Влияние регуляторов роста на урожайность и качество льнопродукции

Проблема регуляции роста и развития растений с помощью физиологически активных веществ в настоящее время является одной из самых актуальных в современной биологии. Интерес к данной группе соединений обусловлен широким спектром их действия на растения, возможностью направленно регулировать отдельные этапы роста и развития с целью мобилизации потенциальных возможностей растительного организма, а следовательно, для повышения урожайности и качества сельскохозяйственной продукции.

Большой набор химических препаратов (ретардантов, гербицидов, стимуляторов роста и др.), частично уже применяемых в сельском хозяйстве или находящихся на испытании, требует тщательного изучения особенностей их действия на растения в зависимости от генотипа и факторов внешней среды.

Как показали многие исследования, эффективность различных химических препаратов в значительной мере определяется восприимчивостью не только отдельных видов, но и сортов культурных растений [77, 78, 79]. Адаптация растений к действию различных регуляторов роста связана с многообразными изменениями ряда физиологических процессов — дыхания, фотосинтеза, нуклеиново-белкового обмена и др.

За последнее десятилетие в Институте биоорганической химии и нефтехимии НАН Украины в сотрудничестве с рядом других учреждений созданы регуляторы роста широкого спектра действия, специфически влияющие на разные сельскохозяйственные культуры [216]. Данные регуляторы роста являются синтетическими производными N-оксида перидина, его комплексами с протонодонорами (ивин, потейтин, аксалин, формин, альфа, триман 1)) и композициями с природными фитогормонами: зеастимулин (формин + эмистим С), агростимулин (ивин + эмистим С), протон (триман 1 + эмистим C) и др. Получен регулятор природного происхождения — эмистим С. Эти препараты применяются в микродозах как для предпосевной обработки семян, так и для опрыскивания вегетирующих растений. Обеспечивают существенные прибавки урожая и повышение качества продукции озимой пшеницы, яровых зерновых, гороха, кукурузы, сахарной свеклы, картофеля, семян клевера, люцерны, овощных и других культур [232, 269, 86, 333, 320].

По вопросу о возможности применения регуляторов роста на льне-долгунце имеется крайне мало работ. Так, в опытах С. М. Маштакова и А. П. Волынца [178] указывается, что гиббереллиновая кислота, применяемая на посевах льна, значительно или полностью снимает токсическое действие гербицидов. По сообщениям Л. В. Гавриловой [59] трехкратная обработка растений льна-долгунца раствором гиббереллина усиливала темпы роста растений, что повлияло на прирост растений в длину. Ф. М. Реда [247] указывал, что гиббереллин способствовал лучшему формированию семян, повышал их массу на 10 — 16% по сравнению с контролем, увеличивал выход масла. Под влиянием гиббереллина наблюдалось увеличение количества элементарных волокон. Н. Г. Городний, И. Г. Вывалько [68] отмечали, что под воздействием гиббереллина увеличивалась техническая длина стеблей, повышалось содержание волокна в стеблях на 1,5 — 2,3%, урожайность льносоломы — на 3,1 — 5,8, семян — на 0,4 — 0,7 ц/га. В опытах Ф. М. Реда [247] под влиянием гиббереллина быстрее и дружнее появлялись всходы льна, на 17 — 20% повышалась урожайность общей сухой массы стеблей и семян. Наблюдалось повышение прочности волокна, содержания жира и белка в семенах льна [109].

В опытах Н. А. Дроздова [84] обработка семян льна-долгунца 0,004-процентным раствором янтарной кислоты обеспечила по сравнению с контролем прибавку урожайности льносоломы и семян на 10 — 30%, увеличение технической длины стеблей (на 3 — 5 см), массы 1000 семян и числа коробочек на одно растение. При широком производственном испытании этого способа были получены прибавки льносоломы на 21,5%, семян — на 19,5%, что позволило автору рекомендовать янтарную кислоту для широкого испытания и внедрения в производство.

А.И. Быстров [40] отмечал, что под влиянием янтарной и никотиновой кислот повышались полевая всхожесть, урожайность льносоломы на 3 — 10%, семян — на 0,8 — 12,4%, волокна — на 0,2 — 2,3 ц/га.

А.Д. Рогаш, И. И. Карпунина [257], обработав семена льна 0,01 — 0,005%-ным растворами биостимуляторов — бластелин (натриевая соль 1,5-дифенил-3-(n-сульфофенилтио)-формазана) и бетабласт (динатриевая соль 1,5-ди-(n-сульфонил)-3−0(n-нитрофенил)-карбогидразида, получили ускорение всхожести на 1 — 2 дня, повышение урожайности льносоломы на 6 — 9%, семян — на 8 — 17, волокна — на 13 — 26, в том числе длинного — на 5 — 26%. Стимуляторы усиливали поступление воды в семена, увеличивали длину и массу проростков, ускоряли появление всходов, повышали густоту стеблестоя. Получены положительные результаты при обработке ими вегетирующих растений. Однако, ввиду того, что изучение этих стимуляторов роста не имело системного характера, они не проходили широкой производственной проверки и не были рекомендованы к внедрению в производство, не нашли применения в льноводстве.

Одним из физиологически активных веществ является натриевая соль гуминовых кислот, внимание на которые, как указывает Л. А. Христева и В. А. Реутов [331], было обращено уже давно. Так, еще более чем полстолетия назад профессором НИИ удобрений и инсектофунгицидов (НИИУИФ) С. С. Драгуновым было предложено использовать гуминовые кислоты в сельскохозяйственном производстве. Они обладают высокой биологической стойкостью, накапливаются в больших количествах в почве, особенно в торфах, бурых углях, и могут быть выделены из них растворами щелочей. Соли гуминовых кислот с одновалентными катионами (гуматы натрия, калия, аммония), будучи растворимыми в воде и находясь в ионодисперсном состоянии обладают физиологически активными свойствами. Они в малых дозах стимулируют рост и развитие растений, а также повышают сопротивляемость их неблагоприятным условиям среды. Под влиянием гумата натрия активизируется обмен веществ, усиливаются дыхание, синтетические процессы и поступление минеральных солей из внешней среды. Он усиливает прежде всего рост корневой системы и надземной массы растений, существенно влияет на образование хлорофилла в листьях и на фотосинтез. Кроме того, растворимые формы гуминовых кислот стимулируют жизнедеятельность почвенных микроорганизмов, что способствует улучшению минерального питания растений. Все это в итоге приводит к усилению роста и развития, повышению урожайности, ускорению созревания и улучшению качества продукции [331].

Высокое положительное влияние гумата натрия на лён отмечают в своих исследованиях М. И. Андрушкив, Б. А. Костюк и др. [16]. Применение гумата натрия при обработке семян (3 кг/т) и опрыскивание посевов льна в дозе 100 г/га на фоне ЖКУ N₄₀Р₁₃₅ + К₁₃₅ повышало урожайность семян на 1,4 — 1,9 ц/га (41,2 — 55,9%) и льносоломы — на 21,1 — 21,9 ц/га (57,6 — 59,8%) по сравнению с контролем.

В последние годы большое внимание уделяется регуляторам роста, близким к природным соединениям или синтетическим веществам, быстро метаболизирующимся в растительной клетке. К этим соединениям относятся эпибрассинолид, эмистим С, агростимулин. Действие их на рост и развитие, формирование урожайности и качества льнопродукции, особенно в зависимости от генетических особенностей культуры, изучено слабо.

Наши исследования проводились на льне-долгунце сортов М-12, Вита, Нива, Лира, Е-68 и К-65, отличающихся по скороспелости. Изучалась их реакция на новые росторегуляторы, применяемые по вегетирующим растениям в начальных фазах роста и развития. Опыты проводились на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве, характеризующейся слабокислой реакцией среды, недостаточным содержанием гумуса, повышенным содержанием подвижных форм фосфора и средним обменных форм калия по схеме, приведенной в табл. 5.1.

Эпибрассинолид (С₂₈Н₄₈О₆) [104]. Относится к новому классу природных фитогормонов — брассиностероидам, способным в исключительно низких концентрациях стимулировать рост и развитие растений, повышать устойчивость к стрессовым условиям произрастания (засухе, переохлаждению и др.), а также качество продукции.

Эффект брассиностероидов объясняется воздействием их сначала на содержание и активность ауксинов и цитокининов, а затем на уровень абсцизовой и оксикоричной кислот.

Обладая полифункциональным действием, эпибрассинолид существенно влияет на регуляцию процессов фотосинтеза, белоксинтезирующей системы. Кроме того, данный препарат характеризуется фунгицидными свойствами в отношении ряда заболеваний, вызванных грибами, бактериями и вирусами.

Синтезирован в Институте биоорганической химии НАН Республики Беларусь Эмистим С [231]. Регулятор роста растений природного происхождения, продукт жизнедеятельности эндофитных грибов. Получают путем культивирования микроскопических грибов (эндофитов), выделенных из корневой системы облепихи или женьшеня, на искусственной питательной среде в стерильных условиях. Водно-спиртовой экстракт продуктов их жизнедеятельности является препаративной формой.

Широкий спектр действия препарата обусловлен наличием в его составе сбалансированной композиции 75 физиологически активных веществ, среди которых имеются фитогормоны ауксиновой, гиббереллиновой, цитокининовой природы, насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты, аминокислоты, углеводы, микроэлементы.

Механизм действия росторегулятора основан на активизации белок-синтезирующей системы. Под его влиянием установлено снижение показателя перекисного окисления липидов мембран, что контролируется ядерными и цитоплазматическими геномами В корнях растений ускоряется митотическое деление клеток.

Данный препарат зарегистрирован как росторегулятор более 20 культур. Применяется для предпосевной обработки семян и опрыскивания вегетирующих растений.

Получен в Институте биоорганической химии и нефтехимии НАН Украины, зарегистрирован к применению госхимкомиссиями Украины и Беларуси.

Агростимулин [231]. Композиционный препарат с природными фитогормонами (ивин + эмистим С), аминокислотами, микроэлементами и синтетическими аналогами фитогормонов. Объединяет физиологическую активность своих компонентов — ауксинподобную активность ивина и цитокининподобную активность эмистима С.

Механизм ростостимулирующего действия на растения следующий: образует комплексы с промежуточными белками, которые опосредованно влияют на состояние хроматина; участвует в окислительно-восстановительных реакциях; регулирует активность фермента Н⁺ — АТФазы; ускоряет процессы транскрипции и трансляции в клетках, митотическое деление клеток: увеличивает проницаемость клеточных мембран, в результате чего активизируются все ростовые процессы в растительном организме.

Имеются сведения о том, что данный препарат влияет на общее содержание и соотношение пигментов в листьях, повышает оплодотворяемость цветков, что способствует росту семенной продуктивности, снижает поражаемость сельскохозяйственных растений грибными инфекциями.

Получен в Институте биоорганической химии и нефтехимии НАН Украины.

Согласно данным трехлетних исследований (табл. 5.1), применение новых регуляторов роста путем опрыскивания растений льна сорта Нива в фазе всходов и «елочки» стимулировало рост корневой системы. В среднем за годы исследований под действием эмистима С и агростимулина масса корневой системы в фазе ранней желтой спелости увеличивалась в 1,2, а эпибрассинолида — в 1,3 раза по сравнению с фоном Р₆₀К₉₀. Увеличение корневой системы льна происходило в основном за счет образования боковых корешков, что способствовало увеличению ее массы, поглотительной способности и, вероятно, явилось одним из важнейших факторов роста урожайности. Это вполне согласуется с результатами исследований, полученных в опытах Г. Ф. Насырова, Н. В. Беляева, С. П. Пономаренко [201].

Ростовые вещества оказались более эффективными при внесении на ранних стадиях роста и развития растений — в фазе всходов. Отмечена тенденция к снижению положительного эффекта при применении регуляторов роста в фазе «елочки. Из трех изучаемых ростовых веществ наибольшее стимулирующее действие на лен оказали препараты эмистим С и агростимулин. В среднем за годы исследований прибавка урожайности от внесения эмистима С в фазе всходов по отношению к фону Р₆₀К₉₀ в зависимости от сортовых особенностей составила: семян — 0,11 — 0,17, льносоломы — 0,79 — 1,3, волокна (всего) — 0,31 — 0,46, в том числе длинного — 0,27 — 0,40 т/га, а от агростимулина — соответственно 0,09 — 0,14; 0,56 — 0,92; 0,29 — 0,35; 0,12 — 0,32 т/га (табл. 5.2, 5.3).

Таблица 5.1. Влияние регуляторов роста на степень развития корневой системы льна-долгунца сорта Нива (фаза ранней желтой спелости), г 100 аб.-сух. растений.

Примечание. Дозы: эмистим С — 5 мл/га; эпибрассинолид — 20 мг/га; агростимулин — 10 мл/га Таблица 5.2. Влияние регуляторов роста и сортовых особенностей льна-долгунца на урожайность семян и льносоломы (среднее за 1998 — 2000 гг.), т/га.

НСР₀₅ АВ 0,0377 — 0,0385 0,270 — 0,577.

Для фактора, А 0,0099 — 0,0102 0,0710 — 1 489.

Для фактора В 0,0157 — 0,0162 0,1136 — 0,2355.

Таблица 5.3. Влияние регуляторов роста и сортовых особенностей льна-долгунца на урожайность волокна (среднее за 1998 — 2000 гг.), т/га.

На высокую эффективность эмистима С указывают Н. В. Санько, В. П. Деева, С. П. Пономаренко [269]. По их данным, применение эмистима С путем опрыскивания в фазе «елочки» из расчета 5 мл/га на 200 л воды способствовало повышению основных показателей урожайности льна за счет увеличения технической длины растений, выхода волокна из соломы. Прибавка урожайности у сорта К-65 составила: семян — 2,5, льносоломы — 15,2, волокна — 5,4 ц/га, а у сорта Томский 16 — соответственно 2,3; 9,9; 4,8 ц/га. Отмечено благоприятное влияние эмистима С на физико-механические свойства чесаного волокна, в особенности на такие показатели, как разрывная длина, гибкость, линейная прочность, тонина. У раннеспелого сорта Томский 16 лучшие технические свойства были выражены в большей степени, чем у позднеспелого сорта К-65.

Имеются сведения о высокой эффективности применения эмистима С на посевах озимых и яровых зерновых, картофеля, кукурузы и других культур [76, 333, 231, 294, 86].

В литературе также имеются сведения о высоком положительном эффекте агростимулина. Так, по данным УкрНИПТИ «Агроресурсы (1996 — 1998) [74], обработка семян льна-долгунца агростимулином (20 мл/га) или опрыскивание им посевов в фазе «елочки» (10 мл/га)способствовало повышению урожайности льносемян на 27 — 33%, льносоломы — на 13 — 17%. Рост урожайности семян обеспечивался за счет увеличения количества коробочек на одно растение и семян с растения.

Аналогичные результаты получены и в опытах А. Ю. Локоть [170], проведенных на Черниговской государственной сельскохозяйственной опытной станции на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве, развивающейся на лессовидном суглинке. Применение агростимулина (10 мл/га) и эмистима С (5 мл/га) по всходам льна-долгунца способствовало повышению урожайности льносоломы соответственно на 2,8 и 5,9, семян — на 0,4 и 0,6 ц/га. Рост урожайности семян обеспечивался за счет увеличения количества коробочек и семян с одного растения на 10 — 16%.

В наших исследованиях (1998 — 2000 гг.) применение эмистима С по всходам льна по своей эффективности было близко или эквивалентно внесению 15 кг/га минерального азота (см. табл. 5.2, 5.3). Близкие результаты от его применения получены в производственном опыте, проведенном в колхозе «Овсянка» Горецкого района в 2000 г. Внесение эмистима С в дозе 5 мг/га (200 л раствора) по всходам льна сорта Нива увеличивало урожайность семян до 8,2, льносоломы — до 52,4 ц/га, а средний номер льнотресты — до 1,5 ед. При этом чистый доход с 1 га составил 162,3 тыс. рублей при рентабельности 37,6%. Несколько меньший эффект получен в полевых опытах от применения в этой фазе агростимулина. Из шести изучаемых сортов наиболее отзывчивыми на регуляторы роста оказались раннеспелые сорта Вита и М-12.

Это согласуется с результатами исследований Н. А Ламана, Н. Н. Власовой, Е. В. Стратилатовой [164], которые отмечают, что отзывчивость сортов ячменя на обработку регуляторами роста повышалась по мере увеличения скороспелости сортов. Неодинаковую реакцию отдельных генотипов на регуляторы роста и, в частности, на брассиностероиды, О. Н. Кулаева, Э. А. Берханова, А. Б. Федина и др. [157] связывают с глубокими изменениями физиолого-биохимических процессов, главным образом белок-синтезирующей системы.

В нашых опытах эмистим С способствовал удлинению на 2 дня вегетационного периода растений, повышению их облиственности. В условиях избыточно увлажненных 1998 и 2000 гг. увеличение урожайности льносоломы от эмистима С приводило к возрастанию полегаемости посевов, как это отмечено в вариантах с повышенными дозами азота.

Эффект от применения эпибрассинолида (см. табл. 5.2, 5.3) был значительно ниже, чем от эмистима С и агростимулина. Однако прибавки урожайности по отношению к фоновому варианту Р₆₀К₉₀ были достоверны.

Более полное представление о действии удобрений и новых регуляторов роста на лен можно получить, если учесть их влияние на качество продукции. Изменения в росте и развитии растений, анатомической структуре стебля и характере биохимических процессов, уровне минерального питания в конечном итоге отразились на качестве льнопродукции. Данные инструментальной оценки льносоломы свидетельствуют о наличии тесной зависимости ее качества от доз вносимых удобрений и регуляторов роста. Наиболее высокие показатели качества льносоломы отмечены при внесении N₁₅Р₆₀К₉₀ для раннеспелых сортов М-12, Вита и N₃₀Р₆₀К₉₀ — для среднеспелых Нива, Лира, Е-68 и позднеспелого К-65. При таком уровне питания увеличивались техническая длина, крепость, выход луба. Средний номер соломы изменялся от 2,16 до 2,5 ед. (табл. 5.4, 5.5).

Таблица 5.4. Влияние регуляторов роста на техническую длину и крепость льносоломы в зависимости от сортовых особенностей льна (среднее за 1998 — 2000 гг.).