WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Эколого-физиологические эффекты предпосевной обработки семян triticum aestivum природными регуляторами роста

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Ерофеева Елена Николаевна

ЭКОЛОГО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ПРЕДПОСЕВНОЙ

ОБРАБОТКИ СЕМЯН TRITICUM AESTIVUM ПРИРОДНЫМИ

РЕГУЛЯТОРАМИ РОСТА

03.02.08 – экология (биологические науки)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Казань – 2011

Работа выполнена на кафедре биологии, химии, технологии хранения и переработки продукции растениеводства агрономического факультета ФГОУ ВПО «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Костин Владимир Ильич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Хохлова Людмила Петровна

доктор биологических наук, профессор

Ильина Наталья Анатольевна

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия»

Защита диссертации состоится «21» апреля 2011 года в1430часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.081.19 при Казанском (Приволжском) Федеральном университете по адресу: 420008, г. Казань, ул. Кремлевская, д. 18.

Факс: (843) 238-76-01; e-mail: attestat.otdel@ksu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. Н.И. Лобачевского Казанского (Приволжского) Федерального университета по адресу: г. Казань, ул. Кремлевская, 35.

Автореферат разослан « 16 » марта 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного Совета

кандидат биологических наук, доцент Р. М. Зелеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Продовольственная безопасность в 21 веке становится одной из наиболее острых экологических проблем. Всё возрастающее количество народонаселения планеты требует увеличения производства продуктов питания, а это, прежде всего, увеличение производства растениеводческой продукции.

В настоящее время обозначилась тенденция экологизации производства продуктов питания, которая потребовала применения альтернативных методов, с минимально возможным уровнем техногенного загрязнения окружающей среды (Яшутин, Дробышев, Хомченко, 2008). В связи с токсичностью пестицидов, особое значение приобретают регуляторы роста природного происхождения. Наиболее безопасным и одновременно действенным способом борьбы с грибковыми и бактериальными болезнями является применение универсальных биологических препаратов, обладающих стимулирующими, защитными свойствами и способствующих повышению устойчивости растений к различным неблагоприятным факторам окружающей среды (Усанова, Тисленко, 2009; Иванов, Чернуха, 2010). Многие препараты способны усиливать метаболические процессы, продуцировать экзо- и эндотоксины, ингибирующие поступление тяжелых металлов (ТМ) в систему «почва – растения». Эффективность и экологическая безопасность биологических препаратов способствуют всё более широкому их внедрению при выращивании сельскохозяйственных растений для получения экологически чистой продукции.

В связи с возрастающей антропогенной нагрузкой на окружающую природную среду в настоящее время, имея в виду качество растениеводческой продукции, большое внимание уделяют содержанию в ней тяжелых металлов (Лукаткин, 2007; Фатхутдинова, 2008; Кошкин, 2010). Поступая в организм человека с продуктами питания, ТМ оказывают токсическое, канцерогенное, тератогенное, мутагенное действие. Тяжелые металлы являются протоплазматическими ядами. В связи с этим актуальным является поиск эффективных методов снижения поступления ТМ в растения.

Изложенное послужило основанием для выбора темы и поиска альтернатив в деле повышения урожайности и улучшения качества озимой пшеницы, основной продовольственной культуры. Как одну из них, можно рассматривать предпосевную обработку семян регуляторами роста. Современной наукой отмечается, что применение регуляторов роста оказывает существенное влияние на равномерное появление всходов и энергию прорастания, что впоследствии отражается на общем состоянии посевов, росте и развитии растений в онтогенезе, на урожайность и качественные показатели зерна (Алексеева, Аникеева, 2009; Космынина, 2009; Иванов, Чернуха, 2010).

Исследования проводились в соответствии с тематическими планами и программами Министерства сельского хозяйства РФ (№ государственной регистрации 120.0600.149), а также по обычным программам и являлись составной частью плана научной работы Ульяновской ГСХА.

Цель и задачи. Целью исследований явились разработка и обоснование системы предпосевной обработки семян Triticum aestivum природными регуляторами роста (гуми, пектин, фитоспорин) для установления эколого-физиологических эффектов.

В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:

  • изучить влияние предпосевной обработки семян природными регуляторами роста на показатели прорастания и посевные качества семян;
  • исследовать роль предпосевной обработки семян в развитии адаптационных реакций растений при действии неблагоприятных факторов среды осенне-зимне-весеннего периода;
  • оценить воздействие изучаемых факторов на продукционные процессы и качество продукции Triticum aestivum;
  • выявить влияние регуляторов роста на предотвращение аккумуляции тяжелых металлов в растениях Triticum aestivum;
  • дать энергетическую и экономическую оценку применения предпосевной обработки семян Triticum aestivum регуляторами роста.

Научная новизна. Впервые в почвенно-климатических условиях Среднего Поволжья выполнены комплексные исследования по изучению и внедрению природных регуляторов роста в технологии возделывания озимой пшеницы для повышения устойчивости к неблагоприятным факторам среды, продуктивности и получения экологически чистого зерна.



Разработана и обоснована система предпосевной обработки семян пектином, гуми и фитоспорином. Установлено положительное влияние исследуемых регуляторов роста на адаптацию Triticum aestivum к неблагоприятным факторам среды осенне-зимне-весеннего периода, продуктивность и качество получаемой продукции, а также предотвращение загрязнения растений тяжелыми металлами.

Выявлено, что протравливание семян перед посевом пестицидом Раксон ингибирует некоторые важнейшие физиолого-биохимические процессы, а также увеличивает вероятность аккумуляции тяжелых металлов в растениях.

Подтверждена эффективность природных регуляторов роста, показано, что их использование может способствовать снижению доз вносимых минеральных удобрений.

Практическая значимость. Результаты наших исследований, полученные в лабораторных и полевых опытах, показывают, что гуми, пектин и фитоспорин обладают полифункциональной физиологической активностью, повышают адаптацию растений к неблагоприятным факторам среды, продуктивность Triticum aestivum, препятствуют поступлению тяжелых металлов в растения, способствуют формированию экологически чистого зерна более высокого качества.

Предложенная производству обработка семян озимой пшеницы препаратами гуми и пектином является экологически безопасной, малозатратной, повышает экономический и энергетический эффект.

Полученные данные используются в учебном процессе по курсам физиология и биохимия растений, экология на агрономическом и биотехнологическом факультетах, а также представляют интерес для специалистов сельского хозяйства.

Основные положения, выносимые на защиту.

  • в результате предпосевной обработки семян пектином, гуми и фитоспорином интенсифицируются метаболические процессы при прорастании семян Triticum aestivum;
  • предпосевная обработка семян природными регуляторами роста способствует формированию адаптивных реакций, оптимизации формирования листовой поверхности, накоплению биомассы растениями Triticum aestivum, улучшению биохимических показателей качества зерна;
  • регуляторы роста снижают поступление тяжелых металлов в растения Triticum aestivum;
  • при применении регуляторов роста повышается энергетическая и экономическая эффективность возделывания озимой пшеницы.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Международной научно-практической конференции посвященной памяти профессора А.Ф. Блиннохватова «Образование, наука, практика: инновационный аспект» (Пенза, 2008), на Международной научно-практической конференции посвященной 65-летию образования Волгоградской сельскохозяйственной академии (Волгоград, 2009), Международной научно-практической конференции «Инновации сегодня: образование, наука, производство» (Ульяновск, 2009), III Всероссийском с международным участием конгрессе студентов и аспирантов-биологов «Симбиоз – Россия 2010» (Н.Новгород, 2010), Международной научно-практической конференции «Научное обеспечение агропромышленного производства» (Курск, 2010), 3-й Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Проблемы безопасности жизнедеятельности и промышленной экологии» (Ульяновск, 2010), II международной научно-практической конференции преподавателей, молодых ученых, аспирантов и студентов, посвященный 50-летию РУДН «Инновационные процессы в АПК» (Москва, 2010), Всероссийской школе молодых учёных и специалистов «Перспективные технологии для современного сельскохозяйственного производства» (Ульяновск, 2010).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 статей, в том числе 2 в изданиях по перечню ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов и рекомендаций производству. Работа изложена на 122 страницах компьютерного текста, содержит 21 таблицу, 21 рисунок и 10 приложений. Список литературы включает 256 источников, в том числе 75 - зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Объекты, методы и условия проведения опытов

Объектом изучения являлась озимая пшеница сорта Ларс. В качестве регуляторов роста изучали следующие препараты: гиббереллин, гуми, пектин, фитоспорин, также использовали протравитель семян Раксон.

Гиббереллин – фитогормон, под его влиянием активируется деление клеток, способен снимать репрессию генов кодирующих репрессор, блокирующий активацию роста стебля. Обработка гиббереллином выводит семена и клубни некоторых растений из состояния покоя.

Гуми универсальный препарат для стимуляции роста и развития, повышения устойчивости к болезням, вредителям, химическим пестицидным отравлениям, заморозкам, засухе и другим стрессам растений. Действующее вещество гуми – биоактивированные по молекулярному весу БМВ – соли гуминовых кислот природного происхождения и важнейшие микроэлементы адаптогенной природы.





Пектин (0,05 % концентрации) выделенный из Amaranthus cruentus. По химической природе пектин представляет собой высокомолекулярный полисахарид, а для исследований был взят пектин с молекулярной массой 1400-2000 у.е. который растворим в воде и образует эмульсию в состав которой входит Д-галактуроновая кислота и нейтральные моносахариды – галактоза, ксилоза, арабиноза.

Фитоспорин-М – промышленный бактериальный препарат нового поколения, биофунгицид с широким спектром и длительным действием. Основа фитоспорина – это живая споровая бактериальная культура Bacillus subtilis 26Д, которая внутри растения (эндофит) подавляет своими продуктами жизнедеятельности размножение многих грибных и бактериальных болезней, обладает свойством повышения иммунитета и стимуляции роста у растений, что важно для повышения их продуктивности и уменьшения повторных заражений.

Раксон – системный фунгицид для предпосевной обработки семян зерновых и технических культур. Действующее вещество – тебуконазол. Обладая системным действием, раксон проникает в семя, обеззараживает его от инфекции.

Повторность опытов четырехкратная, учетная площадь делянки 15 м2. Фактор А – минеральные удобрения: 1. Контроль (неудобренный фон). 2. N100 Р70 К70 (основное внесение N40 Р50 К70, при посеве Р20, ранневесенняя подкормка N60). Фактор В – регуляторы роста 1. Гиббереллин (0,001 %); 2. Гуми (4 %); 3. Пектин (0,05 %); 4. Фитоспорин (4 %); 5. Протравитель (0,01 %).

Обработку семян проводили перед посевом из расчета 2 литра раствора на 1 центнер семян. Агротехника выращивания озимой пшеницы в опыте соответствовала рекомендациям для Ульяновской области.

Полевые опыты проводили в 2007-2010 гг. на опытном поле Ульяновской ГСХА. Почва опытного участка – чернозем выщелоченный среднемощный среднесуглинистый. Содержание гумуса от 4,3 до 4,8%. Реакция среды в пахотном слое почвы слабокислая – рНсол. – 5,8-6,5, содержание подвижного фосфора повышенное – 105-150 мг/кг, обменного калия – высокое 137-200 мг/кг. Степень насыщенности основаниями составляет 96,4-97,9%, сумма поглощенных оснований 25,5-27,8 мг.-экв./100 г почвы.

В опытах проводили следующие наблюдения, учеты и анализы:

Определение энергии прорастания и всхожести - ГОСТ 12038-84, ГОСТ 12041-82. Степень набухаемости - по У. Руге в изложении О.А. Вальтера и др., (1959). Накопление биомассы - путем взвешивания растительных проб по фазам развития растений (по Третьякову (1990). Определение ассимиляционной поверхности листьев - по Н.Н. Третьякову (1990). Определение густоты стояния и сохранности растений после перезимовки производили путем подсчета числа растений на трех учетных площадках делянки общей площадью 1 м2. Тяжелые металлы в зерне и почве – методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии. Содержание редуцирующих сахаров в растениях - по Бертрану (Плешков, 1985). Количество клейковины – по ГОСТу 13586.1-68, качество клейковины - на приборе ИДК-1. Суммарный белок, аминокислотный состав – кислотным и щелочным гидролизом, далее – на аминоанализаторе LKB-4101. Содержание крахмала колориметрическим методом в изложении Б.П. Плешкова (1985). Учет урожая проводили методом сплошного обмолота зерна с каждой делянки комбайном «Сампо». Климограммы рассчитывались по методу H. Walter (1955). Оценка энергетической эффективности проводилась по совокупным затратам энергоресурсов на возделывание культур и накоплению потенциальной энергии в урожае основной и побочной продукции по Е.И. Базарову, Е.В. Глинки (1983). Экономическую оценку рассчитывали на основе технологических карт по системе натуральных и стоимостных экономических показателей с использованием нормативов и расценок, принятых для производственных условий учхоза Ульяновской ГСХА. Данные результатов исследований подвергались математической обработке методами дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализов (Доспехов, 1985) на ПЭВМ с использованием программы Excel 2003 и 2007.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Влияние предпосевной обработки семян регуляторами роста

на начальные этапы онтогенеза Triticum aestivum

Прорастание семени – это возобновление развития зародыша, связанного с репликацией генома, а также возобновление роста зародыша путем деления, увеличения размеров клеток и дифференцировки, сопровождающиеся резким повышением интенсивности обмена, которое происходит тогда, когда семя попадает в теплую, влажную и аэробную среду. Воздействие в это время на семя различного рода факторами может усиливать процессы прорастания.

Обработка семян регуляторами роста положительно влияет на набухаемость семян озимой пшеницы. Наиболее резко возрастает степень набухания семян во временном интервале 6 – 12 часов, и составляет в среднем 47%. Через четыре часа после намачивания, степень набухаемости под влиянием пектина превышает контроль на 3,3 %. Применение протравителя на всех этапах после замачивания снижает поступление воды в развивающееся семя, наиболее сильно этот процесс проявляется через 6 часов и составляет 1,3 % по сравнению с контролем.

Исследуемые регуляторы роста повышают энергию прорастания и лабораторную всхожесть семян, обработка протравителем, напротив, несколько снижает эти показатели. Наибольший эффект при этом наблюдается на варианте с применением пектина, по сравнению с контролем энергия прорастания увеличивается на 4,62 %, что практически сравнимо с действием гиббереллина. Лучший результат лабораторной всхожести (99%) наблюдается на варианте гуми.

Сила роста увеличивается при обработке пектином по сравнению с контрольным вариантом на 10,8%, гуми – на 9,4%. Учитывая морфофизиологическую оценку проростков, наибольший эффект наблюдается на варианте с применением пектина, длина проростков здесь в среднем составляет 10,00 см, число зародышевых корешков – 3,9 шт., что выше контроля на 34,9% и 37,9% соответственно.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.