Агроэкологические аспекты выращивания культуры риса в условиях Кубани

[Введите текст]

Рисоводство является одной из ведущих отраслей мирового сельского хозяйства. Производством риса занимаются 115 стран мира на площади 153,6 млн. га. Мировое валовое производство составляет более 672 млн. т. — по этому показателю рис уступает только пшенице, при этом он отличается наивысшей урожайностью среди зерновых культур. Широкое распространение риса объясняется тем, что им питается более половины человечества нашей планеты. Он является диетическим продуктом, обладающим высокой энергетической ценностью и хорошей усвояемостью. При этом большое значение в мировом хозяйстве имеет не только основной продукт рисоводства — рисовая крупа, но также рисовые крахмал, масло, отруби, лузга, солома и другие сопутствующие продукты, используемые в пищевых, кормовых и технических целях.

Есть три момента, определяющие бурное развитие рисоводства в нашей стране. Во-первых, рис нужен для удовлетворения растущего спроса населения в ценном продукте — рисовой крупе. Во-вторых, внедрение культуры риса в заболоченных районах — на дельтах и низменностях позволило с большим экономическим эффектом использовать плавневые земли, которые ранее не давали ее сельскохозяйственной продукции или давали ее очень мало. И, в-третьих, рассоление почвы на территориях, где были введены научно обоснованные севообороты, дало так же возможность выращивать сопутствующие рису культуры, для которых эти почвы ранее были непригодны.

В мировом производстве риса, несмотря на сравнительно высокую урожайность, наша страна играет малую роль. Посевы этой культуры в нашей стране занимают 0,3% мировой площади, производство риса составляет около 0,6% сбора риса на земном шаре. Основным рисосеющим регионом России является Краснодарский край, в котором производится более 85% общего объема производства этой ценной крупяной культуры. Площади под посевами риса здесь занимают почти 135 тыс. га, а каждый гектар посева стабильно дает более 6 тонн зерна с гектара.

Несмотря на значительные успехи кубанских рисоводов, позволяющие получать на протяжении последних лет стабильные урожаи выше 60 ц/га, валовые сборы риса зерна в среднем по России остаются не достаточными для полного удовлетворения населения в этом ценном продукте питания, хотя биологический потенциал возделываемых сортов значительно выше фактически получаемой урожайности [78, 79].

Дальнейший прогресс в рисоводстве возможен только при условии максимально сбалансированной реализации комплекса агробиологических агрохимических приемов с учетом требований развивающегося растительного организма. Известно, что увеличение урожайности риса в большей степени зависит от вносимых минеральных удобрений, и в первую очередь азотных, на долю которых приходится 80−90% прибавки от применения полного удобрения. К сожалению, приемы химизации, основанные только на применении высоких доз минеральных удобрений, имеют ограниченную экспоненту роста и приводят к загрязнению окружающей среды.

В связи с этим, важным компонентом современных технологий производства продукции растениеводства становятся регуляторы роста растений, которые в малых дозах активно влияют на обмен веществ растений, что приводит к видимым изменениям в росте и развитии. При этом нужно иметь ввиду, что регуляция этих процессов гормонами или их синтетическими аналогами, как правило, высокоспецифична и не может осуществляться другими средствами воздействия на растение, такими как минеральные удобрения и т. п. Поэтому овладение законами (закономерностями) гормональной регуляции жизнедеятельности растений является актуальной задачей не только теории, но и практики растениеводства.

Изучение характера взаимодействия компонентов гормональной системы позволяет значительно расширять сферу применения регуляторов роста. Особенно в части ускорения транспорта питательных веществ, активизации их накопления в хозяйственно-полезных органах растений и многое другое. Регуляторы роста растений позволяют усиливать или ослаблять признаки и свойства растений в пределах нормы реакции, определяемой генотипом, наследственностью. Они являются составной частью комплексной химизации растениеводства. С их помощью компенсируются недостатки сортов и гибридов. Поэтому они не имеют универсального значения и не могут заменить другие факторы формирования урожая. В связи с этим чрезвычайно важно точно знать механизм их действия на физиолого-биохимическом, молекулярном и генетическом уровнях.

В связи с вышеизложенным, целью работы было изучить реакцию растений риса на применение новых экологически безопасных регуляторов роста.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Биологические особенности риса

Рис (Oryza sativa L.) — яровое травянистое растение гигрофитной природы.

У риса выделяют следующие фенологические фазы вегетации: прорастание, всходы, кущение, трубкование (выход в трубку), выметывание — цветение, созревание. Первые три фенофазы составляют период индивидуального развития риса, во время которого образуются вегетативные органы. Вторые три фенофазы составляют генеративный период, во время которого образуются генеративные органы и соломина. К генеративному периоду относятся и последняя часть кущения, во время которой начинают происходить невидимые глазом изменения в конусе нарастания побега, приводящие к превращению его из вегетативного в генеративный. Некоторые формы риса имеют так называемую «лаг-фазу» кущение, когда новообразование побегов кущения уже не происходит, а трубкования еще нет. Лаг-фаза может быть достаточно длительной и является морфологическим проявлением перестроек в конусе нарастания. У других форм риса лаг-фаза отсутствует, и генеративная часть кущения морфологически неотличима от вегетативной. По морфологическим изменениям конуса нарастания главного побега и органов, являющихся его генеративными производными, морфогенез риса подразделяют на 11 этапов [2]:

1 — развитие первых трех листьев в конусе нарастания;

2 — разрастание пазушных почек и прекращение листообразования;

3 — разрастание конуса, обособление бугорков веточек метелки;

4 — рост зачатков веточек, образование колосковых бугорков;

5 — дифференцирование колосковых бугорков, заложение органов цветка;

6 — формирование генеративной ткани;

7 — рост метелки;

8 — выметывание-цветение (у риса это единый этап, у многих злаков выметывание или колошение отдельно от цветения, поэтому их выделяют в отдельные этапы);

9 — формирование предзародыша, — зародыша и зачатка эндосперма;

10 — образование эндосперма;

11 — полное созревание.

Остановимся несколько подробнее на особенностях роста и развития растений риса в различные фазы вегетации.

Прорастание семян начинается, когда воды в эндосперме 28−35%, а в зародыше 50−52%. Всасывая воду, семена набухают, в них происходят биохимические процессы деструкции белков, крахмала и других биополимеров. Набухание семян, равно как и наклевывание процесс дыхания заметно интенсифицируется, потребность семян в кислороде сильно возрастает, и при отсутствии его в затопленной почве прорастающие семена гибнут. Поэтому в период от набухания до наклевывания семян может быть затоплено слоем воды, а после наклевывания и образования колеоптиля длинной 3−5 мм воду с рисового поля следует сбросить.

Фаза всходов начинается с появления шильца и продолжается до появления 3−4 настоящих листьев. У скороспелых сортов эта фаза заканчивается с появлением 3-го листа, а у среднепозднеспелых — 4-го. В течение фазы всходов интенсивно развиваются корни и в пазухах листьев закладываются почки побегов кущения. В возрасте четвертого листа, то есть к концу фазы всходов, пазушные почки, разрастаясь, превращаются в зачатки боковых побегов.

Кущение. При образовании у риса 4−5 листьев начинается кущение, длится оно 25−30 дней и заканчивается с появлением 8−9- листьев. Фаза кущения характеризуется ростом листьев среднего яруса (с пятого до девятого), их придаточных корней, пазушных почек и конуса нарастания.

Конус нарастания представляет собой верхушку стебля, лишенную всякой гистологической дифференциации. В результате деления клеток в вершине стебля образуется ряд слоев, из которых формируются листья и ткани стебля. Ниже вершины конуса просматривается валик, из которого возникает лист.

С середины фазы кущения (пятый-шестой лист) в конусе нарастания заканчивается заложение листьев, а следовательно, и стеблевых узлов с междоузлиями. В конусе нарастания протекают процессы перехода риса к генеративному периоду: в нем начинается престройка, которая в конечном счете обеспечивает его способность формировать метелку с ее органами. К началу фазы трубкования в зачаточной метелке заложено такое количество колосков, какое будет на созревшей. Однако величина метелки в значительной степени зависит от температурных условий и обеспеченности растения азотом в период ее закладки.

Исследования показали, что продуктивность метелок боковых побегов зависит прежде всего от места образования побегов. Как правило, наиболее продуктивными являются метелки на побегах, появившихся из пазухи 1−2 листа.

Выход начинается при появлении у риса 8−9 листьев. В это время разрастаются верхние междоузлия соломины, самые верхние листья и зачаточная метелка. Образуется метелка из конуса нарастания стебля, который по форме представляет собой полусферическую выпуклость, покрытую зачаточными листьями.

Зачаточная метелка проходит несколько этапов развития: появление бугорков веточек, обособление узлов метелки, возникновение бугорков колосков, отделение колосовых чешуй, заложение тычинок и формирование завязей. Полное развитие органов цветка (тычинок, пестика и завязи) завершается перед самым цветением.

На протяжении фазы выхода в трубку в первую очередь развивается ось метелки с веточками, затем закладываются и растут колоски и, наконец, цветки; когда все эти органы заканчивают свой рост, наступает усиленный рост междоузлий и соломина выносит готовую к цветению метелку за пределы влагалища флага.

В фазе трубкования заметно увеличиваются общая высота растения, длина стебля, метелки, а также цветковых чешуй и пыльников.

Цветение совпадает с выметыванием метелки у риса и продолжается 5−7 дней Оно может быть закрытым (цветковые чешуи не закрываются) и открытым (цветковые чешуи открыты). При закрытом цветении стерильных колосков образуется значительно больше.

Цветение риса завершается оплодотворением, на четвертый день после которого уже возникает зародыш с хорошо развитым конусом нарастания, состоящим из колеоптиле и первого листа без пластинки. На 10−12-й день зародыш оформляется окончательно — уже имеются листочки, корешок и щиток. Однако величина его и масса достигают конечных размеров на 27-й день после оплодотворения [13, 32].

Во время созревания наблюдается: молочное состояние зерновки, фазы восковой и полной спелости.

При молочном состоянии зерновка достигает полного развития в длину и ширину, но содержимое её напоминает молоко. От момента опыления до конца этой фазы проходит 11−12 дней. В это время в зерновке содержится около 70% воды.

Фаза восковой спелости длится около 20 дней, на протяжении которых зерновка приобретает мучнистую консистенцию и режется ножом. В зерновке содержится до 35% воды.

От восковой до полной спелости проходит 5−7 дней, а вся фаза созревания длится 30−40 дней в зависимости от биологических особенностей риса, температуры воздуха и почвы. Полной спелости растения достигают тогда, когда зерновка не режется ногтем и при раздавливании её образуются сухие крупинки.

1.2 Требования риса к факторам внешней среды

Совокупность морфологических, биохимических, физиологических и всех иных изменений, протекающих в меняющихся условиях внешней среды, составляет в целом онтогенез риса. Онтогенетические изменения это определенное сочетание внутренних процессов растения и изменяющихся условий среды.

Переходы от одной фазы к другой является следствием постоянных изменений в общем обмене веществ, приводящим к новым морфологическим образованиям. Поэтому в разные фазы вегетации требования растений риса к условиям среды неодинаковы.

Требования к температуре. Семена риса могут прорастать при 100С. Однако оптимальная температура прорастания составляет 22−250С. Хорошо прорастает рис и при 14−150С. Максимальная температура для прорастания — 400С. При длительном воздействии низких (80) и высоких (более 400) происходит отмирание зародыша и гибель проростка. Интенсивность прорастания семян в поле определяется температурой почвы, которая зависит от температуры поливной воды и воздуха. При средней температуре 2−250 С всходы могут появиться на 5−7-й день, при 16−200С — на 10−12-й, а при ранних сроках сева, когда температура составляет 12−140С — на 14−16 й день. Установлено, что при температуре ниже 170С ростовые процессы у всходов приостанавливаются. Максимальной температурой для нормального прохождения кущения является 120С, оптимальной — 22−260С. Оптимальная температура для фазы трубкования 24−280С. Продолжительность фазы при температуре 28−320 около 22 дней, при 33−370 она удлиняется до 25−26 дней. Под влиянием температуры слоя воды заметно изменяется скорость и направленность химических процессов, происходящих в генеративном конусе нарастания. С повышением температуры ускоряется синтез простых и сложных белков цитоплазмы и ядра меристем. В дальнейшем это приводит к изменению числа веточек и колосков на метелке. Высокие урожай получают при температуре воды — 20−220С. Большое значение для цветения и оплодотворения риса имеет температура окружающего воздуха. При достаточно высоких температурах цветение начинается с 9 часов утра и заканчивается в 14−15 часов. Оптимальная температура для цветения 27−280С [32], минимальная 15−200С, максимальная — около 500С. Облачность, ветер, дождь, резкое понижение температуры до 12−130С задерживают, а то и прекращают цветение и оплодотворение. Молочная спелость интенсивно проходит при среднесуточной температуре 17−150 в течение 22−26 дней. Низкие температуры сильно тормозят рост и развитие риса. Заморозки — 0,50С уже опасны, а -10Сгубительны для этой культуры. Сумма среднесуточных температур в зависимости от продолжительности вегетационного периода колеблется от 20 000 до 30 000С. Сумма среднесуточных температур для межфазных периодов для прорастания — 5200С, для всходов — 5200С, для спелости — 7000С.

Требования к влаге. Прорастание семян риса начинается с поглощения ими воды и достижения зерновками 22−30%-ной влажности. Этот процесс происходит вначале чисто физиологическим путём (за счет набухания биополимеров типа белков, крахмала и т. п.). В это время поглощается примерно 80−85% воды, необходимой для прорастания семян. В дальнейшем впитывание воды происходит за счет энергетического обмена разрастающихся эмбриональных тканей зародыша.

При набухании зерновки кислород воздуха в неё не проникает и наклевывание совершается в анаэробных условиях. Потребность в кислороде возникает у семян после наклевывания, в это время необходимо освободить чеки от воды.

Большое влияние на полевую всхожесть семян оказывает режим орошения риса. При постоянном затоплении всходы, как правило, получаются изреженными, а при различных видах укороченного затопления, когда почва вначале только увлажняется, можно получать оптимальные по густоте всходы.

Всходы риса получают без слоя воды, в противном случае они сильно угнетаются. Слой воды создают при полном появлении 1−2 листьев вслед за обработкой посевов гербицидами. Глубина затопления — 12−15 см. При глубоком затоплении листья растут преимущественно в длину, причем особенно сильно разрастается влагалище и в меньшей степени пластинка листа. Способность листьев риса удлиняться при затоплении, является очень важным приспособительным признаком, обеспечивающим вынос ассимилирующих органов в воздушную среду.

Устьичные клетки у риса расположены на обеих сторонах листовой жилки в два ряда, имея под собой воздушную полость. В покровной ткани, помимо устьиц и эпидермальных клеток, имеются пузыревидные клетки. Расположены они на верхней поверхности пластинки, где образуют продольные сомкнутые полосы, под которыми залегают водоносная, или ассимилирующая ткань. При недостатке влаги пластинка листа может продольно скручиваться при помощи пузыревидных клеток. Скручивание пластинки происходит при весьма незначительной потере воды, то есть в самом начале возникновения водного дефицита в листовой пластинки.

Во время кущения поддерживается комбинированный водный режим. До образования необходимого количества боковых побегов слой воды не должен превышать 7−10 см, а затем на 7−8 дней его повышают до 20 см для снижения температуры в зоне узла кущения.

На озерненность метелки риса большое влияние оказывает водный режим в фазу выхода в трубку. Оптимальный слой воды — 15 см.

Наиболее благоприятная относительная влажность воздуха — 70−80%. При влажности ниже 40% цветение не происходит, при этом повреждается рыльце.

В фазе созревания оптимальная продолжительность затопления слоем 15 см составляет 30−40 дней. Абсолютная масса зерна в метелке риса находится в прямой зависимости от продолжительности поддержания слоя воды в чеке в этот период. Несвоевременный и быстрый сброс воды с чека приводит к резкому снижению урожая.

Транспирационный коэффициент у риса в зависимости от генотипа и условий выращивания колеблется от 200 до 1200 мл на 1 г сухого вещества (обычно около 500 мл/г). В онтогенезе количество транспирируемой растением риса воды возрастает до цветения, что связано с ростом поверхности листьев. В условиях Кубани рис транспирирует за период выметывания — молочная спелость от 2 до 2,5 тыс. мл воды. В дальнейшем происходит отмирание листьев и снижение транспирации. В утренние часы при высокой влажности воздуха у риса (особенно во всходы или в начале кущения) наблюдается явление гуттации — выделения капельно-жидкой воды на кончиках листьев.

Требуемый объем воды на 1 га по фазам вегетации: прорастание -3,0−3,5 тыс. м3, всходы — 3.0−3,5 тыс. м3, кущение 3,5−4,0 тыс. м3, трубкование, выметывание и цветение — 4,5−5,0 тыс. м3, спелость — 1,5−2,0 тыс. м3. Всего за период вегетации — 16,0−18,0 тыс. м3.

За весь период вегетации период растения риса на 1 га посева расходуют немногим более 5500 м³ воды и около половины ее — во время выметывания и цветения, то есть за весьма ограниченное время. Поэтому даже кратковременные перебои с подачей воды в этот период вредно сказывается на урожае. Недостаток воды во время цветения вызывает стерильность цветков, в результате которой наблюдается пустозерность и урожай риса снижается.

Требования к питательным веществам. При выращивании риса создают специфические условия режима питания. После затопления полей характер химических и микробиологических процессов в почве изменяется. Что влияет на условия снабжения растений питательными веществами. Практически полностью исчезают из корнеобитаемого слоя такие важные источники минерального питания, как нитраты и сульфаты.

Органические удобрения (навоз) вносят из расчета 30−40 т/га в паровые поля после планировки. На засоленные и солонцовые участки вносят гипс или фосфогипс для устранения отрицательного влияния избыточной концентрации солей натрия, содержащихся в почве.

Во время вегетации рис потребляет значительное количество питательных элементов, и в первую очередь азота, фосфора и калия.

Азот нужен рису на протяжении всей вегетации. Однако наибольшее количество этого элемента на единицу сухого вещества поглощается растениями в фазе всходов. Поэтому, чтобы продуктивность риса была высокой, необходимо дробное внесение азотных удобрений.

Наилучшими азотными удобрениями для риса считаются формы, содержащие аммоний — это сульфат аммония и хлористый аммоний, а также мочевина, в которой азот находится в амидной форме.

Большое влияние на рис оказывает фосфор. Недостаток его в почве приводит к нарушению в белковом обмене растений. От этого у всходов растений риса появляются суженные листовые пластинки, а корни растут очень слабо; кущение наступает с запозданием и проходит медленно. Метелка имеет малые размеры. Важно иметь в виду, что фосфорное голодание риса в молодом возрасте отрицательно сказывается впоследствии и не может быть возмещено внесением фосфора в более поздние сроки. Поэтому фосфор нужен рису уже в начале вегетации.

В отличие от других сельскохозяйственных культур одинаково интенсивно усваивает как водорастворимые формы, так и труднорастворимые фосфорные соли кальция и железа.

Из всех элементов минерального питания рис больше всего выносит из почвы калия. Очевидно, это связано с тем, что калий принимает участие в превращениях углеводов и его недостаток отрицательно влияет на накопление сухого вещества растениями. Особенно много калия потребляет рис при выходе растений в трубку. Поэтому обеспеченность им в этот период положительно влияет на рис. В случае «перекорма» посевов риса азотом калийные удобрения вносят в подкормку в возрасте 6−7 листьев дозой 25−30 кг д.в.

Вынос из почвы питательных веществ, особенно калия, на единицу урожая риса не является постоянным. Он может изменяться в зависимости от соотношения этих элементов в почве в доступной для растения форме.

Помимо азота, фосфора и калия, рис нуждается в таких веществах, как сера, железо, и микроэлементы — медь, цинк, молибден, марганец и др. Все они входят в состав элементов без которых не может произрастать рис. Внесение их в почву до посева или предпосевная обработка семян ими повышает продуктивность растений. Делает их более устойчивыми к неблагоприятным факторам внешней среды.

Требования к почве. Рис не требователен к почвам. К единственному фактору, ограничивающему возможность его возделывания на том или ином типе почв, относится их водопроницаемость. Рис выращивают на латеритных, подзолистых, болотных, черноземных и других почвах, содержащих более 0,2% хлористого калия и более 0,1% углекислого натрия, — задача весьма трудная. Однако поэтому на рисовом поле стоит слой воды, которую сменяют путем сбросов, от избытка солей можно освободиться в очень короткий срок. Последнее достигается предварительной промывкой почвы глубокими затоплениями поля с последующим сбросом воды через 1,5−2 недели. В связи с этим рис во всех странах мира служит мелиорирующей культурой, которая позволяет окультуривать бросовые земли. Рис плохо растет на лесных почвах. Наиболее благоприятна для него слабокислая реакция почвенного раствора (рН 6,6−6,5). Оптимальная кислотность почвы стимулирует поглощение питательных веществ и усиливает развитие корней риса. Лучшими почвами для культуры риса являются тяжелые дельтовые, на которых оросительные нормы при соблюдении всех правил водопользования не превышают 15−18 тыс. м3/га. Умеренно тяжелые аллювиальные почвы с наличием водопрочных агрегатов, богатые илистыми частицами. Гумусом и питательными веществами, также весьма благоприятны для риса. Большая ёмкость поглощения таких почв представляется важными факторами, так как она сохраняет питательные вещества и предохраняет их от вымывания.

При достаточной водообеспеченности рис можно возделывать и на легких почвах.

Глубина залегания грунтовых вод 1,2−1,5 м от поверхности.

Требования к свету. Рис — это светолюбивое растение короткого дня, однако имеются формы, которые успешно развиваются в северных районах его ареала, необычных для культуры риса вследствие не только малого количества тепла, но и продолжительного светового дня. Оптимальное освещение для риса — 40−60 тыс. лк. Пасмурная погода отрицательно сказывается на продолжительность вегетации и продуктивности.

1.3 Регуляторы роста и их эффективность в сельском хозяйстве

Ростовыми веществами (фитогормонами, ауксинами, стимуляторами, активаторами, ингибиторами, ретардантами т.д.) называют группу веществ, которые регулируют ростовые процессы в растениях.

Ростовые вещества участвуют в процессах клеточного деления, дифференциации тканей, эмбриогенеза. Затрагивая функции ДНК и РНК, они оказывают большое влияние на основные процессы жизнедеятельности: синтез ферментов, дыхание, корневое питания, фотосинтез, передвижение и мобилизацию веществ. Ростовые вещества регулируют физиологические и морфологические корреляции, обеспечивая существование растения как целого; они играют важную роль в регенерации утраченных органов, в переходе растений к генеративному развитию или вхождение в состояние покоя и т. д. Регуляция этих процессов гормонами или их синтетическими аналогами высокоспецифична и не может быть заменена такими традиционными технологическими приемами воздействия, как минеральное удобрение, полив и т. д. [44, 74].

Стимуляция физиологических процессов при воздействии регуляторами роста растений проявляется, как правило, при недостатке в растениях соответствующих фитогормонов, путем сбалансированности гормонального статуса организма. Поэтому считалось, что в практике химической регуляции отсутствуют вещества, управляющие одновременно всеми этапами органогенеза.

Вместе с тем, в исследованиях последних лет установлено, что некоторые фиторегуляторы вызывают не стимуляцию процесса, а его индукцию, которая не наблюдается при их отсутствии [29, 34, 51]. В результате происходит экспрессия соответствующих генов, которая сопровождается появлением новых ферментных белков. Это в наибольшей степени свойство препаратов нового поколения (арахидоновая кислота, олигосахариды, эпибрассинолид, эмистим и другие), проявляющие активность уже в крайне низких концентрациях (10−12 — 10−7). Их действие можно рассматривать как сигналы для переключения программы физиологических процессов в организме.

По данным исследований В. М. Ковалева, препараты эпибрассинолид, олигосахариды, эмистим в концентрациях 10−7 — 10−10 повышают устойчивость растений зерновых и овощных культур, а так же картофеля к стрессам, активизируют ростовые формообразовательные и функциональные процессы.

К биопрепаратам нового поколения, проявляющим активность на растительных организмах в очень низких концентрациях, относятся эмистим и группа экостов.

Влияние этих биопрепаратов было изучено на многих культурах. Так, методом моминолзависимой хемилюминесценции показано, что препараты эмистим и экост увеличивают активность пероксидазной системы гороха, усиливая тем самым пероксидазозависимый иммунитет растений, повышая устойчивость растений к бактериям, вирусам, грибам и другим патогенам. Кроме того, эти препараты могут оказаться антидотами при отравлении растений ксенобиотиками, такими, как тяжелые металлы, пестициды и т. д.

Изучение эффективности эмистима и экоста 1/3 на хлопчатнике в условиях Таджикистана показало, что предпосевная обработка семян эмистимом в дозе 3 мл/100 кг семян + 2 г CuSO4 с последующим опрыскиванием вегетирующих растений им же вначале бутонизации в дозе 1 мл/га является высокоэффективным приемом в борьбе с болезнями хлопчатника. Отмечено снижение зараженности корневыми гнилями на 15,5 — 18,9%, вилтом на 30,7 — 35,5%, макроспориозом на 31,3 — 38,6%, гоммозом на 100%, что обеспечило сохранение до 6,3 ц/га хлопка — сырца.

Испытания экоста 1/6 в полевых условиях показали, что по своей эффективности против болезней льна он превзошёл стандартный протравитель ТМТД, показав, кроме того, полную защиту от сильной степени повреждения всходов блошкой льняной, а также достоверную прибавку урожайности семян и соломы.

Применение эмистима на капусте белокочанной показало, что происходит существенное увеличение урожайности кочанов, снижается количество недогонов, уменьшается поражаемость капусты бактериозами, не ухудшается ее химический состав и значительно снижается количество нитратов.

Испытание эмистима на картофеле показало, что эмистим в сочетании с медным купоросом при предпосадочной обработке клубней обеспечивает достоверное увеличение урожайности клубней картофеля сорта Невский, несколько повышается и средняя масса клубней.

Данные по влиянию препарата эмистим на рост и экологическую устойчивость яблони сорта Антоновка обыкновенная показывают, что при обработке деревьев яблони эмистимом и гуматом натрия наблюдалось, в отличие от необработанных растений, усиление роста побегов на 17−24%, увеличение размера листовой пластинки на 12−15% и повышение их устойчивости к неблагоприятным факторам окружающей среды. Различия в эффекте между эмистимом и эталоном гуматом натрия не наблюдалось. Действие препаратов проявилось на качестве плодов и продуктивности деревьев яблони.

При испытании эмистима на рисе сорта Лиман выявлено, что обработка семян увеличивает высоту растений, длину корней и объем корней.

Обработка семян риса эмистимом усиливает процесс листообразования. Площадь листьев главного побега, боковых и растения при применении эмистима значительно превышает таковые контрольного варианта.

Урожай риса зависит от интенсивности формирования трех основных элементов структуры: продуктивной кустистости, озерненности метелки и массы зерна с растения. При обработке семян риса эмистимом усиливается процесс кущения, значительно повышается озерненность и масса зерна с растения.

Предпосевная обработка семян риса сорта Лиман обеспечила достоверное повышение урожайности зерна на 5,3 ц/га или 10,7%.

Применение эмистима для предпосевной обработки семян сахарной свеклы — гибрид Дружба МС-34 повысило, по сравнению с контролем, всхожесть на 3,0%, массу 100 растений на 10,3%, снизило поражение корнеедом на 3,2%. При этом эмистим дал лучший эффект, чем эталонный препарат для сравнения — этамон.

Следовательно, из вышеизложенных данных, препарат эмистим при испытании в сети научно-исследовательских учреждений дал положительные результаты на капусте белокочанной, картофеле, яблоне зимних сортов, рисе, сахарной свекле, увеличив урожайность культур, повысив качество растениеводческой продукции.

В настоящее время существенным дополнением к методам традиционной селекции растений на устойчивость к вирусным заболеваниям являются приемы индуцирования неспецифической, или горизонтальной устойчивости у ним в процессе онтогенеза. Среди таких способов активации защитных реакций к вирусным патогенам особый приоритет в последние годы получило применение метаболитов элиситоров из патогенных грибов, в частности арахидовой кислоты. В связи с этим представляют интерес препараты симбионт и эмистим [35, 50, 66].

Испытаниями эмистима на модельных растениях с генетически разными типами защитных реакций против вирусных патогенов установлено, что регулятор роста в диапазоне 10−2 — 10−4% является высокоэффективным индуктором устойчивости пасленовых к вирусным болезням.

Использование регуляторов роста для повышения устойчивости растений к неблагоприятным условиям окружающей среды принимает все более широкие масштабы в растениеводстве. Известно, что многие синтетические регуляторы повышают устойчивость растений к полеганию и засухе [55, 56, 73].

Испытания экоста и эмистима в условиях Нечерноземной зоны при водном дефиците на таких культурах как яровая пшеница и гречиха доказали способность данных регуляторов роста к повышению засухоустойчивости растений [54, 57].

Применение препарата экост 1/3 для опудривания корней у пробирочных растений ежевики сортов Агавам, Дарроу, Торнфри не оказывает существенного влияния на приживаемость их в стерильных условиях почвенных субстратов, что, вероятно, объясняется механизмом действия препарата, который индуцирует развитие почвенной микрофлоры.

Для такой теплолюбивой культуры, как рис, в условиях северного Вьетнама существует критический момент в феврале — марте, когда рассада может быть повреждена низкой (+5…+80С) температурой. Для повышения устойчивости молодых растений к этому фактору было проведено испытание эмистима. В лабораторных опытах было показано, что эмистим существенно повышал выживаемость растений (88% при обработке эмистимом и 21% в контроле), также ускорял ростовые процессы. Особо стоит отметить преимущественное по сравнению с контролем стимулирование эмистимом развития корневой системы молодых проростков.

Установлено, что препарат экост 1/3 способствует сохранности кондиционной всхожести (90%) сырых семян кукурузы (с влажностью 16,9%) в течение месяца и ингибирует внутреннюю микрофлору.

По результатам испытаний стало известно, что повышение урожайности зерновых культур при использовании биопрепаратов достигалась за счет увеличения продуктивной кустистости, озерненности колоса и массы 1000 зерен. Обработка семян препаратами повышала их энергию прорастания и всхожесть, ускоряла развитие проростков.

Сочетание предпосевной обработки семян экостами и внекорневого опрыскивания растений эмистимом создавало более благоприятные условия для роста и формирования элементов структуры колоса. В опытных вариантах повышалась устойчивость растений к ряду болезней: фузариозной, тифулезной и мучнистой росе, ринхоспориозу. Устойчивость к абиотическим факторам обеспечивалась за счет формирования более мощной корневой системы и активизации функциональных процессов.

Как положительный момент следует отметить широкий диапазон эффективных доз применяемых препаратов (экоста — от 0,2 до 1,8% от веса семян и эмистима — от 0,2 до 1,4 мл/га), что исключает опасность передозировки при их использовании в производстве.

Как видно из приведенного обзора литературы, в настоящее время для стабильности сельскохозяйственного производства и снижения его потерь урожая, а также для повышения качества продукции все шире используются синтетические и природные регуляторы роста и развития растений. К ним относятся и биопрепараты нового поколения — эмистим и группа экостов.

Влияние этих препаратов широко изучено на многих культурах. Однако на культуре риса имеются ограниченные сведения по их влиянию на рост, развитие и формирование урожайности.

В связи с этим я занялась изучением данного вопроса и проведением экспериментальной работы.

2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТА

2.1 Характеристика опытно-производственного участка

Всероссийский научно-исследовательский институт риса расположен на территории Прикубанского округа в 30 км к западу от города Краснодара по дороге Краснодар — Славянск. Трасса отделяет институт от жилой зоны — пос. Белозерного.

Территория ВНИИ риса находится в правобережье р. Кубани, представляющим собой в геоморфологическом отношении обширную Предкубанскую равнину. Рельеф территории института, прилегающего к р. Кубани более сложный. Всю северную половину занимает первая надпойменная терраса, которая представляет собой слабоволнистую равнину с колебаниями высоких отметок в пределах 19−21 м.

Общая площадь сельскохозяйственных угодий ВНИИ риса составляет 373 га, их структура представлена в таблице 1.

Таблица 1 — Структура земельных угодий ВНИИ риса

2.2 Почвенно-климатические условия

2.2.1 Почва

Полевой опыт проводился на лугово-черноземной почве экспериментального орошаемого участка ВНИИ риса. Этот тип почвы широко распространен в лесостепной и степной полосе среди черноземных почв. Она приурочена к недренированным равнинам, к пониженным элементам рельефа — склонам, депрессиям, лощинам, лиманам.

Формируется под лугово-степной растительностью и лиственными лесами при дополниртельном увлажнении или за счет местного временного скопления влаги поверхностного стока с более высоких элементов рельефа, или за счет подпитывания почвенно-грунтовыми водами, или при одновременном действии этих двух факторов.

Для этих почв характерно чередование периодов с промачиванием профиля на более или менее значительную глубину и периодов с подтягиванием влаги ближе к поверхности при постоянном подпитывании нижних горизонтов почвенно-грунтовыми водами почти весь период вегетации. Глубина грунтовых вод или сезонной верховодки колеблется на 3−7 м, но в сухие периоды может опускаться глубоко, поэтому в профиле почв могут исчезнуть признаки, отличающие их от автоморфных черноземов. В этом случае для выделения лугово-черноземных почв необходимо проанализировать условия их залегания, состояние культурной и естественной растительности.

По морфологии лугово-черноземные почвы очень близки к черноземам, отличаются от них более темной окраской гумусового горизонта, повышенной гумусностью, некоторой растянутостью гумусового горизонта и наличием оглеения в нижних горизонтах. Они сформированы на глинистых и суглинистых отложениях. Поэтому механический состав почвы преимущественно глинистый. Верхние слои почвы содержат 60−72% физической глины. Объёмный вес этих почв составляет 1,02−1,05, общая скважность 50−60%, а влажность завядания — 13−15%. Сложение почв рыхлое.

Мощность гумусового слоя составляет 50−60 см. Содержание гумуса в пахотном горизонте колеблется от 3,0 до 3,5%, общего азота 0,21−0,34%, общего фосфора — 0,19−0,2%, валового калия содержится от 1,8 до 2,5%.

Реакция почвенного раствора нейтральная или слабощелочная (рН водной вытяжки — 7,1−7,8). Несмотря на высокое плодородие почвы, обеспеченность ее усвояемыми формами азота и подвижным фосфором невысокая.

2.2.2 Климат

Климат района проведения исследований характеризуется умеренно мягкой зимой и жарким летом. Безморозный период длится 185−225 дней. Первые заморозки наблюдаются в третьей декаде октября, а последние — в первой декаде апреля. Минимальные температуры могут достигать -36 — -30 °С. Зима не устойчивая с частыми оттепелями, высота снежного покрова не превышает в среднем 10−15 см.

Сумма положительных температур воздуха за год составляет 3400 -40 000С. Переход температуры воздуха через +50С весной (возобновление вегетации растений) отмечается в конце марта, а через +100С (период активной вегетации сельскохозяйственных культур) — в средине апреля. Периоды с температурами более +5 и +100С длятся соответственно 243 и 195 дней. Средняя годовая температура воздуха +11,50С, средняя самого холодного месяца января -1,50С, средняя температура самого жаркого месяца июля + 23,20С, а максимальная может повышаться до 38−40°С.

Район исследования расположен в зоне неустойчивого увлажнения с коэффициентом увлажнения 0,3−0,4. За год выпадает в среднем 600−700 мм осадков, причем 70−75% из них приходится на период апрель-октябрь. Осадки кратковременные, преимущественно ливневые, за период активной вегетации выпадаем 250−400 мм. Накопление влаги в почве происходит в основном за счет осадков холодного периода. Осадки теплого периода большей частью расходуются на испарение.

За период вегетации относительная влажность воздуха находится в пределах 64−82%. Наибольшая относительная влажность наблюдается в зимние месяцы, наименьшая — в летние.

Господствующими являются ветры восточных и западных направлений. Весной и летом эти ветры носят характер суховеев.

Преобладающими ветрами является восточные и западные; первые оказывают неблагоприятное влияние на климат, принося в зимнее время колодные массы воздуха, летом — массы сухого воздуха, вызывая в отдельные годы бури; вторые — смягчают климат. Общее число дней с сильным ветром (более 15 м/сек.) составляет 15.

К благоприятным факторам относятся: достаточная сумма положительных температур и относительной влажности воздуха, которые позволяют получить полноценное зерно риса. Таким образом, климат района соответствует требованиям культуры риса.

2.2.3 Агрометеорологические условия в год проведения опыта

Анализ метеорологических условий 2012 года, представленный в таблице 1, показывает, что в мае стояла сухая и теплая погода, что благоприятствовало проведению весенних полевых работ и посеву риса в оптимальные сроки. Вместе с тем это повысило степень риска появления водорослей. В конце мая прошли обильные дожди, превысив многолетнюю норму в 4 раза. Это сказалось на температуре воздуха, которая снизилась по сравнению с предыдущей декадой месяца на 2,3°С, но по-прежнему превышала среднемноголетнюю на 1,0°С. При этом сумма температур выше 15 °C к концу мая была в 3 раза выше нормы.

Весь июнь стояла практически сухая и жаркая погода. В середине месяца температура воздуха превышала среднемноголетнюю на 5,3°С. Это повлияло на снижение относительной влажности воздуха, которая к концу месяца была ниже нормы на 15%. В первой декаде июля выпали обильные осадки, превысившие норму почти в 8 раз. В результате температура воздуха снизилась до среднемноголетней. Во второй декаде сумма выпавших осадков уменьшилась и была на уровне нормы, а в третьей декаде и вовсе стояла сухая погода. Одновременный рост температуры до 28,0°С в этот период сказался на сумме эффективных температур выше 15 °C, составившей 747 °C, что на 274 °C выше среднемноголетней. Такие условия способствовали интенсивному росту растений и накоплению биомассы.

Таблица 2 — Метеорологические условия 2012 года (АМП «Белозёрный»)

В первой декаде августа продолжала стоять сухая и жаркая погода. Однако в середине месяца выпало обильное количество осадков (превышение нормы составило 35 мм) и температура воздуха постепенно пошла на убыль. Такие условия августа отрицательно сказались на прохождении цветения риса и во многом вызвали увеличение стерильности колосков в метелке.

В начале сентября температура воздуха была на уровне среднемноголетней, однако во второй декаде значения ее превысили норму на 3 °C, а к концу месяца — на 5 °C.

Таким образом, в период созревания зерна стояла теплая и сухая погода, что положительно сказалось на его наливе, исключило развитие пирикуляриоза и позволило качественно убрать полученный урожай.

2.3 Схема, методика и агротехника в опыте

2.3.1 Схема опыта

Влияние регуляторов роста на рост, развитие и формирование урожайности растений риса изучалось в условиях полевого опыта. В работе использовались два препарата.

Опыт проводился по следующей схеме:

Контроль, посев семенами без обработки препаратами.

Предпосевная обработка эмистимом дозой 10 мл/т семян.

Предпосевная обработка экостом 1/3 дозой 400 г/т семян.

Эффективность предпосевной обработки семян препаратами оценивалась на двух фонах минерального питания:

N60P90K60 (кг д.в./га);

N90P90K60 (кг д.в./га);

Общее количество вариантов — 6.

Повторность опыта — 4-х кратная.

Метод размещения делянок — систематический.

Общая площадь делянки — 10,5 м².

Учётная площадь делянки — 8,3 м².

2.3.2 Методика опыта

В фазу всходов определяли полевую всхожесть семян риса путём подсчёта числа растений на двух смежных рядках длиной по 111 см, а в конце вегетации подсчитывали число выживших растений.

В фазы кущения, трубкования, цветения и восковой спелости зерна риса отбирали растения, у которых определяли площадь листьев и накопление сухого вещества надземными органами [24, 41, 63].

Учёт площади листьев проводили методом высечек [21, 37].

Учет урожая зерна проводили сплошным обмолотом каждой делянки комбайном KUBOTA 1300 с последующим пересчетом на стандартную влажность и чистоту.

Полученные данные обрабатывали методом дисперсионного анализа на персональном компьютере.

2.3.3 Агротехника опыта

Опыт проводился на рисовой оросительной системе экспериментального орошаемого участка ВНИИ риса.

Предшественник — черный пар.

В работе испытывались следующие регуляторы роста: эмистим и экост 1/3.

Оценку эффективности препаратов проводили на сорте риса Флагман.

Обработку семян риса препаратами проводили влажно-сухим способом из расчёта 2,0% увлажнения вручную в день посева.

Рабочие растворы препаратов готовили на дистиллированной воде. В контроле семена обрабатывали дистиллированной водой.

Посев риса осуществляли по предварительно прикатанной почве сеялкой СН-16, рядовым способом на глубину 0,5 — 1,0 см. Норма высева семян — 7 млн. всхожих зерен на 1 га.

Минеральные удобрения на делянки вносили полной дозой вручную, вразброс за один день до посева.

Рис возделывали с применением гербицида широкого спектра действия Номини. Авиаобработку посевов гербицидом проводили в фазу кущения (возраст растений 5 листьев).

Режим орошения риса — укороченное затопление.

Учет урожая зерна проводили сплошным обмолотом каждой делянки комбайном KUBOTA 1300 с последующим пересчетом на стандартную влажность и чистоту.

2.4 Объекты исследования

Посевной материал Рис сорта Флагман относится к среднеспелой группе. Вегетационный период — 115−120 дней. Ботаническая разновидность — италика. Зерно средней крупности. Масса 1000 зерен — 28−29 г. Крупа белая, стекловидность — 97%, пленчатость -18,2%; выход крупы — 70−71%, целого ядра в крупе -96−98%. Крупа имеет рассыпчатую консистенцию, рекомендуется для использования в консервной и кондитерской промышленности. Поражение пирикуляриозом не отмечено. Высокоустойчив к полеганию даже на высоких агрофонах. Урожайность достигает 9 т/га.

Сорт отзывчив на внесение минеральных удобрений из расчета:

по пласту многолетних трав (люцерна) — N 60−70 Р 50 К 30;

по обороту пластаN 80−90 P 60 K 40;

рис трех и более лет — N 120−140 P 80 K 60;

по занятому пару — N 70−80 P 60 K 40;

рис второй год после пара — N 100−110 P 80 K 60.

Растения сорта интенсивно растут в первоначальный период и поэтому всходы преодолевают слой воды, обладают повышенной склонностью к кущению. Оптимальная норма высева 5−6 млн. всхожих зерен на 1 га. Способ посева: по грубо разделанной почве — разбросной, сеялкой СНЦ-500 или зерновой, со снятыми сошниками; на хорошо подготовленной почве — рядовой, с заделкой семян на глубину до 1,5 см при укороченном затоплении, и на 0,5−0,7 см — при получении всходов из-под слоя воды. Растения сорта интенсивно растут в начальный период онтогенеза, легко преодолевая слой воды в фазу всходов. Флагман обладает повышенной склонностью к кущению.

Минеральные удобрения АЗОТНОЕ. В качестве азотного удобрения использовали мочевину (N-NH2 = 46% по д.в.).

ФОСФОРНОЕ — суперфосфат простой, модифицированный, гранулированный (Р2О5 = 19% по д.в.).

КАЛИЙНОЕ — калий хлористый, кристаллический рассыпчатый порошок (марка «Ф» — получается методом флотационного обогащения калийных руд), содержащий К2О = 60% по д.в.

Регуляторы роста ЭМИСТИМ — биопрепарат для влажно-сухой обработки семян и посадочного материала. Этот препарат продуцируется симбионтным грибом Acremonium lichenicola. Продукты метаболизма содержат комплекс ростовых веществ, витаминов аминокислот, полисахаридов и других физиологически активных веществ в водно-спиртовом растворе. Препарат эмистим обладает низкой гибберелиновой и цитокининовой активностями. Норма расхода — 10−13 мл/т семян.

ЭКОСТ 1/3 — защитно-стимулирующий состав для сухой обработки семян сельскохозяйственных культур. Готовая композиция этого препарата содержит оптимальный для роста растений комплекс микроэлементов на гидрофобном кремнеземном носителе. Этот препарат обеспечивает равномерное покрытие семян без применения специальных прилипателей. Норма расхода — 400 г/т семян зерновых культур.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Влияние регуляторов роста на полевую всхожесть семян и выживаемость растений

Проблема повышения полевой всхожести семян относится к числу весьма уязвимых элементов не только отечественных, но и зарубежных машинных агротехнологий. Она, как правило, ниже лабораторной в 2−3 раза, и, в зависимости от биологических особенностей сортов, агротехнических и почвенно-климатических условий, колеблется в пределах 20−40%. Вот почему, разрабатываемые технологии выращивания риса и сопутствующих культур в обязательном порядке включают операции, позволяющие повысить полевую всхожесть семян. К ним можно отнести обработку почвы, планировку чеков, предпосевную подготовку семян, срок посева и глубину заделки семян и режим орошения.

Анализ данных рисунка 1 показывает, что в проведенных экспериментах полевая всхожесть характеризовалась довольно низкими значениями. Предпосевное внесение возрастающих доз азотных удобрений на фоне фосфорно-калийных неоднозначно повлияло на этот показатель. Так при внесении N60 полевая всхожесть семян по отношению к неудобренному фону повышалась на 1,8%, при N90 — на 0,9%. Кроме того, прослеживается тенденция к снижению полевой всхожести при увеличении дозы азота более 60 кг/га по д.в.

В процессе вегетации количество растений на единицу площади сокращалось за счет естественного отмирания, в борьбе за площадь питания и свет. Поэтому при внесении минеральных удобрений происходит увеличение процента выживаемости растений к концу вегетации. Однако наступает такой момент, когда хорошо развитые растения начинают затенять друг друга, тем самым, усиливая конкуренцию. В нашем опыте при внесении N60P90K60 процент выживших растений по отношению к неудобренному фону составил — 5,3%, при N90P90K60 — 6,5%. Следовательно, наилучшая выживаемость растений происходит на фоне N90P90K60. Статистический анализ показал, что влияние минеральных удобрений на этот показатель было математически достоверным.

Рисунок 1 — Влияние минеральных удобрений на полевую всхожесть семян и выживаемость растений Определение процента реальной доли сохранившихся растений к числу высеянных семян устанавливается расчетным способом путем умножения процента всхожих семян на процент выживших растений. В результате наивысший процент был получен при внесении N60P90K60, составив 25,7%. Дальнейшее увеличение дозы азота в составе полного минерального удобрения приводит к снижению доли выживших растений.

Применение регуляторов роста, для предпосевной обработки семян, на разных фонах минерального питания не меняя общей динамики, способствует повышению полевой всхожести семян и выживаемости растений риса (табл. 3).