Влияние озонирования семян на урожайность и показатели качества зерна яровой пшеницы Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК631171

ВЛИЯНИЕ ОЗОНИРОВАНИЯ СЕМЯН НА УРОЖАЙНОСТЬ

И ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ЗЕРНА ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ

А.Н. СОРОКИН, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, (e-mail [email protected]) Т.М. МОРОЗОВА, научный сотрудник

Костромской научно-исследовательский институт сельского хозяйства, ул. Кукалевского, д.18, с. Минское, Костромской р-н, Костромская обл., 156543, Российская Федерация

Резюме. В статье отражены результаты исследований по предпосевной обработке семян яровой пшеницы озоновоздушным агентом различных концентраций и экспозиции для повышения посевных качеств, урожайности и качества зерна в условиях Костромской области. Обработка семян проводилась в специальных приборах - озонаторах, которые могут поддерживать заданную концентрацию озона и время обработки (воздействия). На дерново- подзолистой почве в лабораторных и полевых опытах Костромского НИИСХ изучены концентрации озона 0,8, 1,5 и 2,8 мг/м3 при времени обработки (экспозиции) 10, 20 и 30 минут. Предпосевное озонирование семян повышает их энергию прорастания и всхожесть, увеличивает урожайность зерна на 0,12-0,35 т/га (11,3-29,6 %), натуру на 4-11,7 г/л (5,2-14,2 %). Из изученных режимов озонирования наиболее эффективным для повышения урожайности и качества зерна является обработка семян концентрацией 1,5 мг/м? при экспозиции 20 минут. За счет большей длины колоса, возросла масса зерна и количество его в колосе, что оказало влияние на повышение продуктивности в варианте озон - 2. В совокупности с большей густотой стояния растений это способствовало формированию максимальной урожайности зерна на этом варианте, превышающий контроль на 0,35 т/га (18 %), сбор сырого белка на 45 кг/га (23 %). Озонирование семенного материала является экологически безопасным приёмом увеличения урожайности зерновых культур.

Ключевые слова: озоновоздушная смесь, озонирование, яровая пшеница, предпосевная обработка, концентрация озона, семена, урожайность, качество зерна.

Для цитирования: Сорокин А.Н., Морозова Т.М. Влияние озонирования семян на урожайность и показатели качества зерна яровой пшеницы // Владимирский земледелец. 2018. №3.

С. 32-35.

Разработка научных основ производства сельскохозяйственной продукции, обеспечивающих безопасность окружающей среды, качество продуктов питания и здоровья человека, должно быть одной из важнейших задач государства. В последние годы наметилась тенденция к экологизации технологий выращивания сельскохозяйственных культур при сохранении высоких урожаев и качества продукции. Подготовка посевного материала и его качество является одним из основных факторов получения высоких и устойчивых урожаев, поэтому при обработке семян также расширяется спектр способов их подготовки. Одним из них является использование озоновоздушной смеси, которая в различных концентрациях способствует повышению посевных качеств семян и подавлению патогенной микрофлоры. Данное направление позволяет

ограничить или исключить применение традиционных химических средств защиты растений, которые могут оказывать отрицательное воздействие на окружающую среду и человека.

Исследователи по озонированию семян пшеницы выявили его влияние на энергию прорастания, всхожесть, силу роста, урожайность, развитие болезней, подавление грибных инфекций и другие показатели [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]. Однако единых универсальных методик использования озонирования для обработки семян пока не выработано. Изучение этого вопроса представляет научный и практический интерес.

Цель исследований - определение оптимальных параметров предпосевной обработки семян яровой пшеницы озоновоздушной смесью, для повышения урожайности и улучшения качества зерна.

Условия, материалы и методы. Исследования проводились в ФГБНУ «Костромской НИИСХ» в 2014-2016 гг. Для установления технологических параметров предпосевной обработки семян использовали генератор озона ГОБОС-01, разработанный и изготовленный ФГБНУ «Костромской НИИСХ» [8, 9, 10]. В основе работы установки лежит принцип получения озона в режиме переменного высокочастотного барьерного разряда между активными и заземленными электродами, разделенными барьерным изолятором.

Концентрацию озона определяли с помощью газоанализатора «Сигнал-4Э».

Исследования проводили с сортом яровой пшеницы Дарья (семена категории РС-1). В лабораторных опытах изучали три концентрации озона - 0,8 (озон - 1), 1,5 (озон - 2) и 2,8 (озон - 3) мг/м3 при экспозициях 10, 20 и 30 минут. Определяли посевные качества семян по ГОСТ 12038, химический состав зерна (фосфор, калий, белок), показатели качества (натура, масса 1000 зёрен) по общепринятым методикам. В зерне определяли содержание азота согласно ГОСТ 13496.4-93, фосфора - ГОСТ 26657-97, калия - ГОСТ 30504-97, массу 1000 зёрен - по ГОСТ 12042-80.

В полевых опытах определяли фенологические фазы, урожайность и элементы её структуры по методике Н.А. Майсуряна [11]. Полевые опыты закладывали на типичных для региона дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах со слабокислой реакцией (рН), средним содержанием фосфора и низким содержанием калия. Насыщенность основаниями повышенная.

Яровую пшеницу выращивали по традиционной для Костромской области технологии, с посевом в первой декаде мая. Площадь делянки в полевом опыте составляла 20 м2, учётной 18 м2.

Математическая обработка результатов опытов

№ 3 (85) 2018

J/iaihiMtpctti ЗемдейЪдеци

1. Влияние озонирования на урожайность зерна

Вариант Урожайность зерна 2015-2017 гг. В среднем за три года

2015 г. 2016 г. 2017 г.

т/га +/- к контролю т/га +/- к контролю т/га +/- к контролю т/га +/- к контролю

Контроль 1,71 - 2,51 - 1,65 - 1,96 -

Озон-2 2,08 0,37 3,08 0,57 1,78 0,13 2,31 0,35

Озон-3 1,92 0,21 2,68 0,17 1,66 0,01 2,08 0,12

НСР05 0,17 0,15 0,09 0,13

2. Элементы структуры урожайности (2015 г.)

проводилась с помощью программ AGROS 2.02 и Excel 2007 по методике Б.А. Доспехова [12].

Результаты и обсуждение. В лабораторных исследованиях установлено, что воздействие на семена озоновоздушной смесью проявилось при всех концентрациях, увеличив энергию прорастания на 1,0-6,3 % и лабораторную всхожесть семян на 2,4-6,7 % по сравнению с контролем. Существенное превышение над контролем получено в вариантах озон-1 и озон-2 только при экспозиции 30 минут. В варианте озон-3 наблюдалось существенное превышение на всех концентрациях.

Наибольшая всхожесть отмечена в вариантах озон-1 (30 минут) - 96 %, озон-2 (30 минут) - 97 % и озон-3 (20 минут) - 98 %. Так же, в варианте озон-3 при экспозиции 10 минут всхожесть составила 96 %, а 30 минут - 97 %. Таким образом, наблюдается тенденция к возрастанию всхожести семян с увеличением концентрации и времени обработки в рассматриваемом диапазоне.

В полевых опытах изучали варианты озон-2 и озон-3 при экспозиции 20 минут.

Погодные условия в период исследований отличались непостоянством по количеству осадков и температуре воздуха, но позволили получить урожай зерна на уровне среднеобластных значений. В 2015 г. отмечалось переувлажнение почвы при пониженной температуре воздуха (но близкой к многолетним значениям) во второй половине лета, хотя для появления всходов и начального развития растений условия были вполне благоприятными. В целом, за вегетационный период 2015 г. выпало 287 мм осадков при норме 259 мм, сумма эффективных температур составила 1232 °С при средней многолетней 1360 °С.

Условия вегетации 2016 г. можно в целом охарактеризовать как благоприятные и по температурному режиму, и по количеству осадков. В 2017 г. в первой

gflaBuMipcltii ЗешебЪлецТ)

половине вегетации температура воздуха была ниже среднемноголетних значений при избыточном количестве осадков. ГТК июня составил 3,3 при среднемноголетнем показателе 1,43. В июле ГТК был 2,10 (среднемноголетний 1,52) при температуре воздуха близкой к норме. Август был теплее и засушливее обычного, что позволило растениям компенсировать недостаток тепла для накопления урожая в июне-начале июля.

Фенологические наблюдения в целом показали, что визуальных отличий по времени наступления фаз роста и развития растений между вариантами опытов не отмечено.

Обработка семян озоном оказала влияние на урожайность зерна (табл. 1) и элементы её структуры.

В 2015 г. наибольшая урожайность зерна получена в варианте озон-2, что составило 2,08 т/га, превысив контроль на 0,37 т/га или на 21,6 %. Вариант с двойной нормой озона также обеспечил прибавку на 0,21 т/га. Оба варианта с озоном существенно превысили контроль.

Аналогичная тенденция отмечена в 2016 г. - наибольшая урожайность получена в варианте озон-2 на уровне 3,08 т/га, с существенной прибавкой к контролю 0,57 т/га или 22,7 %. Вариант озон-3 тоже обеспечил достоверное превышение над контролем - 0,17 т/га.

В 2017 г. единственным вариантом, существенно превысившим контроль по урожайности, был озон-2. Урожайность пшеницы составила 1,78 т/га, что больше контроля на 0,13 т/га.

В среднем за годы исследований можно выделить вариант озон-2, в котором в различные погодные условия урожайность зерна стабильно превышала контроль на 0,13-0,57 т/га (в среднем за три года 2,31 т/га, что выше контроля на 0,35 т/га). Причем в годы с благоприятными погодными условиями превышение было максимальным. Вариант озон-3 за годы исследований обеспечил увеличение урожайности лишь на 0,12 т/га, что было несущественно относительно контроля.

Рассматривая структуру урожайности зерна, можно отметить положительное доминирование варианта озон-2 (табл. 2).

За счет большей длины колоса, возросла масса зерна и количество его в колосе, что оказало влияние на

№ 3 (85) 2018

Вариант Длина ко- Масса зерна Количество Масса

лоса, см с 1 колоса, г зерен в 1000

колосе, шт. зерен, г

Контроль 6,7 0,90 21,5 38,1

Озон -2 7,4 1,02 22,6 38,8

Озон -3 7,1 0,98 22,1 38,5

3. Показатели качества зерна

Вариант Показатели качества зерна

натура, г/л +/- к контролю, г/л масса 1000 зёрен, г +/- к контролю

2015 год

Контроль 778 - 38,1 -

Озон - 2 782 4 38,8 0,7

Озон - 3 780 2 38,5 0,4

2016 год

Контроль 779 - 36,37 -

Озон - 2 781 2 37,07 0,7

Озон - 3 779 0 38,43 2,06

Р вар 1,308 0,350

2017 год

Контроль 752 - 34,12 -

Озон - 2 758 6 35,60 1,48

Озон - 3 785 33 33,92 -0,02

Р вар 1,204 0,270

В среднем в годы исследований

Контроль 770 - 36,2 -

Озон - 2 774 4 37,2 0,96

Озон - 3 781 11,7 36,95 0,81

повышение продуктивности в варианте озон - 2. В совокупности с большей густотой стояния растений это способствовало формированию максимальной урожайности зерна на этом варианте.

Озонирование семян, кроме повышения урожайности зерна, оказало влияние и на его качество. В частности, положительное действие отмечено на натуру зерна и показатели химического состава.

В условиях Костромской области зерно яровой пшеницы относится к высоконатурному, если его натура превышает 730 г/л. Во всех вариантах опыта было получено высоконатурное зерно. Существенное превышение контроля отмечено только в 2017 г. в варианте озон-3, когда натура составила 785 г/л, в то время как в контроле - 752 г/л (табл. 3).

Масса 1000 зёрен, являясь наименее изменяющимся показателем структуры урожая, не показала каких-либо зависимостей. Вариант озон-2 (за три года) обеспечил небольшое превышение над контролем, как и вариант озон-3, но скорее всего это связано с воздействием на растения сложного комплекса биологических, почвенно-климатических и агротехнических факторов при формировании агроценоза и элементов структуры урожая.

Биохимические показатели качества зерна позволили, в том числе определить, насколько благоприятными были условия года для возделывания культуры.

Содержание белка в зерне пшеницы больше 14 % свидетельствует о её высоком качестве, пригодности для продовольственных целей при соответствии других показателей качества требованиям государствен-

ных стандартов. Однако в условиях Костромской области в силу естественных причин содержание белка часто не превышает 10 %. Кроме того, на этот показатель значительное влияние оказывают условия года, в частности характер увлажнения почвы и температура воздуха.

В годы исследований содержание белка в зерне не превышало 12 %. Из таблицы 4 наглядно видно, что, в первую очередь, на содержание белка влияют условия года. В условиях избыточной влажности и недостатка тепла вегетационного периода 2017 г. содержание белка, как и следовало ожидать, было самым низким и не превысило 9 %. Несмотря на некоторое повышение содержания белка в вариантах озон-2 и озон-3 по сравнению с контролем, нельзя утверждать, что оно было существенным. Содержание фосфора и калия в зерне хотя и имело колебания по годам, также практически не зависело от предпосевного озонирования семян. По соотношению содержания калия и белка в 2016 и 2017 гг. проявляется характерная закономерность - меньшее содержание калия соответствует большему содержанию белка и, наоборот. Обычно считается, что содержание белка в зерне при повышении урожайности может снижаться, что может объяснить факт близкого по содержанию белка урожая 2016 и 2015 года при разном уровне урожайности.

Выход сырого белка, как следствие урожайности зерна и содержания белка в нём, в 2017 г. был самым низким за годы исследований. Тем не менее, вариант озон-2 превысил контроль по сбору белка на 19 кг/га и обеспечил его сбор в количестве 161 кг. Наибольший сбор сырого белка отмечен в благоприятном 2016 г., когда в контроле было получено 276 кг сырого белка, варианте озон-2 - 331 кг, озон-3 - 312 кг. В 2015 г., несмотря на то, что он был менее благоприятным по погодным условиям, чем 2016 г., содержание белка было очень близким. Мы считаем что это связано с накоплением белка в зерне, большое количество осадков 2015 года компенсировалось близкой к среднемноголетним значениям температурой воздуха. В целом за годы исследований можно выделить вариант озон-2, который способствует большему сбору сырого белка (на 45 кг) с единицы площади.

№ 3 (85) 2018

$м<Кт!рскш ЗемдейЪдеци

Выводы. Результаты исследований позволяют предположить, что предпосевное озонирование семян оказывает эффективное влияние на улучшение посевных качеств семян, в частности, энергии прорастания и лабораторной всхожести. Активизация ферментных систем семени, которая происходит при воздействии озона, способствует более дружному прорастанию семян. Стимулируя расщепление сложных углеводов эндосперма на простые углеводы, озон способствует развитию корешков при прорастании. Как следствие, в конечном итоге это ведёт к увеличению густоты стояния растений и повышению урожайности. Из изученных концентраций озона и экспозиции наиболее эффективной для повышения урожайности и сбора белка является концентрация 1,5 мг/м3 при экспозиции 20 минут, что повышает урожайность зерна на 0,35 т/га (18 %), а сбор сырого белка на 45 кг/га (23 %). Озонирование семенного материала при отсутствии затрат на удобрения, средства защиты растений и стимуляторы роста, является экологически безопасным приёмом увеличения урожайности зерновых культур.

Литература.

1. Авдеева В.Н., Безгина Ю.А., Любая С.И. Влияние обработки озоном на физиологические параметры пшеницы //Научное обозрение. Сельскохозяйственные науки. 2014. № 1. С. 9.

2. Сорокин А.Н. Влияние обработки озоно-воздушным потоком на посевные качества семян зерновых культур //Актуальные проблемы науки в агропромышленном комплексе: сборник статей 68-ймеждунар. науч.-практ. конф. Т.1. Караваево: Костромская ГСХА, 2017. С. 74-79.

3. Тышкевич Е.В. Озон - мирное оружие 21 века (01.09.16) [Электронный ресурс]: сайт. - Режим доступа: http://kosmin.ru/ozon/ -Загл. с экрана.

4. Тышкевич Е.В., Шабин С.А., Виноградова Н.Л. Предпосевная обработка семян яровой пшеницы озоновоздушным агентом // Современные наукоемкие технологии. Региональное приложение. 2015. № 4 (44). С. 210 - 214.

5. Горский И.В. Обработка семян пшеницы озонированным воздухом: автореф. дис.... канд. техн. наук. М., 2004.19 с.

6. Васильчук Н.С., Лебедев В.Б., Лисовский С.М. и др. Предпосевная обработка семян озоном // Современное растениеводство России: практика и научные достижения. М.: Агро XXI, 2004. № 7-12. С. 67-68.

7. Баскаков И.В., Оробинский В.И., Тарасенко А.П., Чернышов А.В. и др. Применение процесса озонирования в сельском хозяйстве // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2016. №3(50). С. 120-125.

8. Тышкевич Е.В. Ультразвуковой барьерный озонатор//Патент России №2005141288/15. 2007. Бюл.№19.

9. Тышкевич Е.В. Озонатор//Патент России. №2005119892/20.2007. Бюл.№28.

10. Тышкевич Е.В. Высокочастотный барьерный озонатор//Патент России. № 2007132403/15.2009. Бюл.№11.

11. Майсурян Н.А. Практикум по растениеводству. М.: Колос, 1970. 446 с.

12. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта .5-е изд., доп. и перераб. М.: Агропромиздат, 1985.351 с.

INFLUENCE OF OZONATION ON CROP YIELD AND GRAIN QUALITY OF SPRING WHEAT

A.N. Sorokin, T.M. Morozova

Kostroma Agricultural Research Institute, ul. Kukalevskogo 18, selo Minskoye, Kostromskoj rajon, Kostroma oblast, 156543, Russia

Abstract. In this article there are results of pre-sowing seed treatment of spring wheat with ozone air mixture different concentration and exposition for rising sowing characteristics, yield and grain quality in Kostroma oblast. Seed treatment was carried out in special ozonation plant, which could keep preset concentration of ozone and treatment time (exposure time). During labor and field tests in Kostroma Agricultural Research Institute on soddy-podzolic soil were studied ozone concentrations 0.8, 1.5 and 2.8 mg/m3 within 10, 20 and 30 minutes (exposition). Pre-sowing seed ozonation enhanced its viability and germination energy, increased yield by 0.12-0.35 t/ha (11.3-29.6 %), increased grain unit by 4-11.7 gr/l (5.2-14.2 %). Among all researched conditions the best one was seed treatment on concentration 1.5 mg/m3 and exposition within 20 minutes. Due to longer head there were more grains in it and their weight also increased. It influences productivization in variant ozone-2. In conjunction with better plant population it promoted maximum grain quality. Variant ozone-2 exceeded control by 0.35 t/ha (18 %), exceeded crude protein by 45 kg/ha (23 %). Seed ozonation is an environmentally friendly way for rising crop yield.

Keywords: ozone air mixture, ozonation, spring wheat, pre-sowing seed treatment, ozone concentration, seeds, yield, grain quality.

Author details: A.N. Sorokin, Candidate of Sciences (agriculture), docent (e-mail: [email protected]), T.M. Morozova, research fellow.

For citation: Sorokin A.N., Morozova T.M. Influence of ozonation on crop yield and grain quality of spring wheat // Vladimir agricolist. 2018. №3. P. 32-35.

4. Химическим состав зерна

Вариант Биохимические показатели +/- к контролю

^ % K2O, % белок, % выход сырого белка, кг/га

2015 год

Контроль 0,92 0,94 10,2 175 -

Озон - 2 0,96 1,02 11,4 236 61

Озон - 3 0,95 0,95 11,1 213 38

2016 год

Контроль 1,16 0,72 11,0 276 -

Озон - 2 1,09 0,76 10,7 331 55

Озон - 3 1,15 0,71 11,7 312 36

2017 год

Контроль 1,01 0,41 8,54 142 -

Озон - 2 1,03 0,41 8,63 161 19

Озон - 3 1,06 0,39 8,71 145 3

Среднее за годы исследований

Контроль 1,03 0,69 9,91 198 -

Озон - 2 1,03 0,73 10,24 243 45

Озон - 3 1,05 0,78 10,50 223 25

g/iaBuMtpctii ЗемлебЪАецТ)

№ 3 (85) 2018