Способ адаптации зерновых культур в процессе вегетации к неблагоприятным и экстремальным факторам среды путем комбинированного использования фитогормонов

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к растениеводству.

Известно, что фитогормоны, влияя на физиологию и морфологию растений, усиливают адаптивные возможности и приспособительные реакции растительного организма к неблагоприятным и экстремальным факторам среды, повышают урожайность посевов.

Однако, для различных культур существуют свои особенности обработки: сроки, способы, дозировка. Также эффективность экзогенной регуляции (применение биологически активных веществ) зависит от состояния растения, которое диктуется условиями его питания и произрастания.

24-эпибрассинолид (ЭБ)(epiBS) - фитогормон стероидного типа, обладающий высокой физиологической активностью. Известно, что ЭБ повышает устойчивость злаковых растений к стрессам, кроме того он участвует в росте и развитии растений с учетом факторов окружающей среды.

Стимуляция роста растений - один из известных эффектов экзогенного гиббереллина. Для обработки обычно используют гиббереллиновую кислоту (A3). Гиббереллины мобилизуют запасные питательные вещества при прорастании семян, в связи с чем обработку этим гормоном проводят путем предпосевного замачивания семян.

Комбинированная обработка зерновых культур гиббереллиновой кислотой и эпибрассинолидом была предложена впервые в заявленном способе (рис. 1).

Технический результат, на который направлен способ - повышение биомассы зерновых культур и доступности элементов минерального питания.

Сущность способа заключается в комбинированном использовании фитогормонов для обработки семян и вегетирующих растений.

Способ включает проведение предпосевной обработки семян гиббереллиновой кислотой с концентрацией 10^-7 М в течение 6-8 часов. Затем семена высушивают и предварительно в почву вносят азотные удобрения в дозе N_30-100, в мг/кг. После этого высевают обработанные гиббереллиновой кислотой семена. Фолиарную обработку растений проводят 24-эпибрассинолидом с концентрацией 10^-9 М в период от фазы сформировавшихся трех листьев до фазы кущения.

Реализация заявленного способа подтверждается примерами.

Для вегетационных опытов (выполненных в 2003-2005 гг.) использовали слабоокультуренную дерново-подзолистую среднесуглинистую почву. В качестве исследуемых зерновых культур был выбран яровой ячмень (Hordeum vulgare L.), сорт - Выбор, озимая и яровая пшеница.

Пример 1.

В опытных вариантах семена ярового ячменя замачивали в течение 6 часов в гиббереллиновой кислоте (A3) с концентрацией 10^-7 М, затем семена высушивали и высевали в почву, куда предварительно вносили азотные удобрения в дозе N₃₀, в мг/кг. Фолиарную обработку растений проводили 24-эпибрассинолидом с концентрацией 10^-9 М в период фазы сформировавшихся трех листьев. Опыты проходили в условиях пониженной температуры.

В краткосрочном опыте уборку проводили через 10 суток после фолиарной обработки epiBS (2004 г.), в двух длительных опытах уборку ячменя проводили в период его восковой спелости (2004-2005 гг.).

Пример 2.

В опытных вариантах семена озимой пшеницы замачивали в течение 7 часов в гиббереллиновой кислоте (A3) с концентрацией 10^-7 М, затем семена высушивали и высевали в почву, куда предварительно вносили азотные удобрения в дозе N₁₀₀, в мг/кг. Фолиарную обработку растений проводили 24-эпибрассинолидом с концентрацией 10^-9 М во время фазы кущения. Опыты проходили в условиях дефицита влаги.

Пример 3.

В опытных вариантах семена яровой пшеницы замачивали в течение 8 часов в гиббереллиновой кислоте (A3) с концентрацией 10^-7 М, затем семена высушивали и высевали в почву, куда предварительно вносили азотные удобрения в дозе N₅₀, в мг/кг. Фолиарную обработку растений проводили 24-эпибрассинолидом с концентрацией 10^-9 М во время фазы сформировавшихся трех листьев. Опыты проходили в условиях избытка влаги.

Применение фитогормонов для обработки семян зерновых культур в условиях неблагоприятных и экстремальных факторов (повышенная влажность, пониженная температура, условия сниженного полива, несбалансированный уровень минерального питания) привели к повышению их всхожести более чем на 30% при их совместном применении (epiBS A3) (рис. 2-3).

Фолиарная обработка растений в фазу сформировавшихся трех листьев привела к усилению водоудерживающей способности растений (которая увеличилась на 7% с поверхностной обработкой растений epiBS, и предварительным замачиванием в растворе A3).

Обработка семян фитогормонами отразилась на продуктивности биомассы ячменя, а экзогенное использование epiBS в фазу кущения привело к достоверному увеличению биомассы на 10% (масса на контроле 2,52 г, а в варианте с фолиарной обработкой epiBS сух. масса ячменя составила 2,77 г). При этом исследуемые экзогенные фитогормоны оказали существенное влияние на поступление питательных элементов.

В двухлетних вегетационных исследованиях установлены некоторые закономерности по совместному применению двух фитогормонов в зависимости от обеспеченности почвы питательными элементами. При несбалансированном питании, т.е. низкой обеспеченности почвы фосфором и калием применение epiBS не оказывает значимого действия на морфологию растения в процессе его вегетации, и лишь гиббереллин усиливает вытягивание растения в высоту, возможно за счет обеспеченности почвы азотом (рис. 4). Обеспеченность же почвы питательными элементами позволяет фитогормону epiBS более полно реализовать потенциальные его возможности и значимо увеличивает кущение зерновых культур (на 33-38% в опыте 2-2004 г и на 30-50% в опыте 1-2005 г.). В вариантах с совместным применением A3 и epiBS среднее количество зерен с сосуда равно 193, а на контроле среднее в варианте равно 133 шт.

При несбалансированном уровне питания, включающем внесение только азотных удобрений (аммиачная селитра, натриевая селитра), обработка семян фитогормоном A3 в концентрации 10^-7 М совместно с эпибрассинолидом (epiBS) в концентрации 10^-9 М в фазу кущения позволила получить максимальную массу зерна (с 5,19 г увеличилась до 6,56 г, т.е. на 26%) (рисунок 5, 6).

В опыте 2005 года, на этом же агрохимическом фоне, совместное применение фитогормонов привело к достоверному увеличению массы зерна (с 5,4 г до 5,8 г, т.е. на 8%). При этом необходимо отметить, что потенциальная урожайность в этом варианте выше (более чем на 50%) (рис. 7).

Выводы:

1. Совместное использование гиббереллина с эпибрассинолидом сопровождается аддитивным эффектом действия, превышая эффект действия от каждого фитогормона в отдельности;

2. На несбалансированном агрохимическом фоне эффективность от фитогормонов более значима, но абсолютная величина биомассы и урожая ячменя получена на оптимальном фоне;

3. При выращивании ячменя и пшеницы на почвах с хорошей обеспеченностью питательными элементами и при использовании комплекса исследуемых фитогормонов (A3 и epiBS) гарантировано получение высокого урожая при условии определения срока уборки, т.к. происходят морфологические изменения в ходе вегетации растений;

4. Эффективность применения комплекса фитогормонов подтверждается наиболее продуктивным использованием основных питательных элементов в органах растения:

- Увеличивается поступление азота и фосфора в надземную массу на первом этапе вегетации;

- В зерне при равном общем содержании азота увеличивается процент белкового азота;

- В конце вегетации при общем равном содержании питательных элементов в органах растения формируется максимальная биомасса в вариантах с применением фитогормонов (рис. 6).