Влияние арбускулярной микоризы на урожай и качество зерна яровой пшеницы в сухостепной зоне Приуралья

PDF файл (Скачать)

МРНТИ 68.35.29

№4 (2014 г.)

Н.Х. Сергалиев, А.С. Тлепов, М.А. Володин, Р.Ш. Джапаров, А.Ж. Турбаев, Н.К. Мухамбетжанов

Западно-Казахстанский аграрно-технический университет им. Жангир хана г. Уральск, Казахстан

Аннотация. Рассмотрены результаты изучения действия инокуляции растений твердой пшеницы эндомикоризным грибом Glomus intraradices. Определены основные показатели качества зерна в зависимости от использования биологического препарата и минерального удобрения в условиях сухостепной зоны Западно-Казахстанской области. Ключевые слова: яровая твердая пшеница, биопрепарат, микориза, удобрения, симбиоз, плодородие, качество зерна

________________________________

Сергалиев Н.Х., Тлепов А.С., Володин М.А., Джапаров Р.Ш., Турбаев А.Ж., Мухамбетжанов Н.К. ҚҮРҒАҚ ДАЛА АЙМАҒЫНДА ЖАЗДЫҚ БИДАЙДЫҢ САПАСЫ МЕН ӨНІМДІЛІГІНЕ АРБУСКУЛЯРЛЫ МИКОРИЗАНЫҢ ӘСЕРІ

Түйіндеме. Бұл мақалада қатты бидайдың Glomus intraradices микориза санырауқұлақтың инокуляцияның өсімдікке әсері қарастырылған. Орал өңірінің құрғақ далалы аймағының жағдайында минералды тыңайтқыштар және биологиялық препараттар қолдану әсерінен бидай сапасының негізгі көрсеткіштері анықталды. Түйінді сөздер: жаздық қатты бидай, биопрепарат, микориза, тыңайтқыштар, симбиоз, құнарлығы, тұқым сапасы.

_______________________________

Sergaliev , N.K., Tlepov A.S., Volodin М.А., Turbayev А.Zh., Mukhambetzhanov N.К. EFFECT OF ARBUSCULAR MYCORHIZA ON THE CORN HARVEST AND QUALITY OF SUMMER WHEAT IN THE DRY STEPPE ZONE OF WEST KAZAKHSTAN

Abstact. This article describes the results of studying the effect of inoculation of plants durum wheat mycorrhizal fungi Glomus intraradices. The main indicators of the quality of grain, identified on the use of biological preparation and fertilizer in a dry steppe zone of West Kazakhstan region. Keywords: spring hard wheat, biologics, mycorrhiza, fertilizers, symbiosis, fertility, quality of grain

Введение. Большинство темно-каштановых почв Западного Казахстана слабо обеспеченны подвижным фосфором_,что требует обязательного внесения фосфорных удобрений. Альтернативным источником могут послужить биологические препараты, одним из которых является гриб арбускулярной микоризы Glomus intraradices (G. Intraradices).

Арбускулярная микориза – это наиболее широко - распространенная и экологически значимая форма растительно - микробных взаимодействий. В ее образовании участвуют грибы одной монофилетической группы – грибы отдела Glomeromycota и 90% наземных растений.

Одной из наиболее востребованных зерновых культур в Приуралье, является яровая твердая пшеница. Изучение особенностей развития твердой пшеницы при формировании арбускулярной микоризы является актуальным направлением в земледелии региона в целях повышения продуктивности данной культуры.

Грибы арбускулярной микоризы являются поставщиками для растений растворимых фосфатов, которые извлекаются наружным мицелием из нерастворимых минералов за счет высокой адсорбирующей активности мицелия, а также благодаря его способности растворять недоступные для питания растений формы фосфора за счет выделения органических кислот и кислых фосфатаз [1, 2, 3].

Грибы арбускулярной микоризы способны усиливать фосфорное питание растений пшеницы и в отсутствии ростового отклика [4]. В условиях дефицита фосфора в почве ростовой отклик на микоризацию может быть значительным (>50% поданным Xavieretal., 1998), однако имеет место существенный полиморфизм по симбиотической эффективности грибов арбускулярной микоризы на различных сортах пшеницы [5]. Это свидетельствует в пользу необходимости проведения исследований на различных сортах пшеницы, районированных для сухостепной зоны Приуралья.

Методика

Исследования проводились в двухфакторном полевом опыте по схеме 2 х 6.

Фактор А – сорта яровой твердой пшеницы:

1 Сорт Светлана

2 Сорт Каргала 9

Фактор В – применение доз минерального удобрения и штамма эндомикоризного гриба

1 Без удобрений – контроль

2 P₂₀(предпосевное внесение двойного суперфосфата 20 кг/га д.в.)

3 P₄₀(предпосевное внесение двойного суперфосфата 40 кг/га д.в.)

4 G. intraradices

5 G. intraradices + P₂₀

6 G. intraradicesпо + P₄₀

Повторность – четырехкратная, размер делянки – 63 м², учетная площадь – 42 м².

Сопутствующие наблюдения выполнялись в соответствии с программой по общепринятой методике:

- учет урожайности методом сплошного обмолота делянки с последующим пересчетом на 14 % влажность и 100 % чистоту;

- определение содержания белка в зерне пшеницы по ГОСТ 10846-91;

- определение числа падения по ГОСТ 27676-88;

- определение количества и качества клейковины п шенице по ГОСТ 13586.1 – 68;

- определение стекловидности зерна пшеницы по ГОСТ 10987 – 76;

- определение натурного веса зерна пшеницы по ГОСТ10840-64.

Результаты и обсуждени. Условия 2013 года позволили сформировать урожайность яровой твердой пшеницы (таблица 1) на сорте Светлана от 10,5 ц/га (контроль) до 13,1 ц/га (G. intraradices + P₂₀) и на сорте Каргала 9 от 9,6 (контроль) ц/га до 12,3 ц/га (G. intraradices + P₄₀)

Таблица 1 - Урожайность яровой твердой пшеницы в 2013 г., ц/га

Фактор А (сорта)	Фактор В (биологизация и химизация посева)						Среднеепо фактору А НСР₀₅ = 0,06 ц/га
Фактор А (сорта)	1. Конт- роль	2. P₂₀ кг/га д.в.	3. P₄₀ кг/га д.в.	4. G. intraradices	5. G. intraradices + P ₂₀кг/гад.в.	6. G. intraradices + P ₄₀кг/гад.в.	Среднеепо фактору А НСР₀₅ = 0,06 ц/га
Светлана	10,5	12,3	12,2	11,1	13,1	12,3	11,9
Каргала 9	9,6	11,1	11,1	10,4	11,6	12,3	11,0
Среднее по фактору В НСР_0,5 = 0,5 ц/га	10,0	11,7	11,6	10,8	12,4	12,3
Для оценки частных средних НСР₀₅ А = 1,7 ц/га НСР₀₅В = 0,7 ц/га

Урожайность при использовании гриба арбускулярной микоризы G. intraradices повышалась на сорте Каргала 9 относительно контрольного варианта на 0,8 ц/га, на сорте Светлана увеличивалась на 0,6 ц/га, но ниже достоверного уровня (НСР_0,5В = 0,7 ц/га). Эффективность от инокулянта составила на сорте Светлана 5,7%, на сорте Каргала 9 - 8,3%.

Выявлено положительное взаимодействие инокулянта и минерального удобрения с дозой P_20,увеличивая урожайность культуры относительно контрольных вариантов на сортах Светлана и Каргала 9 соответственно на 2,6 ц/га (24,8%) и на 2,0 ц/га (20,8%), относительно варианта только с эндомикоризным грибом G. Intraradices соответственно на 2,0 и 1,2 ц/га. Так же на сорте Светлана вариант G. Intraradices + P₂₀показал достоверную прибавку против варианта только с фосфорным удобрением (P₂₀) на 0,8 ц/га, на сорте Каргала 9 прибавка была недостоверной (+0,5 ц/га).

На фоне арбускулярной микоризы увеличение дозы фосфорного удобрения до 40 кг/га д.в. относительно варианта с P₂₀ увеличивало урожайность яровой твердой пшеницы на сорте Каргала 9 на 0,7 ц/га, на сорте Светлана отмечалось понижение продуктивности культуры на 0,8 ц/га.

В целом по урожайности районированный сорт Светлана достоверно превзошел в текущем году сорт Каргала 9 на 0,9 ц/га (НСР₀₅ = 0,06 ц/га).

Урожай яровой пшеницы, как и других зерновых культур, определяется числом продуктивных колосьев, числом зерен в колосе и весом 1000 зерен [4]. Совокупность этих показателей позволяет определить структуру урожая, т.е. можно сказать от какого параметра или их совокупности была получена прибавка в урожае.

Надземная масса яровой пшеницы в фазе полной спелости (таблица 2) колебалась на сорте Светлана от 296,7 до 348,3 г/м², на сорте Каргала 9 от 308,3 г/м² до 348,3 г/м². Фосфорное удобрение способствовало увеличению надземной массы культуры. Так, по фону 20 кг д.в./га повышалось на сорте Светлана на 21,6 г/м² (7,3%), на сорте Каргала 9 на 8,3 г/м²(2,7%), на фоне 40 кг д.в./га соответственно по сортам яровой пшеницы на 43,3 (14,6%) и 30,0 (9,6%) г/м².

Таблица 2 - Биометрические данные яровой пшеницы, 2013

Вариант	Надземная масса пшеницы, г/м²	Число растений, шт/м²	Число продук-х колосьев, шт./м²	Высота растений, см	Длина колоса, см	Вес 1000 зерен, г	Число зерен в колосе, шт.
Сорт Светлана
1	296,7	170,0	187,3	66,9	5,6	30,2	18,9
2	318,3	171,0	184,7	67,4	5,7	29,2	23,2
3	340,0	178,3	190,3	64,7	6,2	28,7	22,9
4	301,7	173,0	191,3	66,9	5,8	29,9	20,4
5	328,3	186,7	201,7	69,1	5,9	30,7	21,6
6	348,3	180,3	197,3	71,7	6,1	27,6	23,9
Сорт Каргала 9
1	311,7	182,0	188,7	67,8	6,1	24,3	22,6
2	320,0	176,7	180,0	63,7	6,2	24,9	26,0
3	341,7	186,3	202,0	68,2	6,4	24,3	24,1
4	308,3	193,7	189,3	60,9	6,3	23,9	24,4
5	338,3	198,0	205,7	62,6	6,3	24,7	24,3
6	348,3	192,3	209,0	60,7	6,3	23,3	26,1
Примечание: 1 – Контроль; 2 - P₂₀; 3 - P₄₀;4.G.intraradices; 5 - G. intraradices + P₂₀;6 - G. intraradices + P_40.

Применение арбускулярной микоризы G. intraradices на сорте Светлана повысило вегетативную массу культуры относительно контроля на 5,0 г/м², на сорте Каргала 9 отмечалось ее понижение на 3,4 г/м². Посев инокулированной пшеницы по фону с минеральным удобрением 20 и 40 кг/га д.в., способствовало наибольшему увеличению наземной массы яровой пшеницы, соответственно на сортах Светлана на 31,6 и 51,6 г/см²и Каргала 9 на 26,6 и 36,6 г/м².

Наибольшее число растений, показал вариант совместного использования арбускулярной микоризы G. intraradices и минерального удобрения с дозой 20 кг/га д.в. На сорте Светлана наблюдалось, повышение показателя количество растений от стандарта на 16,7 шт./м², с высоким показателем продуктивых колосьев - 201,7 шт./м², на сорте Каргала 9 соответственно на 16,0 шт./м², с количеством продуктивных колосьев 205,7 шт./м², уступая только варианту G. intraradices + P₄₀(209,0 шт./м²).

Использование одного фосфора, позволило, повысить число продуктивных колосьев только с дозой 40 кг/га д.в., увеличившись от стандарта на сорте Светлана на 3 шт/м², на сорте Каргала 9 на 13,3 шт/м².

Повышение продуктивности культуры от арбускулярной микоризы составило на сорте Светлана 4,0 шт./м², от совместного применения с минеральным удобрением 20 и 40 кг/га д.в. соответственно 14,4 и 10 шт./м². На сорте Каргала 9 повышение данного показателя культуры от одного инокулянта не отмечалось, только по фону с минеральным удобрением, соответственно на 17,0 и 20,3 шт./м².

Высота растений находилась в пределах от 66,9 до 71,7 см на сорте Светлана и от 60,7 до 68,2 см на сорте Каргала 9. Отмечено, что на сорте Светлана использование арбускулярной микоризы G. intraradices по фону с минеральным удобрением P₂₀ и P₄₀повышаловысоту культуры соответственно на 2,2 и 4,8 см, на сорте Каргала 9 наблюдалось понижение данного показателя практически на всех вариантах.

Длина колоса, при контроле на сорте Светлана 5,6 см и на сорте Каргала 9 6,1 см, изменялась: от вносимого удобрения с дозами 20 и 40 кг/га д.в. - соответственно повышалась на 0,1-0,6 см (с. Светлана) и 0,1-03 см (с. Каргала 9); от фактора биологизации культуры - с арбускулярной микоризой увеличивалась на 0,2 см на обоих сортах, совместно с минеральным удобрением (P_20-40) соответственно на 0,3-0,5 см (с. Светлана) и на 0,2 см (с. Каргала 9).

Масса 1000 зерен находилась в интервале на сорте Светлана 27,6-30,7 г, на сорте Каргала 9 23,3-24,9 г, показывая в среднем по вариантам разницу между сортами, с преобладанием районированного сорта, в 5,2 г. На сорте Светлана масса 1000 зерен имело повышение от стандарта только с арбускулярной микоризой G. intraradices по фону с минеральным удобрением 20 кг/га д.в. на 0,5 г, на сорте Каргала 9 с минеральным удобрением с дозой 20 кг/га д.в. и совместно с инокулянтом, соответственно на 0,6 и 0,4 г, на остальных вариантах обоих сортов наблюдалось некоторое понижение данного показателя от контроля.

Количество зерен в колосе повышалось от использования минерального удобрения и арбускулярной микоризы G. intraradices как отдельно, так и с туком. Так, на сорте Светлана при показателе на контроле 18,9 шт. зерен в колосе, в вариантах с минеральным удобрением 20 и 40 кг/га д.в. увеличивалось на 4,0 и 4,3 шт. Инокулянт повышал данный показатель на 1,5 шт., а совместно с фосфорным удобрением на 2,7 и 5,0 шт. На сорте Каргала 9 с показателем 22,6 шт. на стандарте, минеральное удобрение с дозой 20 и 40 кг/га д.в. так же позволило повысить озерненность колоса соответственно на 1,5 и 3,4 шт., совместно с арбускулярной микоризой G. intraradices увеличивалось на 1,7-3,5 шт., только с микоризой на 1,8 шт.

Использование на посевах арбускулярной микоризы G. intraradices как отдельно, так и по фону с фосфорным удобрением позволяет воздействовать на основные показатели продуктивности культуры, главным образом на количество продуктивных колосьев, повышая на сорте Светлана до 7,7%, на сорте Каргала 9 до 10,8% и на озерненность колоса соответственно по сортам до 26,4 и 15,5 %. Масса 1000 зерен на вариантах изменялась незначительно.

Наряду с количественными показателями важна качественная характеристика товарного зерна, являясь объективным показателем достоинства полученного урожая.

Стекловидность яровой твердой пшеницы изменялась от внесения соответствующих доз минерального удобрения и использования биопрепарата (таблица 3). На сорте Светлана со стекловидностью на контроле 64,9%, от внесения фосфорного удобрения в дозах 20 и 40 кг/га д.в. увеличивалась соответственно на 2,6 и 8,3%, на сорте Каргала 9 при показателе на контроле 68,0%, повышалось только с дозой 20 кг/га д.в. на 1,6%, с понижением данного показателя при двукратном увеличении нормы удобрения.

Культура яровая твердая пшеница хорошо отзывалась от использования арбускулярной микоризы G. intraradices. Увеличение от стандарта на сортах Каргала 9 и Светлана составляло соответственно 5,2 и 5,9 %, на фоне минерального удобрения повышалось только на сорте Каргала 9 с дозой 40 кг д.в./га на 5,9%.

Натура зерна изменялась на сорте Светлана от 713,8 г/л на варианте G. intraradices + P40 до 718,2 г/л на контроле, на сорте Каргала 9 от 725,2 г/л на контроле до 750,8 г/л с использованием G. intraradices + P40. Имея в текущем году пониженную массу, что отразилось на ее классности.

Таблица 3 - Качество зерна яровой пшеницы, 2013 г.

Вариант	Стекло- видность, %	Натура зерна, г/л	Показатель числа падения, с	Сырая клейковина		Белок зерна (Nx5,7) %
Вариант	Стекло- видность, %	Натура зерна, г/л	Показатель числа падения, с	Количество, %	ИДК	Белок зерна (Nx5,7) %
сорт Светлана
1.Контроль	64,9	718,2	349	39,0	94,8 (II)	16,0
2.P₂₀	67,5	716,2	379	39,2	85,9 (II)	16,4
3.P₄₀	73,2	716,8	334	36,4	77,1 (I)	16,1
4.G. intraradices	70,8	715,2	429	41,0	97,0 (II)	16,2
5. G. intraradices + P₂₀	67,2	715,5	354	42,0	92,3 (II)	16,5
6. G. intraradices + P₄₀	67,0	713,8	346	38,2	69,0 (I)	15,8
сорт Каргала 9
1.Контроль	68,0	725,2	347	42,4	98,4 (II)	15,6
2.P₂₀	69,6	732,0	362	48,6	88,4 (II)	16,2
3.P₄₀	66,8	731,2	360	45,9	93,1 (II)	15,7
4.G.intraradices	73,2	730,8	403	43,6	93,9 (II)	15,8
5. G. intraradices + P₂₀	71,8	734,0	362	46,4	95,3 (II)	16,3
6. G. intraradices + P₄₀	73,9	750,8	339	43,8	81,7 (II)	15,8
Примечание - I и II – соответственно хорошая и удовлетворительная слабая клейковина

На сорте Светлана натура зерна от минерального удобрения и инокулянта грибов арбускулярной микоризы несколько понижалась от контроля. На сорте Каргала 9 от вносимых доз 20 и 40 кг/га д.в. повышалось соответственно на 6,8 и 6,0 г/л, совместно с арбускулярной микоризой G. intraradices на 8,8 и 25,6 г/л соответственно. Вариант с одной микоризой повышал натурную массу зерна на 5,6 г/л.

Показатель числа падения пшеницы находился в интервале 334-429 с. (сорт Светлана) и 339-403 с. (сорт Каргала 9).

Западно-Казахстанская область входит в число крупных регионов республики по производству зерна, соответствующего требованиям международных стандартов. Именно в засушливых условиях Западного Казахстана прекрасно вызревают сильные и твердые сорта пшеницы с высоким содержанием белка (до 18 % и более) и клейковины (до 40 % и более), которые пользуются повышенным спросом на мировом рынке. Казахстанское зерно является основной экспортной продукцией сельского хозяйства страны, оно поставляется не только на рынки ближнего зарубежья, но и имеет свою нишу на мировых зерновых рынках.

Количество сырой клейковины при контроле на сортах Светлана - 39,0% и Каргала 9 - 42,4% увеличивалось от внесения минерального удобрения только с перспективным для области сортом на 6,2% (P₂₀) и 3,5% (P₄₀). На районированном сорте отмечалось понижение в содержании клейковины, но ее качество при внесении двойной нормы фосфорного удобрения доходило до I группы. На остальных вариантах (1,2 и 3) обоих сортов качество клейковины соответствовало как удовлетворительная слабая.

От растительно - микробного взаимодействия количество сырой клейковины так же повышалось на сортах Светлана и Каргала 9, соответственно на 2,0 и 1,6%. По фону минерального удобрения: на сорте Светлана увеличивалось при P₂₀на 3,0%_,при P₄₀отмечалось понижение на 0,8%, но ее качество соответствовало I группе (со второй группой на остальных вариантах обоих сортов); на сорте Каргала 9 увеличивалось соответственно от вносимого удобрения на 4,0 и 1,4%.

Отмечено, что количество сырой клейковины было наибольшим с дозой минерального удобрения 20 кг/га д.в. как раздельно, так и совместно с инокулянтом.

Содержание белка и количество клейковины в зерне имело тесную взаимосвязь, составляя среднюю (r= 0,61) и сильную прямую (r= 0,78) корреляцию соответственно на сортах Светлана и Каргала 9.

Инокуляция семян грибом арбускулярной микоризой G. intraradices позволило увеличить белковость зерна на 0,2%. Использование доз фосфорного удобрения 20 и 40 кг/га д.в. повышало на сорте Светлана на 0,4 и 0,1 % соответственно, на сорте Каргала 9 на 0,6 и 0,1 %. От взаимодействия инокулянта и минерального удобрения так же соответственно на сорте Светлана на 0,5% только при P₂₀, на сорте Каргала 9 на 0,7 (P₂₀) и 0,2 (P₄₀) %. В обоих случаях отмечено, что повышение дозы фосфорного удобрения до 40 кг/га д.в. менее эффективно, чем пониженная норма, что возможно связано с нарушением оптимального соотношения почвенных элементов питания.

Заключение. Таким образом, применение в сухостепной зоне Приуралья арбускулярной микоризы G. Intraradices позволило повысить урожайность яровой твердой пшеницы на 0,6-0,8 ц/га, а применение по фону фосфорного удобрения дополнительно на 1,2-2,0 ц/га.

Использование на посевах гриба арбускулярной микоризы G. intraradices как отдельно, так и по фону с фосфорным удобрением позволяет воздействовать на основные показатели продуктивности культуры, главным образом на количество продуктивных колосьев. Только на сорте Каргала 9 с использованием микоризного препарата по фону P₄₀ удалось сформировать пшеницу соответствующую третьему классу, на остальных вариантах и на сорте Светлана четвертому.

Примечание. Данная работа выполнена в рамках выполнения проекта «Продуктивность яровой твердой пшеницы при использовании эндомикоризного гриба Glomus Intraradices на темно-каштановой почве в условиях сухостепной зоны приуралья» (№ госрегистрации 0112РК00510) программы грантового финансирования Комитета науки Министерства образования и науки Республики Казахстан.

Список литературы

1. Юрков, А.П. Полиморфизм популяции Павловской люцерны хмелевидной по показателям продуктивности, микоризации и эффективности симбиоза с Glomus intraradices / А.П. Юрков // Сельскохозяйственная биология. - 2011. – №3. – С. 65-71.

2. Schüßler A. Scwarzott D. Walker C. Anewfungalphylum, the Glomeromycota: phylogenyan devolution // Mycol. Res. – 2001. – V. 105, N 12. – P. 1413-1421.

3. Al-Karaki G.N. McMichael B. Zak. J. Field response of wheat to arbuscularmycorrhizal fungi and drought stress // Mycorrhiza. – 2004. – V. 14. – P. 263-269.

4. Li H. Arbuscular mycorrhizal fungi contribute to phosphorus uptake by wheat grown in a phosphorus-fixing soil even in the absence of positive growth responses // New Phytol. – 2006. – V. 172, N3. – P. 536-543.

5. Xavier L.J.C. Germida J.J. Response of spring wheat cultivars to Glomusclarum NT4 in a P-deficient soil containing arbuscular mycorrhizal fungi // Can. J. Soil Sci. – 1998. – V. 78. – P. 481-484.

6. Перекальский Ф.М. Яровая пшеница. – М.: Сельхозгиз, 1985. – С. – 280.

Создатель : Лариса Николаевна Гребцова

Создан : 22 августа 2024