ІНСТИТУТ РОСЛИННИЦТВА ІМ
ІНСТИТУТ РОСЛИННИЦТВА ІМ. В.Я. ЮР’ЄВА
УКРАЇНСЬКОЇ АКАДЕМІЇ АГРАРНИХ НАУК
КЛИМЕНКО ІРИНА ІВАНІВНА
УДК 633.11: 631.847.21: 632.4
ЕЛЕМЕНТИ ЕКОЛОГІЧНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ
ОЗДОРОВЛЕННЯ НАСІННЯ ЗЕРНОВИХ КУЛЬТУР
06.01.09 – рослинництво
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата сільськогосподарських наук
Харків - 2008
Дисертацією
є рукопис
Робота виконана
в Інституті рослинництва ім. В.Я. Юр’єва УААН
Науковий керівник: кандидат сільськогосподарських наук,
старший науковий співробітник
Діндорого Володимир Григорович
Інститут рослинництва ім. В.Я. Юр’єва УААН,
провідний науковий співробітник
лабораторії насінництва та насіннєзнавства
Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук,
професор, член-кореспондент УААН,
Бобро Михайло Архипович
Харківський національний аграрний університет
ім. В.В. Докучаєва Мінагрополітики України,
завідувач кафедри рослинництва
кандидат сільськогосподарських наук,
старший науковий співробітник,
Пащенко Юрій Михайлович
Інститут зернового господарства УААН,
завідувач лабораторії
технології вирощування кукурудзи
Захист відбудеться „20” травня 2008 р. о 10 год.
на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.366.01 при Інституті рослинництва
ім. В.Я. Юр’єва УААН за адресою: 61060 м. Харків, пр. Московський, 142;
тел. (057) 392-23-78, ф. (057) 779-84-17
З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту рослинництва
ім. В.Я. Юр’єва УААН за адресою: 61060, м. Харків, пр. Московський, 142
Автореферат розісланий „10” квітня 2008 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Петренкова В.П.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Інтенсивне застосування хімічних засобів для передпосівної обробки насіння викликає цілий ряд небажаних явищ екологічного та економічного плану.
На теперішній час в Україні не вирішено питання оздоровлення насіння шляхом добору найбільш життєвих біотипів із підвищеними врожайними властивостями та методами передпосівної обробки екологічно безпечними факторами. Усе це потребує розробки теоретичних і методичних підходів, у зв’язку з чим існуюче питання є досить актуальним.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема дисертаційної роботи була складовою частиною тематичного плану лабораторії насіннєзнавства Інституту рослинництва ім. В.Я. Юр’єва УААН з НТП УААН “Зернові і олійні культури” на 2001-2005 рр., завдання 3.01. “Розробити екологічно безпечні ресурсозберігаючі технології виробництва високоякісного насіння основних зернових культур із підвищеними врожайними властивостями в умовах східного Лісостепу України” (№ Державної реєстрації 0101U006125).
Мета і завдання дослідження. Метою роботи було підвищення посівних якостей та врожайних властивостей зернових колосових культур із застосуванням екологічно безпечних факторів для передпосівної обробки насіння: біопрепаратів; озону; мікрохвильового опромінювання та нагрітої води.
Для досягнення поставленої мети вирішували такі завдання:
- встановити залежність посівних якостей та врожайних властивостей насіння від дії різних норм протруйника та строків висіву після обробки;
- оптимізувати режими передпосівної обробки насіння біопрепаратами, озоном, мікрохвильовим опромінюванням, нагрітою водою та при комплексному застосуванні з протруйником;
- виявити ефект післядії різних методів оздоровлення насіння у наступній генерації;
- встановити закономірності режимів впливу факторів передпосівної обробки на зміни фізіологічних процесів в насінні, яке проростає та виявити механізм їх дії й взаємодії;
- розробити методи додаткової оцінки сортів на стійкість до стресових умов при вирощуванні тестуванням насіння;
- провести виробничі випробування розроблених технологій передпосівної обробки насіння;
- визначити економічну ефективність застосування розроблених технологій.
Об’єкт дослідження – оздоровлення насіння передпосівною обробкою екологічно безпечними факторами.
Предмет дослідження – основні складові оптимізації факторів екологічно безпечних технологій передпосівної обробки насіння зернових колосових культур (дози, експозиції, строки висіву після обробки).
Методи дослідження - лабораторні (оцінка показників якості насіння за стандартизованими методиками), польові (визначення польової схожості, візуальні та фенологічні спостереження за ростом й розвитком рослин, ураженості рослин хворобами, виживання за вегетаційний період, елементів структури врожаю та його величини), статистичний (проведення дисперсійного аналізу результатів досліджень для визначення вірогідності в одержаних даних, визначення економічної ефективності виробничої перевірки технологій передпосівної обробки насіння, які розробляються).
Наукова новизна одержаних результатів. Встановлені невідомі раніше закономірності з впливу біопрепаратів, озону, електромагнітного поля надзвичайно високих частот та нагрітої води на зміни фізіологічних процесів проростання насіння після його передпосівної обробки в різних режимах, а саме: активацію, або пригнічення проростання; життєздатність; активацію, або пригнічення розвитку збудників хвороб. Уперше виявлено механізм дії й взаємодії хімічних, біологічних, електротехнологічних та фізичних факторів, у наслідок чого визначені оптимальні режими передпосівної обробки насіння, у тому числі з наступним протруєнням зменшеними дозами фунгіциду, а також розроблені методи оздоровлення насіння для наступного їх розмноження. Уперше розроблені методи оцінки сортів на стійкість до стресових умов при вирощуванні шляхом тестування насіння на гідро термостійкість та мікрохвильове опромінювання.
Практичне значення одержаних результатів. В результаті проведених досліджень розроблено та випробувано нові технології передпосівної обробки насіння біопрепаратами („Байкал ЕМ-1-У”, „Агат 25К”, „Інтеграл”); плівкоутворюючим регулятором росту «Марс-1»; озоном; мікрохвильовим полем; фунгіцидом (Вітавакс 200ФФ) та методи оцінки сортів на стійкість до стресових умов при вирощуванні. Практичне застосування одержаних результатів досліджень знайшло місце у виробництві та реалізації для потреб сільського господарства засобів, які використовуються для оздоровлення насіння, а саме:
- фірмою ПВКФ „Імпторгсервіз” збільшено виробництво плівкоутворюючого регулятору росту „Марс-1”, а ТОВ «ЕМ-центр Україна» - біопрепарату „Байкал ЕМ-1-У”;
- ННЦ НАНУ „Харківський фізико-технічний інститут” для передпосівної обробки насіння виготовляє спеціальні озонатори.
Особистий внесок здобувача. Автором дисертаційної роботи спільно з науковим керівником визначено напрями досліджень, розроблено програму та схеми лабораторних і польових дослідів. Особисто здобувачем проведено дослідження та статистичну обробку експериментальних даних, здійснено аналіз отриманих результатів. Спільно із співробітниками лабораторії насіннєзнавства інституту виконано технічні лабораторні та польові роботи з виконання досліджень. Вивчено й узагальнено джерела літератури за темою дисертації. Дольова участь у спільних публікаціях 20-50 %.
Апробація результатів дисертації. Матеріали, викладені у дисертаційній роботі, заслухані та обговорені на: щорічних (2002-2006 рр.) засіданнях ученої ради Інституту рослинництва ім. В.Я. Юр’єва УААН; міжнародній конференції “Адаптивная селекция растений: теория и практика” (Харків, 2002 р.); науково-практичній конференції молодих учених “Проблеми сучасного землекористування (Чабани, 2002 р.); третій міжвузівській науковій конференції аспірантів “Сучасна аграрна наука: напрями досліджень, стан і перспективи” (Вінниця, 2003 р.); всеукраїнській науково-практичній конференції, присвяченій 125-річчю від дня народження академіка В.Я. Юр’єва (Харків, 2004 р.).
Публікації. Основні положення дисертаційної роботи висвітлено в 15 наукових працях, з яких 7 статей, з них 4 у фахових виданнях, 4 тези доповідей наукових конференцій та 4 патенти на корисну модель.
Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота викладена на 210 сторінках комп’ютерного набору, ілюстрована 28 таблицями, 13 рисунками, має 67 додатків. Текстова частина містить вступ, 5 розділів, висновки та пропозиції виробництву. Список використаних джерел налічує 174 найменувань, в тому числі 11 латинським шрифтом.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
СУЧАСНИЙ СТАН ТА МЕТОДИ ПЕРЕДПОСІВНОЇ
ОБРОБКИ НАСІННЯ (огляд літератури)
Проаналізовано результати досліджень вітчизняних та іноземних учених з питань передпосівної обробки насіння. На необхідність зменшення пестицидного навантаження та виявлення ефекту альтернативних заходів наголошено в роботах І.Г. Строни, В.Г. Діндорого, М.А. Бобра, Г.Ф Наумова, В.Ф. Переверзевої, М.М. Гаврилюка, М.П. Гончаренка, Н.О. Кіндрука, Т. Хіго, П.В. Пак та багато інших.
В результаті виділено найбільш перспективні напрями обгрунтування сучасних технологічних заходів оздоровлення насіння, переважно екологічно безпечними факторами, шляхом оптимізації технологічних процесів та розробки нових методів, а також встановлено ряд невирішених наукових проблем, особливо, в частині вивчення впливу біологічних (біопрепарати, регулятори росту), електротехнологічних (озонування, опромінювання ЕМП НВЧ) та фізичних факторів (гідротермообробка) на посівні якості та врожайні властивості насіння.
УМОВИ, МАТЕРІАЛ І МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ
Дослідження проводили в Інституті рослинництва ім. В.Я. Юр’єва УААН в 2002-2006 рр. У лабораторії насіннєзнавства, атестованої відповідно до вимог ДСТУ ISO/IES 17025-2001 в галузі визначення посівних якостей насіння сільськогосподарських культур виконували комплекс лабораторних досліджень, пов’язаних із визначенням посівних якостей насіння за стандартними методиками. У науковій сівозміні інституту, яка розташована в Харківському районі Харківської області, проводили польові досліди. Харківська область знаходиться в межах двох грунтово-кліматичних зон Лівобережної України: Лісостепу й Степу. Дослідні поля розташовані в Лісостеповому агрогрунтовому районі області на південній окраїні Лівобережного Лісостепу в 15 км від м. Харкова (східна частина Лівобережного Лісостепу України). Грунти взагалі представлені потужним слабо вилуженим, важко суглинисто-пилуватим чорноземом на пилувато-суглинистому карбонатному лесі, який характеризується агрономічно-цінною зернисто комкуватою структурою з вмістом загального гумусу від 5,46 до 7,28%.
Польові досліди проводили за методикою Б.О. Доспехова, 1968.
Обробку насіння озоном здійснювали за допомогою озонаторів “OZONE–AGRO 1L” та “OZONE–AGRO 25” в Національному науковому центрі Харківського фізико-технічного інституту (ННЦ ХФТІ). Обробку мікрохвильовим коливанням електормагнітного поля надзвичайно високих частот (МХ ЕМП НВЧ) виконували на обладнанні Харківського Національного університету радіоелектроніки (ХНУРЕ). Термообробку насіння проводили в лабораторії Інституту рослинництва ім. В.Я. Юр’єва у термостаті 1ТЖ-0-03.
Висівали насіння на ділянках тракторною селекційною сівалкою ССФК-7. Попередник ярих культур – горох, озимих – чорний пар. Площа облікової ділянки в усіх дослідах становила 10 м2, повторність чотирьохразова, розміщення ділянок систематичне. Збирали урожай комбайном “Sampo-130”. Упродовж вегетаційного періоду проводили спостереження за розвитком рослин (реєстрація основних фаз розвитку).
Погодні умови в роки проведення досліджень мали відмінності від середньо багаторічних показників. Так, у 2003 р., урожай озимих культур не одержано через несприятливі умови перезимівлі, а у 2006 р. - через несприятливі умови осені врожайність цих культур була знижена майже вдвічі. Таким чином одержані дані у польових дослідах за роки проведення досліджень як в цілому, так і за окремими роками, об’єктивно відображують ефект взаємодії партнерів біосистеми в агробіоценозах у залежності від метеорологічних умов та дії на насіння хімічними, біологічними, фізичними та електротехнологічними факторами.
Статистичну обробку результатів досліджень проводили методом дисперсійного аналізу (за Б.О. Доспєховим, 1968), при цьому використовували пакет статистичних прикладних програм „OSGE bat”, розроблений в Інституті рослинництва ім. В.Я. Юр’єва УААН.
ОПТИМІЗАЦІЯ ЕЛЕМЕНТІВ ЕКОЛОГІЧНОЇ
ТЕХНОЛОГІЇ ОЗДОРОВЛЕННЯ НАСІННЯ
Біопрепарат “Байкал ЕМ –1 –У” (мікро норми N, P, K та мікроорганізми Lactococcus lactis 47, Lactocobacilus casei 21, Phodopseudomonas palistris 108, Saccharomices cerivisiae 76 – 0,8 %), ТУ У 46.87. (ГО) 006-01, виробництва АТ “Центр випробувальної техніки”, Україна.
На прикладі ярого ячменю сорту Звершення, в середньому за 2002-2003 рр. встановлено, що при пророщуванні насіння на субстраті, зволоженому біопрепаратом без розведення та при 90% концентрації, відбувається повна інтоксикація зародків і патогенів. Суттєве підвищення схожості починається з концентрації препарату розбавленому у воді від 50 %, а у розчині регулятору росту “Марс-1” – від 10%. Ураженість зовнішньою інфекцією патогенів суттєво знижується у водному розчині, починаючи від 40% і нижче у порівнянні з контролем. Це обумовлено біологічною активністю продуктів метаболізму бактерій біопрепарату, що надають йому антисептичні властивості. Регулятор росту “Марс-1” посилює дію речовин захисту та ріст активації насіння. В подальшому, для постановки польових дослідів, насіння ячменю обробляли біопрепаратом окремих концентрацій (10%; 1%) як у водному розчині, так і в розчині регулятору росту з нормою витрати робочої рідини 12 л на 1 тонну насіння.
За 4-х річними даними польових дослідів з ярим ячменем Звершення (табл. 1), достовірно виявлено позитивні переваги в формуванні врожайності щодо використання біопрепарату як у водному розчині, так і з регулятором росту “Марс-1” та спільній їх дії з протруйником.
Перш за все слід відмітити, що дія протруйника (Вітавакс 200ФФ) у рекомендованій нормі (2,5 л/т) призводить лише до тенденції підвищення врожаю. При поступовому зменшенні норми препарату до ј частини врожайність зростає і суттєво перевищує контроль на 0,41 т/га (11,8%). Це явище пов’язано з негативним впливом протруйника на зародок насіння.
У групі варіантів (15-20) при додаванні у суміш біопрепарату з протруйником регулятора росту “Марс-1”, ефект зростає у порівнянні з ідентичними варіантами без регулятора росту. Це явище пояснюється тим, що зменшена норма протруйника достатня у боротьбі з інфекцією насіння, а у підвищеній концентрації біопрепарату залишається оптимальна кількість бактерій після дії протруйника. В поєднанні з регулятором росту відбувається оптимальна взаємодія факторів у підвищенні врожайності зерна. Найвищий урожай цієї групи (4,16 т/га) відмічено у варіанті використання 10% розчину біопрепарату із ј частиною протруйника та регулятором росту, що на 0,69 т/га (19,9 %) вище контролю.
Озоноповітряна суміш (озон – газ, сильний окислювач). У насінні, ураженому збудниками хвороб, із схожістю на 5% нижче кондиційного значення, після обробки озоноповітряною сумішшю (ОПС) відбуваються як позитивні, так і негативні зміни в показниках енергії проростання та схожості в залежності від режимів обробки та строків висіву на пророщування.
Обґрунтовано низку варіантів з 5 градацій за концентрацією озону (0,05; 0,1; 0,3; 0,5; 40 г/м3). У кожній градації було по 2 експозиції (15 і 60 хв.) та 5 градацій по тривалості відлежування (висів проводили через 1, 3, 5, 7, 14 доби після обробки озоном). Така схема дозволила одержати досить повний набір даних, аналіз яких за різними параметрами даввзмогу одержати дуже важливу інформацію, зокрема залежність посівних якостей насіння від концентрацій озону в газовій суміші й норми озону при певних термінах відлежування.
Таблиця 1
Вплив біопрепарату “Байкал ЕМ –1-У” та спільної його дії з протруйником
і регулятором росту на урожайність зерна ячменю
сорту Звершення (2002-2005 рр.)
Варіанти передпосівної обробки насіння |
Урожайність, т/га |
Відхилення від
контролю
2002 р. | 2003 р. | 2004 р. | 2005 р. | середнє | т/га | %
Контроль | 3.23 | 3,34 | 2,83 | 4,50 | 3,48 | 0 | 0
Вітавакс 200ФФ-2,5л/т | 3,23 | 3,57 | 3,11 | 4,58 | 3,62 | 0,15 | 4,2
Вітавакс 200ФФ-1,25л/т | 3,35 | 3,74 | 2,95 | 4,79 | 3,71* | 0,23 | 6,7
Вітавакс 200ФФ-0,625 л/т | 3,68 | 3,77 | 2,88 | 5,21 | 3,89* | 0,41 | 11,8
Байкал 1% у воді | 3,25 | 4,06 | 2,84 | 4,78 | 3,73* | 0,25 | 7,4
Байкал 10% у воді | 3,29 | 4,07 | 2,83 | 4,38 | 3,64 | 0,17 | 4,8
Байкал 1% + Марс | 3,51 | 3,65 | 2,81 | 4,32 | 3,57 | 0,10 | 2,8
Байкал 10% + Марс | 3,19 | 3,60 | 2,83 | 4,47 | 3,52 | 0,05 | 1,4
Байкал 1% + Вітав. 200ФФ 2,5 л/т | 3,27 | 3,70 | 3,07 | 4,87 | 3,73* | 0,25 | 7,3
Байкал 1% +Вітав. 200ФФ 1,25 л/т | 3,35 | 3,75 | 3,02 | 4,95 | 3,77* | 0,29 | 8,4
Байкал 1% +Вітав. 200ФФ 0,625л/т | 3,70 | 4,10 | 3,01 | 5,00 | 3,95* | 0,48 | 13,7
Байкал 10% +Вітав. 200ФФ 2,5 л/т | 3,30 | 4,07 | 3,08 | 5,06 | 3,88* | 0,40 | 11,6
Байкал 10% +Вітав. 200ФФ 1,25 л/т | 3,35 | 4,07 | 3,05 | 5,16 | 3,91* | 0,43 | 12,4
Байкал 10% +Вітав. 200ФФ 0,625л/т | 3,70 | 4,11 | 3,05 | 5,27 | 4,03* | 0,56 | 16,0
Байкал 1%+Марс
+Вітав. 200ФФ 2,5 л/т | 3,41 | 3,78 | 3,12 | 4,86 | 3,79* | 0,32 | 9,1
Байкал 1%+Марс + Вітав. 200ФФ 1,25 л/т | 3,38 | 3,82 | 3,07 | 5,12 | 3,85* | 0,37 | 10,6
Байкал 1%+Марс + Вітав. 200ФФ 0,625 л/т | 3,68 | 4,15 | 3,08 | 5,27 | 4,04* | 0,57 | 16,4
Байкал 10%+Марс + Вітав. 200ФФ 2,5 л/т | 3,56 | 3,80 | 3,32 | 4,82 | 3,88* | 0,40 | 11,5
Байкал 10%+Марс + Вітав. 200ФФ 1,25 л/т | 3,61 | 4,12 | 3,27 | 4,97 | 3,99* | 0,52 | 14,9
Байкал 10%+Марс + Вітав. 200ФФ 0,625 л/т | 3,75 | 4,25 | 3,30 | 5,36 | 4,16* | 0,69 | 19,9
НІР 05 = 0,23
* - істотна різниця на 5% рівні
За допомогою цих залежностей встановлені оптимальні параметри озонової передпосівної обробки насіння зернових колосових.
На рис. 1 та 2 наочно показано взаємодію факторів. Перш за все спостерігається явно виражений хвильовий характер (підвищення та зниження)
схожості після озонування при всіх концентраціях озону в динаміці відлежки.
Так, при експозиції озонування 15 хвилин і при висіванні на пророщування через 1 добу, найвищий показник схожості - 88% був при концентрації озону 0,3 г/м3, що суттєво (на 6%) вище контрольного варіанта. Через 3 доби до висіву схожість ще підвищилась на 2%, що є також істотною різницею, і склала 90%, тобто насіння вийшло на рівень кондиційності. Відбувається активація проростання та інгібування збудників хвороб - вхід у стан “шоку”. При подальшій відлежці до 5 діб, схожість різко, на 9% знижується, що практично дорівнює контролю. У даному випадку підвищується ураженість насіння кореневими гнилями на 5%. Відбувається активний вихід збудників хвороб із “шокового” стану, тому й схожість знижується під впливом їх продуктів метаболізму. Як видно, цей процес продовжується до 7 діб до висіву.
В подальшому, через 14 діб до висіву, під впливом продуктів розпаду озону поступово починається нейтралізація дії збудників хвороб та підвищення схожості насіння.
При мінімальній концентрації озону (0,05 г/м3) подібні закономірності відбуваються при більш тривалому терміні до висіву.
Високі концентрації озону (рис. 3) призводять до різкого зниження схожості за рахунок активації розвитку збудників кореневих гнилей, а зародок насіння при таких концентраціях інтоксикується як токсинами, так і під впливом сильного окислювання озоном.
Це явище у подальшому було використано для добору найбільш стійких біотипів сорту до стресових умов вирощування.
Рис. 1 Схожість насіння ярої пшениці Харківська 26 у залежності від концентрацій озону (г/м3) при експозиції обробки 15 хв.
та тривалості діб до висіву, (2003-2004 рр.)
Рис. 2 Ураженість насіння ярої пшениці Харківська 26 кореневими гнилями при обробці озоном концентрації 0,3 г/м3 з експозицією 15 хв.
(2003-2004 рр.)
Рис. 3 Схожість насіння ярої пшениці Харківська 26 у залежності від концентрації озону (г/м3) при експозиції обробки 60 хв. та строків тривалості діб до висіву (2003-2004 рр.)
У 2003-2004 рр., на прикладі насіння ярої пшениці Харківська 26, проведене комплексне дослідження впливу різних концентрацій і норм ОПС, протруйника та комплексного застосування факторів на якість насіння з урахуванням термінів пророщування їх після обробки. У зв'язку з цим, дія кожного з цих факторів на знезаражування насіння і його життєздатність вивчали як окремо, так і спільно в одному блоці варіантів.
Результати досліджень показують, що при повній нормі витрати протруйника й висіві насіння на проростання через одну добу, схожість його підвищилася до 99% (“плюс” 6% до контролю) за рахунок знезараження від збудників кореневих гнилей та пліснявіння насіння. При висіві цього насіння через сім діб після протруєння, ефект знезаражування досягає максимуму – 98%, але схожість при цьому різко знижується до рівня контролю (без протруєння) – 93% через інтоксикацію насіння протруйником. При висіві через п'ятнадцять діб проявилася тенденція подальшої інтоксикації - схожість знизилася до 92%.
Мінімально досліджувана норма протруйника (1/4 частина) за одну добу впливу на насіння до висіву, лише на 6% знезаразила його від патогенної інфекції, і схожість була на рівні контролю – 93%. При висіві через 7 і 15 діб після протруєння ефект знезаражування в динаміці досяг максимуму (98%), у результаті чого і схожість підвищилася до 98 %.
Подібну взаємодію факторів “норма-експозиція” можна вважати закономірністю, тому що вона виявляється і на інших зернових культурах, наприклад, ячмені сорту Пасадена зі схожістю 95% та Барке зі зниженою схожістю – 86%.
У різних серіях проведених експериментів проявилися загальні тенденції на реакцію біологічних об'єктів після їхнього озонування.
Ефективне застосування поєднання цих факторів знаходить пояснення в тому, що малі концентрації озону (0,1-0,5 г/м3) стимулюють проростання насіння, а знижені норми протруйника не інтоксикують його, і через 7-15 діб контакту, знезаражують від патогенної мікрофлори.
Польові досліди з порівняльної оцінки звичайного протруєння насіння різними нормами протруйника, обробки різними нормами озону в ОПС та комплексною їх обробкою, проведені на ярому ячмені сорту Звершення. У табл. 2 наведені дані одержаного врожаю. Як видно з наведених даних, в середньому за 3 роки (2003-2004 рр.) за прийнятою технологією протруєння насіння, врожайність має лише тенденцію до підвищення (0,13 т/га, або 4% до контролю). При зниженні норми протруйника на Ѕ частини від рекомендованої, врожай зерна вже істотно підвищується, надбавка до контролю склала 0,24 т/га (7%). При подальшому зниженні норми до ј частини, врожай підвищився на 0,38 т/га (11%). При комплексному застосуванні вплив цих факторів на підвищення врожайності зерна ячменю відбувається, в основному, так само, як при пророщуванні насіння в лабораторних дослідженнях. У польових дослідах також доказано, що найвищу ефективність у підвищенні врожаю має вплив озонування з наступним протруєнням зменшеними нормами протруйника.
Таблиця 2
Вплив озонування та протруєння насіння на урожайність зерна ярого ячменю (сорт Звершення, 2003-2005 рр.)
Варіанти
обробки насіння | Урожайність , т/га | Середнє | Відхилен-
ня від контролю
2003 р. | 2004 р. | 2005 р.
т/га | %
Контроль | 3,49 | 2,83 | 4,50 | 3,61 | 0 | 0
Вітавакс 200ФФ 2,5 л/т – (Еталон) | 3,64 | 3,01 | 4,58 | 3,74 | 0,13 | 4
Вітавакс 200ФФ – 1,25 л/т | 3,82 | 2,95 | 4,79 | 3,85* | 0,24 | 7
Вітавакс 200ФФ – 0,625 л/т | 3,89 | 2,88 | 5,21 | 3,99* | 0,38 | 11
Озон 0,05 г/м3 | 3,83 | 2,64 | 4,73 | 3,73 | 0,12 | 3
Озон 0,5 г/м3 | 4,02 | 2,60 | 4,80 | 3,81 | 0,20 | 6
Озон 5 г/м3 | 3,85 | 2,60 | 4,98 | 3,81 | 0,20 | 6
Озон 50 г/м3 | 3,21 | 2,52 | 4,63 | 3,45 | -0,16 | 4
Озон- 0,05 г/м3
+ Вітавакс 200ФФ 2,5 л/т | 3,50 | 2,73 | 4,51 | 3,58 | -0,03 | -1
Озон 0,05 г/м3
+Вітавакс 200ФФ 1,25 л/т | 3,80 | 3,14 | 4,65 | 3,86* | 0,25 | 7
Озон 0,05 г/м3
+ Вітавакс 200ФФ 0,625 л/т | 3,90 | 3,00 | 4,96 | 3,95* | 0,34 | 9
Озон-0,5 г/м3
+ Вітавакс 200ФФ 2,5 л/т | 3,85 | 3,04 | 4,94 | 3,94* | 0,33 | 9
Озон 0,5 г/м3
+ Вітавакс 200ФФ 1,25 л/т | 4,23 | 3,50 | 4,78 | 4,17* | 0,56 | 16
Озон 0,5 г/м3
+ Вітавакс 200ФФ 0,625 л/т | 3,95 | 3,20 | 4,82 | 3,99* | 0,38 | 11
Озон- 5 г/м3
+ Вітавакс 200ФФ 2,5 л/т | 3,81 | 2,97 | 4,21 | 3,66 | 0,05 | 1
Озон 5 г/м3
+ Вітавакс 200ФФ 1,25л/т | 3,83 | 3,11 | 4,80 | 3,91* | 0,30 | 8
Озон 5 г/м3
+ Вітавакс 200ФФ 0,625 л/т | 3,80 | 2,91 | 4,97 | 3,89* | 0,28 | 8
НІР05= 0,23
* - істотна різниця на 5% рівні
Так у варіанті обробки насіння озоном із концентрацією його 0,5 г/м3 та наступним протруєнням Ѕ норми Вітаваксу середній урожай за три роки склав 4,17 т/га, що суттєво, на 0,56 т/га або 16% перевищував контрольний варіант, а щодо еталонного варіанта - відповідно на 0,43 т/га або 11%.
Ефект взаємодії партнерів біосистеми полягає у наступному: при повній нормі витрати протруйника 2,5 л/т він максимально обмежує розвиток патогенної інфекції, однак проявляє і негативну дію – інгібування проростання насіння (затримання появи сходів на 2-3 доби). В результаті зниження продуктивності рослин, знижується й урожай. При зменшенні норми витрати протруйника на Ѕ та ѕ частини від норми - він пригнічує патогенну мікрофлору і при такій нормі ще не інгібує проростання зародка. Позитивна дія наступного озонування стимулює тільки розвиток зародку.
В дослідах на прикладі з ярими культурами нами оптимізовано режими передпосівної обробки насіння хімічними, біологічними, фізичними та електротехнологічними факторами.
З метою перевірки дії цих факторів на інших культурах випробувані чотири сорти озимих культур: пшениця м’яка інтенсивного типу – Харус; напівінтенсивного типу - Харківська 105; пшениця тверда – Тур та тритікале – Гарне. В табл. 3 приведені узагальнені дані врожаю по сортах і в цілому, в середньому за 3 роки. На основі цих даних слід зробити висновки, що протруєння насіння за звичайною технологією істотно сприяє прибавці врожаю на 0,43 т/га (12,0%) по відношенню до контролю, де врожай отримано 3,58 т/га.
Таблиця 3
Урожайність зерна озимих культур у залежності від різних факторів передпосівної обробки насіння, т/га (2004-2006 рр.)
Варіанти передпосівної обробки насіння | Середній рівень
урожайності сортів | Середня урожай-ність усіх сортів | Відхилення від контролю
Харків-
ська 105 | Харус | Тур | Гарне | т/га | %
Контроль – без обробки | 3,79 | 3,71 | 2,28 | 4,53 | 3,58 | 0 | 0
Еталон - Вітавакс 200ФФ 2,5 л/т | 4,61 | 3,99 | 3,09 | 4,36 | 4,01* | 0,43 | 12,0
Вітавакс 200ФФ –
1/2 норми | 4,38 | 3,98 | 2,77 | 4,71 | 3,96* | 0,38 | 10,6
Інтеграл 1,5 л/т | 4,27 | 3,94 | 2,83 | 4,60 | 3,91 | 0,33 | 9,2
Інтеграл 1,5 л/т +Вітавакс 200ФФ Ѕ норми | 4,24 | 3,94 | 2,58 | 4,84 | 3,90 | 0,32 | 8,9
Агат 25К 35 г/т | 3,98 | 3,79 | 2,28 | 4,48 | 3,63 | 0,05 | 1,4
Агат 25К+ Вітавакс 200ФФ Ѕ норми | 4,24 | 4,00 | 2,89 | 4,52 | 3,91 | 0,33 | 9,2
Байкал 10 % | 4,00 | 3,96 | 2,55 | 4,31 | 3,71 | 0,13 | 3,6
Байкал 10 % +
Вітавакс 200ФФ Ѕ норми | 4,40 | 3,88 | 3,10 | 4,74 | 4,03* | 0,45 | 12,6
Озон 0,5 г/м3 | 4,11 | 3,94 | 3,22 | 4,49 | 3,94* | 0,36 | 10,1
Озон 0,5 г/м3 + Вітавакс 200ФФ Ѕ норми | 42,6 | 3,98 | 3,68 | 4,68 | 4,15* | 0,57 |
15,9
Озон 40 г/м3 | 4,28 | 3,85 | 2,70 | 3,96 | 3,70 | 0,12 | 3,4
НВЧ | 3,97 | 4,04 | 3,32 | 4,28 | 3,90 | 0,32 | 8,9
НІР05= | 0,34
· - істотна різниця на 5-ти % рівні ;
Найвища прибавка врожаю (0,57 т/га – 16%) одержана при озонуванні насіння з наступним протруюванням їх Ѕ норми протруйника. Одержані урожайні дані в дослідах підтверджуються показниками лабораторної та польової схожості обробленого насіння різними факторами, накопиченням сухої маси у фазі кущіння як з осені, так і на весні та обліком хвороб.
ОЗДОРОВЛЕННЯ НАСІННЯ ЗЕРНОВИХ КОЛОСОВИХ КУЛЬТУР
Оздоровлення насіння зернових колосових культур методом гідротермообробки. Проведено дослідження з визначення режимів гідротермообробки насіння для його знезараження та добору стійкого вихідного матеріалу до стресових умов вирощування шести сортів ярої пшениці, в тому числі три сорти м‘якої (Харківська 26, Харківська 30, Героїня) та три сорти твердої пшениці (Чадо, Харківська 27, Харківська 39) врожаю 2005 та 2006 року. У табл. 5 наведені оптимальні експозиції обробки насіння врожаю 2005 року при постійній температурі 470 С, в залежності від мети подальшого використання партії насіння, що тестується.
Як видно з наведених даних, всі партії насіння різняться між собою за стійкістю до високої температури. Найбільш стійке насіння виявлено у сорту Харківська 26 та Героїня. У них найбільша тривалість термічного знезараження та зниження схожості, а у сортів Харківська 30 та Харківська 39, навпаки – найменш стійке насіння, тому термічне знезараження такому насінню небажано, бо за короткий термін (30 хв.) не загинуть збудники хвороб. Рослини з термостійкого насіння добре переносять стресові умови вегетаційного періоду.
Таблиця 5
Оптимальні експозиції обробки при постійній температурі 470С, в залежності від мети подальшого використання партії насіння, що тестується (урожай 2005 р.)
Сорти | Мета гідротермообробки насіння
термічне знезараження (зниження схожості на 5-7 %) | відбір стійких біотипів та порівняльна оцінка термостійкості насіння
зниження схожості на 70-75 % |
зниження схожості на 50-55 %
Харківська 26 | 215 (3 год. 35 хв.) | 345 (5 год. 45 хв.) | 310 (5 год. 10 хв.)
Харківська 30 | 30 | 215 (3 год. 35 хв.) | 190 (3 год. 10 хв.)
Героїня | 215 (3 год. 35 хв.) | 320 (5 год. 20 хв.) | 310 (5 год. 10 хв.)
Харківська 27 | 170 (2 год. 50 хв.) | 305 (5 год. 08 хв.) | 290 (5 год. 50 хв.)
Харківська 39 | 30 | 300 (5 год. 00 хв.) | 220 (4 год. 40 хв.)
Чадо | 140 (2 год. 20 хв.) | 260 (4 год. 20 хв.) | 250 (4 год. 10 хв.)
Таким чином, спосіб дозволяє визначити оптимальні режими їх гідротермообробки для термічного знезараження, оздоровлення їх для подальшого розмноження та надання порівняльної оцінки за термостійкістю, тобто стійкістю до стресових умов навколишнього середовища.
Для встановлення того, на якому рівні різняться сорти за термостійкістю - на модифікаційному (у залежності від стану насіння та умов вирощування, що не закріплюються у потомстві) чи генетичному, були продубльовані дослідження з цими ж сортами, але з урожаю наступного 2006 року. Результати випробувань показали, що по насінню м’якої пшениці Харківська 26 просліджуються такі ж закономірності, а по інших сортах – лише тенденції, причому, якщо в сорті Харківська 30 у насінні врожаю 2005 р. відбувалося різке зниження схожості з підвищенням експозиції прогріву, то у насінні урожаю 2006 р. це явище не відмічено, що пояснюється залежністю стійкості насіння не лише від генетичних ознак сорту, але й від його стану, умов збирання та зберігання, тобто модифікаційних змін.
Оздоровлення насіння зернових колосових культур методом опромінювання ЕМП НВЧ. Механізм дії всіх факторів передпосівної обробки насіння аналогічний. При низьких “доза-експозиція” відбуваються процеси стимуляції проростання насіння та розвитку рослин, а подальше збільшення призводить до пригнічення цих процесів, або загибелі зародка насіння окремих біотипів. Тому періодичне очищення насіння певного сорту від насінин нестійких до стресових умов буде ефективним прийомом при подальшому розмноженні сорту. В лабораторних умовах опромінювання насіння проводили на тих самих сортах ярої пшениці, що тестували для визначення режимів гідротермообробки. Результати тестування методом опромінювання наведені на рис. 4 та 5.
Як видно з отриманих даних, опромінювання насіння ЕМП НВЧ впродовж 40 сек. не має суттєвого впливу на зміну схожості всіх сортів. Подальше збільшення експозиції опромінювання призводить до суттєвого зниження схожості, причому інтенсивність зниження у різних сортів відбувається по різному.
Рис. 4 Схожість насіння ярої м’якої пшениці після опромінювання НВЧ при різних експозиціях (2005-2006 рр.)
Рис. 5 Схожість насіння ярої твердої пшениці після опромінювання НВЧ при різних експозиціях (2005- 2006 рр.)
При цьому, виявлена закономірність притаманна кожному сорту – при певній експозиції опромінювання, перед “порогом” суттєвого зниження схожості, відбувається її максимальне підвищення, що у багатьох випадках перевищує показник контрольного варіанта. Визначення таких умов (режимів) забезпечує максимальний ефект опромінювання. У зв’язку з цим для визначення таких оптимальних режимів, треба проводити попередній тест кожної партії насіння на стійкість до експозиції опромінювання.
В основі цього явища лежать фізико-хімічні й фізіолого-біологічні зміни
у системі крохмального зерна та його водневої оболонки. При звичайному (конвективному ) нагріву, енергія та тепло передається від оболонки насіння до його середини, а у разі опромінювання, мікрохвильова енергія трансформується у теплову, першочергово у тонких шарах водних оболонок крохмалю та інших структур насіння, у зв’язку з тим, що діелектричне проникнення води () дорівнює 79, а крохмалю – 6. Різке підвищення температури води призводить до розриву водневих зв’язків та виникнення процесів гідратації крохмалю з утворенням кінцевих біохімічних складових – глюкози й фруктози та інші ферментативні перетворення, що в наступному впливають на стимуляцію й інтенсифікацію проростання. При наступному підвищенні тривалості експозиції, температура маси насіння вирівнюється й досягає 77-850 С, що призводить до коагуляції білків та інших руйнувань живого організму.
На прикладі насіння сортів, які тестували, оптимальна експозиція опромінювання складала: Харківська 26 – 40 сек.; Харківська 30 – 40 сек.; Героїня - 35 сек.; Чадо - 15 сек.; Харківська 27 -30 сек.; Харківська 39 -30 сек.
Ефект оздоровлення насіння перевіряли на прикладі м’якої пшениці інтенсивного типу сорту Харус. Експериментальні дані свідчать про те, що у 2005 році надбавки врожаю 15-16 % у порівнянні з контролем (пересів необробленого насіння) одержані від оздоровлення насіння методами гідротермообробки, НВЧ-опромінювання та методом озонування.
ВИРОБНИЧА ПЕРЕВІРКА ТА ЕКОНОМІЧНА ЕФЕКТИВНІСТЬ ЗАХОДІВ ОЗДОРОВЛЕННЯ НАСІННЯ
В результаті виробничого випробування елементів екологічної технології оздоровлення насіння зернових культур у різних господарствах України встановлено наступне. Озонування насіння ярої пшениці сорту Харківська 27 (супереліта) у ДП ДГ ”Елітне” ІР ім. В.Я. Юр'єва у 2004 р. сприяло одержанню додаткового прибутку на суму 603 грн./га, а з додаванням Ѕ норми протруйника – 621 грн./га.
Озонування насіння озимого тритікале сорту Амфідиплоїд 52 (супереліта) у ВАТ “Новопокровка” Чугуївського району Харківської області, у 2004 р. за несприятливими умовами одержання сходів, сприяло забезпеченню додаткового прибутку на суму 3622 грн./га.
Озонування насіння озимої пшениці сорту Донецька 48 (еліта) у ВАТ “Новопокровка” Чугуївського району Харківської області у 2005 р. з 1 га посівів економічний ефект склав 862 грн. 24 коп.
При комплексному застосуванні біопрепарату “Байкал ЕМ-1-У” з регулятором росту “Марс-1” та протруйником Лоспел зі зниженою нормою витрати у ТОВ “СГП “ДАНКО” Запорізької області, при вирощуванні озимої пшениці Одеська 267 у 2006 р., економічний ефект склав 2106 грн./га.
ВИСНОВКИ
У дисертації теоретично узагальнено і вирішено нову наукову задачу, що виявляється в розробці прийомів підвищення посівних та врожайних властивостей насіння зернових колосових культур нетрадиційними, екологічно безпечними факторами передпосівної обробки, шляхом встановлення невідомих раніше закономірностей з впливу біопрепаратів, озону, електромагнітного поля надзвичайно високих частот та нагрітої води, на зміни фізіологічних процесів насіння, яке проростає після його передпосівної обробки; виявлення механізму дії й взаємодії хімічних, біологічних, електротехнологічних та фізичних факторів, у результаті чого визначені оптимальні режими передпосівної обробки насіння, у тому числі з наступним протруєнням зменшеними нормами протруйника, розроблено методи оздоровлення насіння та методи оцінки сортів на стійкість до стресових умов при вирощуванні; все це надає можливість зниження витрати пестицидів або повної їх заміни екологічно безпечними факторами, які впливають на підвищення посівних якостей та врожайних властивостей насіння, що має суттєве значення в галузі рослинництва.
1. Оптимізовано суміш для передпосівної обробки насіння ярого ячменю на основі біопрепарату типу “Байкал ЕМ–1-У” у наступному співвідношенні: біопрепарат “Байкал ЕМ–1-У” – 10%-й розчин; регулятор росту “Марс І” – 2%-й; - протруйник насіння – ј від норми витрати.
2. Виявлено, що біопрепарат “Байкал ЕМ–1-У” підвищує інтенсивність проростання і стійкість рослин до ураження збудниками кореневих гнилей, одночасно підвищується виживання та продуктивність рослин у межах 7-20%.
3. Оптимізовано технологічні режими передпосівної обробки насіння ярих культур озоноповітряною сумішшю (ОПС). Оптимальним режимом визначено 0,5 г/м3 з експозицією 60 хвилин, при якому схожість не кондиційного насіння підвищується до 7%.
4. Результативність озонування насіння в оптимізованих режимах підвищується при наступному протруюванні фунгіцидом Вітавакс 200ФФ Ѕ частиною від рекомендованої норми його витрати, що забезпечило в середньому за 3 роки, найвищу прибавку урожайності озимих культур на 16%, ярих культур – 11,5% .
5. Протруєння Вітаваксом 200ФФ рекомендованою нормою негативно впливає на зародок насіння. На прикладі ярої пшениці Харківська 26 встановлено, що при протруєнні насіння повною нормою препарату зі схожістю 93% і висіві через 15 діб після обробки вона вже має тенденцію до зниження (92%). При зменшенні норми до ј частини, схожість підвищується до 98 % (Патент № 21428).
6. Оптимізовано технологічні режими опромінювання насіння ярої пшениці
