Влияние предпосевной обработки семян молибденом на урожайность зерна гороха в условиях Республики Башкортостан
В повышении урожайности зерна гороха важную роль играют молибденовые удобрения. Молибден относится к элементам, которые используются растениями в очень малых количествах, однако без них даже при условии достаточного содержания в почве азотных, фосфорных и калийных удобрений невозможно нормальное развитие растений. Он входит в состав ферментов, гормонов и других физиологически активных веществ, имеющих большое значение для развития репродуктивных органов, процессов оплодотворения и плодоношения растений. Молибден участвует в биосинтезе нуклеиновых кислот, фотосинтезе, дыхании, синтезе пигментов, витаминов.
Растения потребляют молибден в меньших количествах, чем бор, марганец, цинк и медь. Показано, что он локализуется преимущественно в молодых растущих органах. Установлено, что в листьях молибдена содержится больше, чем в стеблях и корнях, при этом большая часть данного микроэлемента сосредоточена в хлоропластах. Среди сельскохозяйственных культур наибольшее количество молибдена содержат бобовые. В их семенах содержится от 0,5 до 20,0 мг Mo на 1 кг сухого веса, в зерновых — от 0,2 до 1,0 мг на 1 кг сухого веса. В целом содержание молибдена в растениях может колебаться от 0,1 до 300 мг на 1 кг сухого веса.
Молибден — ценный микроэлемент, участвующий в регуляции азотного обмена растений и фиксации атмосферного молекулярного азота клубеньками на корнях гороха. Он входит в состав нитрат-редуктазы и нитрогеназы. Первый фермент участвует в восстановлении нитратов до нитритов, второй — связывает атмосферный азот во время азотфиксации. Кроме того, под влиянием молибдена в клубеньках бобовых культур повышается активность дегидрогеназ — ферментов, обеспечивающих поступление водорода для связывания атмосферного азота. При недостатке молибдена в растениях клубенькообразование и азотфиксация практически прекращаются, что приводит к нарушению азотного обмена и накоплению нитратов в тканях.
Поскольку растения используют молибден для преобразования неорганического фосфора в органические формы, при его внесении увеличивается эффективность фосфорно-калийных удобрений. Одновременно повышаются урожайность и содержание белка. К культурам, наиболее требовательным к молибденовым удобрениям, относятся горох, соя, люцерна, клевер, фасоль, кормовые бобы, вика, люпин, рапс и некоторые овощные культуры (салат, шпинат, цветная капуста, томаты). Установлено, что в большей степени молибден влияет на урожайность бобовых культур, нежели иных.
Работы по изучению влияния предпосевной обработки семян гороха молибденом показали увеличение густоты стояния и сохранности растений к уборке, повышение урожайности семян и зеленой массы. Однако в условиях Республики Башкортостан подобные исследования не проводились, в связи с чем определение оптимальных доз молибдена для предпосевной обработки семян с целью повышения урожайности зерна гороха является актуальным.
Цель данного исследования — анализ эффективности предпосевной обработки семян гороха молибденом на показатели урожайности и качество зерна.
Были поставлены следующие задачи: изучить влияние предпосевной обработки семенного материала гороха молибденом на его посевные качества; оценить продолжительность вегетационного и межфазных периодов гороха после предпосевной обработки семян молибденом; выяснить роль предпосевной обработки семенного материала гороха молибденом в клубенькообразовании; оценить влияние различных вариантов обработки семян гороха молибденом на элементы структуры урожая.
Материалы и методы исследования
Полевые опыты проводились в 2019–2023 гг. в Чишминском селекционном центре по растениеводству Башкирского научно-исследовательского института сельского хозяйства Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук, расположенном в Предуральской степи Республики Башкортостан. Почвенный покров и климатические условия типичны для данной подзоны. Содержание гумуса в верхнем слое почвы — 8,2–8,3%, общего азота — 0,4%. На 100 г почвы приходится 42 мг подвижного калия и 23,6 мг окиси фосфора, кислотность — нейтральная (pH = 6,8–6,9). В пахотном горизонте содержится 0,15–0,30 мг/кг молибдена.
Погодные условия в годы проведения исследований различались по температурному режиму и количеству выпавших осадков. Для роста и развития растений гороха наиболее благоприятными были 2020 и 2022 гг. (с ГТК 1,3), удовлетворительным — 2019 г. (с ГТК 0,70), неблагоприятными, засушливыми — 2021 г. (ГТК 0,41) и 2023 г. (ГТК 0,45).
Объект исследований — сорт гороха Памяти Попова. Общая площадь делянки — 52 м2, учетная — 50 м2. Норма высева — 1,2 млн шт. всхожих семян на 1 га. Повторность в опытах — шестикратная, размещение делянок — систематическое. Предшественник — озимая пшеница. Вспашку зяби проводили на глубину 26–27 см в начале сентября, весной — боронование, предпосевную культивацию и послепосевное прикатывание — по мере поспевания почвы.
Для обработки семян использовали раствор, содержащий 10, 25, 40 и 55 г молибденово-кислого аммония (действующее вещество (Mo) — 52%) на 2 л воды. Полученным раствором опрыскивали 1 ц семян гороха. В контрольном варианте семена опрыскивали таким же количеством воды.
Схема опыта
1. Контроль (опрыскивание семян водой).
2. Опытный вариант 1 (обработка семян молибденом в дозе 10 г/ц).
3. Опытный вариант 2 (обработка семян молибденом в дозе 25 г/ц).
4. Опытный вариант 3 (обработка семян молибденом в дозе 40 г/ц).
5. Опытный вариант 4 (обработка семян молибденом в дозе 55 г/ц).
Посев проводили в ранние сроки сеялкой СН-10Ц («Московский завод опытных конструкций ВИМ», Россия), уборку урожая (поделяночно) — комбайном «Хеге-125» (Hege Maschinen Gmbh, Германия). Фенологические наблюдения, определение полноты всходов и высоты растений, анализ структуры урожая — по методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Данные, полученные в результате исследований, подвергались статистической обработке методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову.
Расчет экономической эффективности проиводили по формуле:
Э = Р – З,
где Э — экономическая эффективность, P — стоимостная оценка результатов осуществления мероприятия за расчетный период, З — стоимостная оценка затрат на осуществление мероприятия за расчетный период.
Результаты и обсуждение
Полевая всхожесть семян и выживаемость растений. От этих показателей во многом зависит число растений на единице площади, которое участвует в формировании урожая зерна. Полевую всхожесть семян принято выражать в процентах взошедших растений от количества высеянных семян.
В данных исследованиях полевая всхожесть семян в контрольном варианте колебалась по годам от 79,2 до 82,5% (в среднем 80,7 ± 1,4%), а в опытных вариантах — от 79,2 до 91,7% (в среднем по вариантам — от 81,7 ± 1,5 до 90,3 ± 1,3%) (табл. 1).
В зависимости от дозы молибдена, используемой для предпосевной обработки семян, число всходов в 2019 г. составило от 99 до 109 шт/м2, в 2020-м — от 100 до 109 шт/м2, в 2021-м — от 95 до 106 шт/м2, в 2022-м — от 98 до 110 шт/м2, в 2023-м — от 98 до 109 шт/м2. В контрольном варианте в 2019 г. число всходов составило 99 шт/м2, в 2020-м — 96 шт/м2, в 2021-м — 95 шт/м2, в 2022-м — 98 шт/м2, в 2023-м — 96 шт/м2 (табл. 1).
В среднем за годы исследований предпосевная обработка семян гороха сорта Памяти Попова молибденом в дозе 25–55 г/ц способствовала повышению их полевой всхожести на 1,0±1,5–9,6±1,0%, причем в опытных вариантах 3 и 4 наблюдалось достоверное увеличение числа всходов по сравнению с контролем (p ≤ 0,05).
Основным показателем, влияющим на густоту стояния растений и урожайность, является их выживаемость. Выживаемость складывается из полевой всхожести семян и сохранности растений за вегетационный период. По данным авторов, гибель всходов в среднем за 5 лет исследований составила в контрольном варианте 4,5%, в опытных вариантах — от 2,1 до 4,5%. В целом выживаемость при предпосевной обработке семян гороха молибденом в дозе 25–55 г/ц была высокой и в среднем за 2019–2023 гг. колебалась от 95,5 ± 0,6 до 97,9 ± 0,4% (табл. 1). Число сохранившихся к уборке растений в опытных вариантах 3 и 4 достоверно на 5%-ном уровне значимости превышало контроль.
Продолжительность вегетационного и межфазных периодов. Проведенные фенологические наблюдения показали, что предпосевная обработка семян молибденом оказывает большое влияние на продолжительность вегетационного периода гороха. Так, во все годы изучения в опытных вариантах 2–4 продолжительность вегетационного периода была на 2–4 суток больше, чем в контрольном (табл. 2).
По данным визуальных оценок, растения гороха, выросшие из семян, обработанных перед посевом молибденом, по внешним признакам значительно отличались от растений контрольной группы. Они характеризовались более развитой надземной массой (относительно высокий стебель, широкие листья), листовая поверхность имела интенсивно-зеленую окраску. Кроме того, в опытных вариантах цветение растений гороха проходило более дружно и обильно.
В среднем за 2019–2023 гг. продолжительность периода вегетации у растений контрольной группы составила 68,2 ± 5,3 суток. В опытных вариантах 2–4 данный период увеличился на 2,2–3,6 суток, однако достоверных различий между контрольным и опытными вариантами выявлено не было (табл. 3).
В данных исследованиях у растений гороха контрольного и опытных вариантов все этапы роста и развития до фазы цветения протекали синхронно. В дальнейшем у растений, выросших из семян после их предпосевной обработки молибденом, наблюдалось увеличение продолжительности фазы созревания.
Элементы структуры урожая. В результате проведенных опытов было изучено влияние предпосевной обработки семян гороха сорта Памяти Попова молибденом на элементы продуктивности. Установлено, что во все годы исследования число бобов на растении в опытных вариантах увеличилось до 0,5 шт., в среднем за 2019–2023 гг. — до 0,4 шт. по сравнению с контролем (табл. 4).
Таким образом, в среднем за 5 лет число бобов на растении при предпосевной обработке семян молибденом в дозе 25, 40 и 55 г/ц по сравнению с контролем было больше на 5,7–11,4%, однако достоверных различий между контрольным и опытными вариантами не выявлено.
Количество семян с растения является важнейшим показателем при оценке их продуктивности. По данным структурного анализа, под воздействием молибдена озерненность растений гороха возрастает. Так, во все годы изучения число семян на одно растение в опытных вариантах возросло от 0,01 до 0,57 шт., в среднем за 2019–2023 гг. — от 0,06 до 0,3 шт. по сравнению с контролем (табл. 4). В среднем за годы изучения наблюдали увеличение числа семян с растения во всех опытных вариантах на 5,7–19,5% по сравнению с контролем, однако данное превышение не было статистически достоверным.
Анализ элементов структуры урожая показал некоторое увеличение крупности семян и массы семян с растения: в среднем за 2029–2023 гг. в контрольном варианте масса 1000 семян составила 189,6 ± 21,3 г, масса семян с растения — 3,44 ± 1,64 г, в опытных вариантах — от 187,9 ± 22,3 г до 192,8 ± 21,5 г и от 3,50 ± 1,65 г. до 3,74 ± 1,66 г соответственно (табл. 4).
Клубенькообразующая способность. Как показали проведенные лабораторно-полевые исследования, обработка семян молибденом перед посевом способствует развитию большего количества клубеньков на корнях гороха и, следовательно, более интенсивному поступлению в растение питательных элементов (азота, фосфора и калия). Из данных (табл. 5) видно, что во все годы исследования в контрольном варианте число клубеньков на 10 растениях было меньше, чем в опытных, за исключением 2019 г., когда при обработке молибденом в дозе 25 г/ц изучаемый показатель был несколько ниже контроля (240,0 ± 5,5 шт. и 242,2 ± 5,6 шт. соответственно).
В среднем за 2019–2023 гг. наблюдалось существенное повышение клубенькообразующей способности гороха под воздействием предпосевной обработки семян молибденом в дозе 40 и 55 г/ц: число клубеньков на 10 растениях составило, соответственно, 333,0 ± 38,9 шт. и 334,4 ± 39,2 шт., а их вес — по 0,89 ± 0,08 г. Различия с контролем достоверны при p ≤ 0,05.
Урожайность зерна. Данные, полученные в 2019–2023 гг. по урожайности зерна гороха в зависимости от варианта обработки его семян молибденом перед посевом, представлены в таблице 6.
Как видно из таблицы 6, под воздействием предпосевной обработки семян гороха молибденом в дозе 25–50 г/ц произошло увеличение его урожайности. В среднем за годы исследования при этих вариантах обработки величина урожая зерна гороха повысилась на 1,3–1,9 ц/га, или на 7,3–10,7%, по сравнению с контролем.
Итак, в опытных вариантах 2 и 3 с площади 1 га было получено, соответственно, 1,3 ц и 1,9 ц дополнительной продукции. С учетом себестоимости 1 ц оригинальных семян гороха, равной 4000 руб. (по ценам 2023 года), при предпосевной обработке семян молибденом в дозе 25 г/ц и 40 г/ц дополнительной продукции было получено на сумму 5200 руб. и 7600 руб. соответственно. Норма высева семян на 1 га — 3 ц. Для обработки данного объема семян в дозе 25 г/ц требуется 75 г молибденово-кислого аммония, в дозе 40 г/ц — 120 г. С учетом стоимости 10 г молибденово-кислого аммония, равной 212 руб., на приобретение 75 г препарата будет затрачено 1590 руб., 120 г — 2544 руб. Оплата труда работника, осуществляющего обработку семян, в среднем за 8 ч. составляет 800 руб., за 1 ч. — 80 руб. Таким образом, затраты на предпосевную обработку 3 ц семян гороха молибденом в дозе 25 г/ц и 40 г/ц составляют, соответственно, 1670 руб. и 2624 руб., а максимальный чистый доход с 1 га — 3530 руб. и 4976 руб.
Выводы
В результате исследований установлено, что предпосевная обработка семян гороха молибденом положительно влияет на рост, развитие растений и формирование урожая данной культуры. В среднем за 2019–2023 гг. при обработке семян гороха сорта Памяти Попова молибденом в дозе 25–55 г/ц по сравнению с контролем полевая всхожесть и выживаемость растений возросли на 2,5–9,6% и 1,3–2,4% соответственно, количество клубеньков с 10 растений и их вес — на 17,3–45,6% и 17,9–128,2% соответственно, продолжительность вегетационного периода — на 2,2–3,6 суток, урожайность зерна — на 1,3–1,9 ц/га. Повышение урожайности произошло главным образом за счет увеличения числа бобов и семян с растения.
Обработка семян молибденом в низкой дозе (10 г/ц) не показала значительных отличий от контроля, в высокой (55 г/ц) — не вызвала существенного увеличения изученных параметров по сравнению с обработкой в дозе 40 г/ц. Следовательно, при возделывании гороха экономически оправданной является предпосевная обработка его семян молибденом в дозе 25–40 г/ц.
Об авторах
Фирзинат Аглямович Давлетов1; доктор сельскохозяйственных наук, заведующий лабораторией
davletovfa@mail.ru; https://orcid.org/0000-0002-7421-869Х
Карина Петровна Гайнуллина2, 3; кандидат биологических наук, старший научный сотрудник
karina28021985@yandex.ru; https://orcid.org/0000-0001-6246-1214
Елена Викторовна Бадамшина1; кандидат технических наук, старший научный сотрудник
evbadamshina@bk.ru; https://orcid.org/0000-0002-0788-7260
Ильнур Рахимьянович Юлдыбаев4; аспирант
yuldubaev290997@gmail.com; https://orcid.org/0009-0007-1103-0212
1Башкирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства — обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук, ул. Рихарда Зорге, 19, Уфа, 450059, Россия
2Институт биохимии и генетики — обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук, пр-т Октября, 71/1Е, Уфа, 450054, Россия
3Опытная станция «Уфимская» — обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук, ул. Тополиная, 1, с. Чернолесовский, Уфимский р-н, Республика Башкортостан, 450535, Россия
4Башкирский государственный аграрный университет, ул. 50-летия Октября, 34, Уфа, 450001, Россия
УДК 633.358:631.53.048
DOI: 10.32634/0869-8155-2024-383-6-93-99
