CC BY
84
УДК 633.11 «321»
ДИНАМИКА РОСТОВЫХ ПРОЦЕССОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА
Г. А. Карпова, доктор с.-х. наук, доцент
ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет», Россия, т. 8(412)54-85-16, email: gakarpova71@mail. ru
Реализация программы роста и развития на уровне целого организма индуцируется специфическими факторами физической и химической природы. В настоящее время научно обосновано и доказано, что одними из таких факторов являются регуляторы роста растений. Их воздействие может проявляться на разных уровнях регуляции морфогенеза растений. Показано, что предпосевная обработка семян и растений в период вегетации оказывает влияние на динамику ростовых процессов: объем корневой системы проса Саратовское 6 увеличивался на 20,0-55,0 %, яровой мягкой пшеницы Нива 2 - на 8,9-22,9 %, ячменя Ну-танс 642 - на 18,9-38,1 %, овса сорта Аллюр - на 10,9-45,5 %, яровой мягкой пшеницы Ту-лайковская 10 - на 1,4-21,3 %. Площадь листовой поверхности одного растения проса возрастала на 22,6-52,2 %, пшеницы Нива 2 - на 7,2-23,9 %, ячменя Нутанс 642 - на 4,1-27,4 %, пшеницы Тулайковская 10 - на 4,7-32,7 %. В период «кущение - выход в трубку» прирост сырой массы 1 растения по всем культурам в вариантах с использованием регуляторов роста превышал контрольные значения в 1,2-1,5 раза. На всех культурах отмечается максимальное увеличение изученных показателей в первую половину вегетации, что может свидетельствовать о единой системе восприятия внешнего сигнала растительным организмом и включения механизмов регуляции и управления ростом и развитием в целом.
Ключевые слова: гиббереллин, 6-БАП, Крезацин, Мелафен, Пирафен, пектин, Циркон, Рибав-Экстра, объем корневой системы, площадь листовой поверхности.
Введение.
Растение, как и любой живой организм, представляет собой сложную, саморегулирующуюся и саморазвивающуюся систему, состоящую из совокупности элементов (клеток, тканей, органов), находящихся в постоянном взаимодействии друг с другом и окружающей средой. В основе всех взаимодействий находятся процессы регуляции и управления, которые подразумевают перевод системы из одного состояния в другое путем воздействия на отдельные ее компоненты, что выражается в процессах развития растения в целом [1].
Все процессы морфогенеза растений, как формообразовательные, так и физиологические, генетически детерминированы и определены видовой и сортовой специфичностью. Однако потенциальные возможности растений проявляются не всегда в полном объеме и реализуются в ответ на воздействие факторов внешней среды (температуры, влажности, элементов минерального питания), как адаптационный ответ на сигналы извне [2].
Реализация программы роста и развития на уровне целого организма индуцируется специфическими факторами физической и химической природы как внешней, так и внутренней среды. В настоящее время научно обосновано и доказано, что одними
из таких факторов являются регуляторы роста растений. Воздействие регуляторов роста может проявляться на уровне мембранной, метаболической и генетической регуляции морфогенеза растений, что приводит к адекватным изменениям в росте и развитии [3, 4]. Однако механизмы действия различных регуляторов роста недостаточно изучены, что не дает прямой возможности прогнозирования желаемого результата.
Изучение динамики ростовых процессов, фотосинтетической активности, интенсивности минерального питания сельскохозяйственных растений при использовании регуляторов роста в конкретных условиях определенной почвенно-климатической зоны является весьма актуальным, так как является материальной основой повышения потенциальной продуктивности растений под действием изучаемых факторов [5].
Методика исследований.
Исследования по изучению влияния предпосевной обработки семян и растений регуляторами роста на динамику ростовых процессов зерновых и крупяных культур проводились на коллекционном участке и опытном поле учхоза ФГБОУ ВО Пензенский ГАУ, лабораторные исследования -на кафедре «Общая биология и биохимия» ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет» в 1997-2014 годах.
Для проведения исследований были выбраны следующие объекты: просо сорта Саратовское 6, яровая пшеница мягкая Нива 2, ячмень Нутанс 642, овес сорта Аллюр, яровая мягкая пшеница Тулайковская 10.
В качестве регуляторов роста испытывали следующие препараты: гиббереллин (ГК), 6-бензиламинопурин (6-БАП), Креза-цин, Мелафен, Пирафен, пектин, Рибав-Экстра, Циркон.
Обработку растений (просо) регуляторами роста в полевых опытах проводили в фазу трех листьев: ГК - 25 мг/л, 6-БАП - 10 мг/л, Крезацином - 5 мг/л.
При предпосевной обработке семян (пшеница, ячмень, овес) были использованы растворы следующих концентраций: Мелафен - 110-7 %; Пирафен - 110 %; пектин - 510-2 %, Крезацин 110-3 мл/л, Ри-бав-Экстра 110-4 мл/л, Циркон 410-3 мл/л.
Решение поставленных задач осуществлялось закладкой и проведением лабораторных и однофакторных полевых опытов.
Гидротермические условия в годы исследований были неоднородны. Около 60 % лет характеризовались как умеренно и достаточно влажные в период вегетации растений (ГТК - 0,9-1,5), а 40 % - как недостаточно влажные и даже очень засушливые (ГТК - 0,4-0,9). Температурные колебания и условия увлажнения оказали значительное влияние на изучаемые пока-
затели, представленные в среднем за три года исследований.
В полевых условиях в течение вегетационного периода на всех культурах изучалась динамика изменения объема корневой системы, площади листовой поверхности, динамика накопления биомассы.
Объем корневой системы определяли методом Д. А. Сабинина и И. И. Колосова [6].
Площадь одного листа растения определяли путем вычисления согласно формуле S= //4 (а1 + а2 + 0,5а3), где !- длина листа и а1, а2, а3 - его ширина в трех местах. Умножив данную величину на количество листьев на растении, получали площадь листовой поверхности одного растения.
Для определения биомассы растительный материал с каждого варианта взвешивали на аналитических весах.
Результаты исследований.
Изучение динамики ростовых процессов имеет определенное практическое значение, так как ход накопления урожая определяется изменением объемных, весовых и линейных показателей. Рост можно рассматривать с точки зрения этапности данного процесса, как первичное накопление ассимилятов (или расход имеющихся при прорастании), прирост биомассы и построение тканей и органов [7]. Таким образом, динамика формирования корневой системы, листовой поверхности и накопле-
Таблица 1
Динамика увеличения объема корневой системы 1 растения при использовании регуляторов роста, см3
Вариант Фаза вегетации
Кущение Выход в трубку Колошение (выметывание*) Молочная спелость
Просо Саратовское 6*
Контроль (обработка растений водой) 0,46 1,03 2,76 4,30
ГК 0,71 1,58 3,77 5,34
6-БАП 0,65 1,52 3,69 5,16
Крезацин 0,66 1,76 3,89 5,57
Пшеница Нива 2
Контроль (обработка семян водой) 0,48 1,51 2,28 2,46
Мелафен 0,59 1,82 2,66 2,84
Пирафен 0,56 1,73 2,52 2,68
Пектин 0,58 1,79 2,67 2,79
Ячмень Нутанс 642
Контроль (обработка семян водой) 0,40 1,25 2,78 3,04
Мелафен 0,54 1,73 3,58 3,79
Пирафен 0,51 1,66 3,41 3,71
Пектин 0,50 1,65 3,38 3,62
Пшеница Тулайковская 10
Контроль (обработка семян водой) 0,47 1,45 2,15 2,23
Мелафен 0,53 1,57 2,36 2,47
Крезацин 0,44 1,44 2,19 2,23
Рибав-Экстра 0,57 1,65 2,44 2,55
Циркон 0,44 1,48 2,22 2,26
Нива Поволжья № 4 (45) ноябрь 2017 89
ния биомассы является объективным показателем роста растений под действием изучаемых факторов.
В результате проведенных исследований на просе было установлено, что в динамике по основным фазам вегетации под действием регуляторов роста объем корневой системы одного растения увеличивался на 20,0-55,0 % (табл. 1). По степени воздействия препараты располагались в следующий ряд: Крезацин> ГК > 6-БАП. Максимальный эффект наблюдался непосредственно после обработки растений, то есть в фазу кущения, а также выхода в трубку, где превышение над контролем составило 41,0-55,0 %.
Изучение объема корневой системы растений яровой мягкой пшеницы Нива 2 показало, что наибольший эффект от обработки отмечен также в фазы кущения и выхода в трубку. При обработке Мелафе-ном и пектином изучаемый показатель возрастал на 18,5-22,9 %. Пирафен меньше чем другие регуляторы роста оказал влияние на рост корней, но при этом по всем фазам вегетации наблюдалось достоверное увеличение общего объема корневой системы одного растения - на 8,9-16,7 %.
Опыты, проведенные на ячмене сорта Нутанс 642, показали, что предпосевная обработка семян Мелафеном привела к превышению контрольных данных в раз-
ные фазы вегетации на 25,0-38,1 %. Использование Пирафена и пектина увеличивало изучаемый показатель на 22,5-32,5 % и 18,9-32,3 % соответственно.
В результате проведенных исследований на яровой мягкой пшенице Тулайков-ская 10 установлено увеличение объема корневой системы на 1,4-21,3 % под действием изучаемых факторов. По степени воздействия регуляторы роста располагались: Рибав-Экстра > Мелафен > Циркон > Крезацин.
Под действием Мелафена и пектина объем корневой системы овса сорта Аллюр увеличивался на 10,9-45,5 % по фазам вегетации. Максимальный эффект отмечен в фазы кущения и выхода в трубку.
Необходимо подчеркнуть, что при проведении исследований отмечена некоторая разница в воздействии одних и тех же регуляторов роста на разных культурах, что может быть обусловлено видоспецифично-стью ответных реакций растений и требует тщательного подбора регуляторов роста для стимуляции ростовых процессов.
Оптимизация процессов роста и их роль в повышении продуктивности сельскохозяйственных культур отмечена рядом исследователей [8-12].
Количество листьев на одном растении, а также их размеры определяют площадь листовой поверхности одного расте-
Таблица2
Динамика увеличения площади листовои поверхности 1 растения при использовании регуляторов роста, см2
Вариант Фаза вегетации
Кущение Выход в трубку Колошение (выметывание*) Молочная спелость
Просо Саратовское 6*
Контроль (обработка растений водой) 72,1 134,1 213,0 234,3
ГК 98,0 212,4 289,2 301,1
6-БАП 97,2 204,0 292,3 301,1
Крезацин 94,0 195,3 273,1 287,2
Пшеница Нива 2
Контроль (обработка семян водой) 35,67 55,57 74,31 40,51
Мелафен 44,21 66,94 87,04 44,28
Пирафен 42,71 64,82 85,41 44,16
Пектин 44,09 66,75 88,25 43,42
Ячмень Нутанс 642
Контроль (обработка семян водой) 54,02 82,15 103,11 76,01
Мелафен 66,83 104,69 121,20 80,77
Пирафен 64,18 102,81 119,98 79,11
Пектин 64,17 101,09 119,21 79,57
Пшеница Тулайковская 10
Контроль (обработка семян водой) 40,33 65,00 77,93 36,59
Мелафен 48,12 79,54 96,35 42,34
Крезацин 42,24 69,96 83,89 37,32
Рибав-Экстра 51,12 86,25 102,13 43,17
Циркон 42,69 71,93 85,31 37,67
ния в целом. Если количество листьев в большей степени генетически определено видом и сортом растения, то линейные показатели могут зависеть от влияния внешних факторов.
Ранняя индукция ростовых функций листа позволяет в более короткие сроки перейти к активному синтезу, транспорту и накоплению ассимилятов в растении, и предпосевная обработка семян, а также растений на первых этапах вегетации могут играть определенную положительную роль.
Опыты, проведенные на просе, показали, что под действием ГК происходит увеличение длины листовой пластинки, что приводит к общему возрастанию площади на 28,6-52,2 % по фазам вегетации (табл. 2). Обработка растений 6-БАП инициировала листообразование, в меньшей степени влияя на параметры листовой пластинки. Крезацин способствовал изменению параметров листа, повышая площадь листовой поверхности 1 растения на 22,6-45,5 %.
В результате проведенных исследований на яровой мягкой пшенице Нива 2 установлено, что площадь листовой поверхности одного растения возрастала за счет увеличения длины и ширины листовой пластинки, количество листьев на растении изменялось незначительно. Максимальный эффект наблюдался при использовании Мелафена и пектина, где превышение над контролем составляло 7,2-23,9 % по фазам
Динамика накопления сырой массы 1 раст
вегетации. В варианте с Пирафеном площадь листовой поверхности увеличилась по сравнению с контролем на 9,0-19,7 %.
Изучение динамики формирования листовой поверхности 1 растения ячменя показало, что максимальное развитие листового аппарата отмечено в варианте с Мелафеном. Превышение контрольных значений составляло 6,3-27,4 % по фазам развития растений. В вариантах с Пирафе-ном и пектином площадь листьев одного растения в среднем за вегетацию возрастала на 4,1-25,1 %.
Положительное влияние синтетических регуляторов роста неоднократно отмечалось в исследованиях разными авторами [13, 14, 15].
Исследования, проведенные на яровой мягкой пшенице Тулайковская 10, показали, что наиболее высокие результаты отмечались в вариантах с Мелафеном и Ри-бавом-Экстра, где превышение над контролем составляло 15,7-32,7 %. Крезацин и Циркон оказывали стимулирующее воздействие, но менее значительное.
Рост вегетативных органов тесно коррелировал с накоплением биомассы (табл. 3). В среднем за три года сырая масса одного растения проса на контроле изменялась в пределах от 2,6 г до 26,42 г, пшеницы Нива 2 - от 3,53 г до 6,19 г, ячменя - от 2,85 г до 6,49 г, пшеницы Тулайковская 10 - от 3,10 г до 5,03 г. По всем изучаемым культурам наибольший при-
Таблица 3 2
при использовании регуляторов роста, см
Вариант Фаза вегетации
Кущение Выход в трубку Колошение (выметывание*) Молочная спелость
П эосо Саратовское 6*
Контроль (обработка растений водой) 2,60 8,00 18,3 26,42
ГК 2,96 10,50 22,95 33,50
6-БАП 2,90 10,72 23,13 33,73
Крезацин 3,29 10,44 21,80 33,02
Пшеница Нива 2
Контроль (обработка семян водой) 3,53 5,09 6,19 5,14
Мелафен 4,65 6,99 7,97 5,74
Пирафен 4,50 6,69 7,77 5,46
Пектин 4,67 6,94 8,00 5,81
Ячмень Нутанс 642
Контроль (обработка семян водой) 2,85 5,46 8,93 6,49
Мелафен 3,47 7,33 11,57 8,22
Пирафен 3,35 6,97 11,12 7,85
Пектин 3,37 6,97 11,15 7,85
Пшеница Тулайковская 10
Контроль (обработка семян водой) 3,10 4,72 5,84 5,03
Мелафен 3,49 5,27 6,66 5,83
Крезацин 3,00 4,89 6,17 5,25
Рибав-Экстра 3,69 6,01 7,44 6,13
Циркон 3,04 4,99 6,27 5,26
Нива Поволжья № 4 (45) ноябрь 2017 91
рост биомассы был отмечен в период от кущения до выхода в трубку.
Важно отметить, что в период «кущение - выход в трубку» прирост сырой массы 1 растения по всем культурам в вариантах с использованием регуляторов роста превышал контрольные значения в 1,2-1,5 раза, что свидетельствует об активизации ростовых процессов именно на первых этапах развития растений. Во вторую половину вегетации темпы роста растений в опытных вариантах снижались и в некоторых соответствовали темпам роста контрольных растений.
Выводы.
Активность ростовых процессов растений изученных сельскохозяйственных культур может быть рассмотрена как прямой
отдаленный эффект при предпосевной обработке семян и растений регуляторами роста.
На всех культурах, независимо от применяемых препаратов, отмечается максимальное увеличение изученных показателей в первую половину вегетации, что может свидетельствовать о единой системе восприятия внешнего сигнала растительным организмом и включения механизмов регуляции и управления ростом и развитием в целом.
Несмотря на снижение темпов роста во вторую половину вегетации, растения формируют более мощную вегетативную сферу, создавая тем самым предпосылки для повышения их продуктивности.
Литература
1. Ковалев, В. М. Теоретические основы оптимизации формирования урожая / В. М. Ковалев. - М.: Изд-во МСХА, 1997. - 284 с.
2. Полевой, В. В. Физиология роста и развития растений / В. В. Полевой, Т. С. Саламатова. -Л.: ЛГУ, 1991. - 239 с.
3. Ермаков, И. П. Физиология растений / И. П. Ермаков. - М.: Академия, 2005. - 637 с.
4. Дмитриев, А. П. Сигнальные молекулы растений для активации защитных реакций в ответ на биотический стресс / А. П. Дмитриев // Физиология растений. - 2003. - Т. 50. - С. 465-474.
5. Карпова, Г. А. Оптимизация продукционного процесса агроценозов яровой пшеницы и ячменя при использовании регуляторов роста / Г. А. Карпова, М. Е. Миронова // Нива Поволжья. -2009. - № 1(10). - С. 8-13.
6. Третьяков, Н. Н. Практикум по физиологии растений / Н. Н. Третьяков. - М.: КолосС, 2003. -163 с.
7. Шевелуха, В. С. Рост растений и его регуляция в онтогенезе / В. С. Шевелуха. - М.: Колос, 1992. - 598 с.
8. Вакуленко, В. В. Регуляторы роста растений в сельскохозяйственном производстве / В. В. Вакуленко, О. А. Шаповал // Плодородие. - 2001. - № 2. - С. 27-29.
9. Белопухов, С. Л. Применение циркона для обработки посевов льна-долгунца / С. Л. Бело-пухов, Н. Н. Малеванная // Плодородие. - 2004. - № 2. - С. 33-35.
10. Влияние предпосевной обработки семян кукурузы на показатели начального развития растений и накопление биомассы / Ю. В. Козлов, О. А. Ляхина, Н. Е. Самоснова, В. А. Кузьминская // Агрохимия и экология: история и современность: материалы Международной научно-практической конференции. - Нижний Новгород, 2008. - С. 109-113.
11. Долгодворов, В. Е. Действие регуляторов роста Моддус и Цецеце 750 на урожайность озимой тритикале сорта Валентин / В. Е. Долгодворов, А. Ф. Шаров, А. Г. Муравьева // Аграрная Наука. - 2013. - № 5. - С. 13-16.
12. Долбилин, А. В. Влияние препаратов Микромак и Микроэл на ростовые процессы и физиологические показатели озимой пшеницы / А. В. Долбилин, А. В. Ляндербургская // Нива Поволжья. - 2016. - № 1(38). - С. 9-14.
13. Действие мелафена на ростовые процессы в клубнях картофеля / Т. А. Платонова, Э. П. Ладыженская, А. С. Евсюнина, Н. П. Кораблева // Сельскохозяйственная биология. - 2010. - № 1. - С. 86-89.
14. Фаттахов, С. Г. Мелафен - регулятор роста растений нового поколения / С. Г. Фаттахов // Защита и карантин растений. - 2011. - № 11. - С. 50-54.
15. Башмаков, Д. И. Влияние синтетического регулятора роста цитодеф и тяжелых металлов на окислительный статус растений огурца / Д. И. Башмаков, Н. А. Пыненкова, К. А. Сазанова, А. С. Лукаткин // Физиология растений. - 2012. - № 1. - С. 67-74.
UDK 633.11 «321»
DYNAMICS OF GROWTH PROCESSES OF FARM CROPS UNDER USING GROWTH REGULATORS
G.A. Karpova, doctor of agricultural sciences, assistant professor
FSBEE HE "Penza state university", Russia t. 8(412)54-85-16, email: [email protected]
Implementation of the program of growth and development at the level of the whole organism is induced by specific factors of physical and chemical nature. Nowadays, it is scientifically reasoned and proved that some of these factors include plant growth regulators. Their effects can be observed on different levels of regulation of plant morphogenesis.
It is shown that the pre-sowing treatment of seeds and plants during the growing season influences the growth dynamics: the volume of the root system of millet Saratovskoye-6 increased by 20.0-55.0 %, spring soft wheat Niva 2 - by 8.9 22.9 %, barley Nutans 642 - by 18.9-38.1%, oat varieties Allur - by 10.9-45.5 %, and spring soft wheat Tulaikovskaya 10 - by 1.4-21.3%. The leaf area per plant of millet increased by 22.6-52.2% of wheat Niva 2 - by 7.2-23.9%, of barley Nutans 642 - by 4.1-27.4 %, wheat Tulaikovskaya 10 - by 4.7-32.7 %. During the "tillering - booting" the increase in wet weight of 1 plant in all crops in variants with the use of growth regulators was higher than the control values at 1.2-1.5 times. On all crops there observed maximum increase of the studied indices during the first half of the growing season, which can indicates about the single system of the response to the external signal by the plant organism and the action of mechanisms of regulation and control of growth and development in general.
Key words: gibberellin, 6-BAP, Krezatsin, Melafen, Pirofen, pectin, Zircon, Ribav-Extra, the volume of the root system, leaf surface area.
References:
1. Kovalev, V. M. Theoretical bases of optimization of yield formation / V.M. Kovalev. - M.: Publishing house of MAA, 1997. - 284 p.
2. Polevoy, V. V. Physiology of growth and development of plants / V. V. Polevoy, T. S. Salamatova. - L.: Leningrad state university, 1991. - 239 p.
3. Yermakov, I. P. Plant Physiology / by I. P. Yermakov. - M.: Academy, 2005. - 637 p.
4. Dmitriyev, A. P. Signaling molecules of plants to activate defense reactions in response to biotic stress / A. P. Dmitriyev // Plant Physiology. - 2003. - Vol. 50. - P. 465-474.
5. Karpova, G. A. Optimizing the production process of agrocenosis of spring wheat and barley when using growth regulators / G. A. Karpova M. Ye. Mironova // Niva Povolzhya. - 2009. - № 1(10). - P. 8-13.
6. Tretyakov, N. N. Workshop on plant physiology / N. N. Tretyakov. - M: Kolos, 2003. - 163 p.
7. Shevelukha, B. S. Plant growth and its regulation in ontogenesis / B. S. Shevelukha. - M.: Kolos, 1992. - 598 p.
8. Vakulenko, V. V. Plant growth regulators in agricultural production / V. V. Vakulenko, O. A. Shapoval // Plodorodiye. - 2001. - No. 2. - P. 27-29.
9. Belopukhov, S. L. Using zircon for the processing of crops of flax / S. L. Belopukhov, N. N. Malevannaya // Plodorodiye. - 2004. - No. 2. - P. 33-35.
10. Influence of pre-sowing seed treatment of corn on the parameters of the initial development of the plants and accumulation of biomass / Yu. V. Kozlov, O. A. Lyakhina, N. Ye. Samosnova, V. A. Kuzminskaya // Agrochemistry and ecology: history and present days: materials of International scientific-practical conference. - Nizhny Novgorod, 2008. - P. 109-113.
11. Dolgodvorov, V. Ye. The effect of growth regulators Moddus and Cecece 750 on the yield of winter triticale varieties Valentin / V.Ye. Dolgodvorov, A. F. Sharov, A. G. Muravyova // Agrarnaya nauka. - 2013. - No. 5. - P. 13-16.
12. Dolbilin, A. V. The influence of preparations Micromac and Mikroel on the growth processes and physiological parameters of winter wheat / A.V. Dolbilin, A. V. Lyanderburgskaya // Niva Povolzhya. - 2016. - № 1 (38). - P. 9-14.
13. The effect of Melafen on growth processes in potato tubers / T. A. Platonova, E. P. Ladyz-henskaya, A. S. Evsyunina, N. P. Korableva // Agricultural biology. - 2010. - No. 1. - P. 86-89.
14. Fattakhov, S. G. Melafen - plant growth regulator of new generation / S. G. Fattakhov // Protection and quarantine of plants. - 2011. - No. 11. - P. 50-54.
15. Bashmakov, D. I. Influence of synthetic growth regulator citodeph and heavy metals on oxidative status of cucumber plants / D. I. Bashmakov, N. A. Pynyonkova, K. A. Sazanova, A. S. Lu-katkin // Plant Physiology. - 2012. - No. 1. - P. 67-74.
Нива Поволжья № 4 (45) ноябрь 2017 93
