян рапса под воздействием настоя снизилась на 64—80%, что соответствует очень сильному аллелопатическому воздействию. Это же наблюдалось и на 11-й день наблюдений.
Настой из растительных остатков озимой пшеницы оказал влияние на рост и развитие первичных корешков и проростков. На 7-й день наблюдений нормальное развитие проростки семян озимого рапса с образованием небольшого стебелька и появлением семядольных листьев получили на контрольном варианте. На остальных вариантах семена только проросли, а образование стебельков и первых семядольных листочков наблюдалось у отдельных проростков, которые были развиты значительно хуже, чем на контроле.
На 11-й день наблюдений нормальное развитие проростков наблюдалось и при концентрации настоя 25%, где раствор состоял из 30 мл воды и
10 мл настоя. При более высокой концентрации настоя растительных остатков озимой пшеницы практически полностью ингибировалось развитие проростков озимого рапса. Часть семян начала плесневеть.
Следовательно, при концентрации настоя растительных остатков озимой пшеницы 25% и выше наблюдается очень сильное аллелопатическое ингибирующее влияние на прорастание семян, рост корешка и развитие проростков озимого рапса. Чтобы определить пределы концентрации настоя, при которых влияние растительных остатков озимой пшеницы на всхожесть семян, рост и развитие проростков озимого рапса не является пагубным, нами проведена вторая серия опытов с концентрацией настоя 0, 5, 10, 15 и 20%.
Ингибирование процесса прорастания семян озимого рапса наблюдалось уже на 3-й день, когда количество проросших семян снижалось с 43% на контроле до 18% при 20-процентной концентрации настоя (табл. 2).
На 7-й и 11-й день разница во всхожести семян с увеличением концентрации настоя ещё больше возросла и составила между контрольным вариантом и 20-процентной концентрацией — 43 и 41%. Тем не менее аллелопатическое воздействие 5-процентного настоя растительных остатков озимой пшеницы на прорастание семян озимого рапса классифицируется как очень слабое (снижение всхожести до 5%), при концентрации 10% - слабое (5-10%), 15% - среднее (11-25%) и 20% как сильное (26-50%).
Растительные остатки озимой пшеницы сдерживали также первоначальный рост проростков и корней озимого рапса. На 7-й день
1. Аллелопатическое влияние послеуборочных остатков озимой пшеницы на прорастание семян озимого рапса (среднее по трём закладкам опыта)
Концентрация настоя из соломы, %
Проросло семян, %
Снижение всхожести, %
3-й
день
7-й
11-й
3-й
7-й
11-й
0
25 50 75 100
45 11 7 5 2
95 31 26 21 15
95 33 26 23 16
34 38 40 43
64 69 74
62 69 72 79
Концентрация настоя соломы, % Проросло семян, % Снижение всхожести, %
день
3-й 7-й 11-й 3-й 7-й 11-й
0 5 10 15 20 43 41 36 25 18 94 90 86 76 51 94 91 87 78 53 2 7 18 25 4 8 18 43 3 7 16 41
2. Аллелопатическое влияние послеуборочных остатков озимой пшеницы на прорастание семян озимого рапса (среднее по трём закладкам опыта)
3. Аллелопатическое влияние растительных остатков озимой пшеницы на развитие проростков озимого рапса (среднее по трём закладкам опыта)
Концентрация настоя соломы, % Проростков с листочками, % Длина, мм
стебелёк корешок
день
7-й 11-й 7-й 11-й 7-й 11-й
0 100 100 37,0 46,4 23,0 27,8
5 99 100 35,3 44,2 20,3 22,3
10 89 91 30,4 39,1 18,1 19,7
15 84 86 24,6 33,7 14,2 17,1
20 74 82 22,4 31,1 10,4 11,8
на контроле и 5-процентной концентрации настоя практически все проростки образовали семядольные листочки зелёного цвета с длиной стебелька 37,0 и 35,3, длиной корешка 22,3 и 27,8 мм (табл. 3).
При концентрации раствора, состоящего из 6 мл настоя и 36 мл воды (15%), семядольные листочки образовали 89% проростков светло-жёлтой окраски и некоторые семена начали плесневеть. При концентрации 20% значительно меньше проростков имели семядольные листочки светло-жёлтого цвета, наблюдалось плесневение семян и неприятный запах.
На 11-й день наблюдений ингибирующее воздействие растительных остатков при 15- и 20-процентной концентрации настоя стало ещё большим — усилилось плесневение семян и появился резкий неприятный запах. При меньшей концентрации раствора, особенно 5%, первоначальное развитие проростков и корешков было близко к контролю, где семена посеяны в дисцилированную воду.
Таким образом, можно заключить, что растительные остатки озимой пшеницы ингибируют прорастание семян и первоначальный рост проростков озимого рапса при любом количестве их присутствия в растворе питательной среды. Только при концентрации настоя 5 и 10% наблюдается очень слабое и слабое аллелопати-ческое воздействие, а при концентрации 20% и выше — сильное и очень сильное.
Снижение урожайности озимого рапса в вышеописанных исследованиях [2, 3] при минимальной обработке почвы с оставлением на её поверхности растительных остатков озимой
пшеницы в годы с большим количеством осадков во время подготовки почвы и посева можно объяснить вымыванием из соломы аллелопатических веществ, которые, попадая в почву, отрицательно воздействовали на полевую всхожесть, рост, развитие и соответственно урожайность растений. В такие годы более урожайны посевы озимого рапса после отвальной обработки почвы.
В засушливые годы промывания растительных остатков озимой пшеницы не происходило и не наблюдалось их отрицательного аллелопатиче-ского воздействия на растения озимого рапса, поэтому преимущество по урожайности имели посевы по минимальной обработке почвы.
Литература
1. Дридигер В.К., Гурьев Е.Ю. Пути повышения семенной продуктивности озимого рапса на Ставрополье // Научное обеспечение отрасли рапсосеяния и пути реализации биологического потенциала рапса: науч. докл. на межд. коорд. совещ. во ВНИПТИ рапса 18-20 июля 2000 г. Липецк, 2000. С. 136-137.
2. Пенчуков В.М., Зайцев Н.И., Фролова И.Н. Обработка почвы под озимый рапс // Земледелие. 2012. № 2. С. 26-28.
3. Бушнев А.С. Влияние способов основной обработки почвы на продуктивность звена зернопропашного севооборота рапс озимый - пшеница озимая // Масличные культуры: науч.-техн. бюл. ВНИИМК. Краснодар: ВНИИМК, 2011. Вып. 1 (146-147). С. 77-82.
4. Райе Э. Аллелопатия. М.: Мир, 1978. 392 с.
5. Матвеев Н.М. Аллелопатия как фактор экологической среды. Самара: Самарское кн. изд-во, 1994. 204 с.
6. Семенова Е.Ф., Преснякова Е.В., Морозкина Н.А., Фадеева Т.М. Аллелопатическая оценка льна культурного Linum usitatissimum L. // Масличные культуры: науч.-техн. бюл. ВНИИ масличных культур.Краснодар: ВНИИМК, 2011. Вып. 1 (146-147). С. 43-49.
7. Стаценко А.П., Тимошкин О.А., Галиуллин А.А. Способ оценки аллелопатической активности / Патент РФ на изобретение № 2131654, 1999.
8. Семенова Е.Ф., Смирнов А.А., Фадеева Т.М. и др. Алле-лопатия как фактор биотестирования культур в севооборотах со льном // Достижения науки и техники в АПК. 2008. № 3. С. 24-25.
