Одним из важнейших направлений в биологической и сельскохозяйственной науке в настоящее время является разработка теоретических и практических вопросов применения высокомолекулярных полимерных соединений регуляторов роста растений.
В нашей стране постановлением Государственного комитета СССР по науке и технике и Госплана СССР создана национальная комплексная научно — техническая программа «Создание и широкое внедрение регуляторов роста растений, обеспечивающих повышение урожая и качества сельскохозяйственных культур». Эта программа на XII пятилетку вошла составной частью в новую общесоюзную комплексную научно-техническую программу «Биотехнология».
Большой вклад за последние 20—25 лет в разработку теории и внедрение регуляторов роста в растениеводство применительно к почвенно-климатическим условиям СССР внесло НПО «Сахсвекла».
Важнейшей задачей, стоящей перед свекловодством, как известно, является увеличение производства сахара в стране. Одно из условий решения этой задачи и внедрения индустриальной технологии в производство сахарной свеклы — использование для сева доброкачественных семян.
Среди приемов, обеспечивающих увеличение урожая и улучшение посевных качеств семян, является пинцировка семенников.
Долгое время пинцировка семенников в семеноводческих хозяйствах проводилась вручную.
Полезное действие пинцировки заключается в том, что в результате приостановления роста верхушек ветвей происходит перераспределение питательных веществ, вследствие чего улучшается питание формирующихся семян.
Однако ручная пинцировка очень трудоемкая работа, она требует дополнительно затрат—10— 12 чел.-дней на один гектар, что, безусловно, сдержало ее широкое применение. Поэтому отыскание путей замены ручной пинцировки на химическую имеет большое практическое значение в снижении затрат ручного труда и средств на выращивание свекловичных семян и является одной из основных задач наших исследований.
При помощи физиологически активных веществ и особенно гидразида малеиновой кислоты (ГМК) имеется возможность регулировать процессы роста в растениях и тем самым влиять на формирование урожая семян.
Проведенные нами опыты по выявлению реакции растений на гидразид малеиновую кислоту показали, что семенники сахарной свеклы, обработанные 0,001—0,005 %-ным раствором ГМК, продолжали энергично расти.
Отмечалась при этом небольшая стимуляция роста по сравнению с контрольными растениями. С увеличением концентрации ГМК наблюдалось торможение ростовых процессов, которое наиболее заметно при переходе от концентрации 0,01 к концентрации 0,05 %.
Было установлено, что при обработке семенников сахарной свеклы ОДП—0,1 %-ным раствором ГМК вызывается временное торможение роста, причем продолжительность и интенсивность торможения находятся в прямой зависимости от концентрации гидразида и от времени обработки.
У растений, обработанных ГМК, увеличивается общее количество растворимых углеводов, а количество дисахаров мало изменяется по сравнению с контролем.
Такое изменение растворимых углеводов можно объяснить ослаблением расходования этих веществ на рост и дыхание.
В результате торможения роста гидр азидом малеиновой кислоты в листьях семенников сахарной свеклы заметно изменяется водный режим. Определения показали, что в конце вегетации под влиянием ГМК увеличивается количество связанной фракции воды, а содержание свободной уменьшается по сравнению с содержанием ее в контрольных растениях.
Наши исследования (1968) показали, что ростовые вещества повышают водоудерживающую способность листьев и этим самым приводят к повышению засухоустойчивости семенников. Повышается также водоудерживающая способность растений против неблагоприятных условий во время формирования семян сахарной свеклы Химическая пинцировка при помощи 0,01 %-ного раствора ГМК обеспечила среднюю прибавку урожая семян на 0,1 т/га.
Эффективность обработки семенников сахарной свеклы ГМК зависит от многих факторов и в первую очередь от состояния растений, почвенно-климатических условий, а также от времени обработки и концентрации гидр азида малеиновой кислоты. Наибольшие прибавки урожая семян от химической пинцировки (3,2—4,1 ц/га) (1964—1965) получены при выращивании семенников в орошаемых условиях. Как показали многочисленные опыты, лучшей концентрацией ГМК для опрыскивания семенников сахарной свеклы является 0,01—0,05 %-ная. Она коррелирует с торможением ростовых процессов и климатическими условиями: чем интенсивней происходит торможение роста цветоносных побегов, тем выше эффективность этого приема.
Более эффективным временем обработки высадков являются утренние часы (6.00—10.00) до появления восходящих токов воздуха и вечерние (20— 22 ч). Высадки обрабатывают в период массового их цветения.
Опрыскивание высадков производится при помощи авиации. При этом расход рабочего раствора составляет 100 л/га.
Химическая пинцировка более эффективна по сравнению с ручной. Увеличение урожая семян может быть объяснено сокращением расхода питательных веществ на рост цветоносных побегов, где действие химического и ручного способов аналогично.
Однако при обработке соцветий раствором ГМК приостанавливался рост не только в верхней части соцветий, как это происходит при ручной пинцировке, но и во всех точках роста, где имеется активная меристема.
Многолетние исследования, а также широкая производственная проверка в свеклосовхозах показали, что обработка семенников свеклы препаратом ГМК-натрия обеспечивает увеличение урожая семян на 10—12 %.
Повышение урожайности семян при химической пинцировке объясняется тем, что при обработке растений ГМК сокращается непроизводительная трата питательных веществ, ускоряется созревание на 3— 4 дня, а также происходит дополнительное опыление семенников, вследствие чего создаются более благоприятные условия для формирования урожая семян и их посевных качеств. При этом увеличивается в семенах запас азота, фосфора и калия.
В годы одиннадцатой пятилетки в свеклосовхозах Укрсвеклосахарагропрома химическая пинцировка была проведена на площади 114,2 тыс./га. Так, в 1984 г. ее применяли на площади 31,5 тыс./га, что составляет 75 %, а в 1985 г. — на 32,9 тыс./га, т. е. на 82 % всей площади, занятой семенниками в Украинской ССР.
Увеличение урожая семян при химической пинцировке, как показали результаты исследований ВНИС и многолетняя практика применения ГМК натрия в семеноводстве свеклы, в среднем составляет 0,12—0,15 т/га, что обеспечивает экономический эффект около 95—100 руб./га.
Для сокращения затрат труда и средств целесообразно совместить химическую пинцировку с обработкой семенников инсектицидами против тли листовой свекловичной, применяя соли гидрозида малеиновой кислоты и инсектициды в рекомендуемых дозах.
Многолетние исследования показали, что под влиянием ГМК улучшаются посевные качества семян. Установлено, что энергия прорастания и всхожесть семян в значительной мере зависят от сроков обработки и концентрации ГМК. Установлено, что при совместной обработке ГМК с микроэлементами (бором, цинком) увеличивается запас питательных веществ в семенах сахарной свеклы, а также повышается всхожесть и масса 1000 семян. Лучшим в этом отношении является бор, хотя в засушливые годы особенно отмечается эффективность микроэлемента цинка.
Выше отмечалось, что химическая пинцировка высадков сахарной свеклы ГМК создает лучшие условия для формирования семян, положительно влияет на их качество и химический состав. Большой интерес представляет влияние химической пинцировки на устойчивость ростков против корнееда, углеводный и азотный обмен в проростках свеклы, а также на урожай и содержание сахара в корнеплодах фабричной свеклы.
Наши исследования в этом направлении показали, что наибольшая масса ростков сахарной свеклы в период прорывки была на посевах семенами, полученными с семенников, обработанных ГМК. Так, по данным исследований, если массу 100 растений в период прорывки на контрольном варианте принять за 100 %, то масса растений, выращенных из семян, полученных при химической пинцировке, составила 140,2%. Эги проростки также содержали больше аминного и меньше амидного азота по сравнению с контрольными, что положительно влияет на качество семян. Химическая пинцировка высадков, проведенная 0,01—0,5 %-ным раствором ГМК, обеспечивает повышение урожая фабричной свеклы и содержание в ней сахара.
Средняя прибавка урожая фабричной свекльц выращенной из семян высадков, подвергавшихся обработке ГМК, составляет 1,4 т/га, содержание сахара увеличилось на 0,1—0,4%, а его выход — на 0,24—0,35 т/га. Положительное влияние химической пинцировки высадков на продуктивность фабричной свеклы может быть объяснено лучшим качеством семян.
Для регулирования ростовых процессов в семеноводстве сахарной свеклы были рекомендованы такие приемы, как ручная пинцировка и чеканка. При тщательном и своевременном их проведении они являются весьма эффективными, но требуют больших затрат ручного труда и поэтому не получили широкого распространения.
Более эффективной является химическая пинцировка, которая широко применяется в производстве.
Во ВНИС и на Ялтушковской опытно-селекционной станции были проведены исследования по изысканию более простых приемов регулирования ростовых процессов семенников сахарной свеклы с помощью механической чеканки.
С этой целью была использована специально оборудованная сенокосилка КС-2,1, навешенная на трактор ДТ-25. Для того чтобы проводить срез на заданную высоту, с правой стороны по ходу трактора на брус косилки устанавливали опорное колесо на штанге, которая крепилась на держателе, дающем возможность регулировать высоту рабочего органа.
Наблюдения показали, что при проведении механической чеканки в начале стеблевания в виду неравномерного развития частей растений не подвергаются срезке до 25—30 % верхушек побегов. При чеканке в конце стеблевания срезаются верхушки побегов длиной 3—8 см, а у более высоких, одностебельных семенников сахарной свеклы — до 10— 15 см.
Как показали пятилетние опыты, проведенные в хозяйстве «Слобода Ходакская» Винницкой области, механическая чеканка способствует образованию дополнительного количества цветоносных побегов и более дружному их развитию. Это положительно сказалось также на урожае и качестве семян.
В результате проведения чеканки в начале стеблевания урожай семян увеличился на 0,3, а при чеканке в конце стеблевания — на 0,45 т/га. При этом повысилась и всхожесть семян, которая составила после первичной очистки 83—88 %.
Эффективность механической чеканки зависит от ряда факторов. Более эффективна она во влажные годы, когда наблюдается сильное взрастание семенников.
Эффективность механической чеканки в конце стеблевания проверялась нами в производственных условиях.
В 1983 г. на Ялтушковской ОСС механическая чеканка в конце стеблевания была проведена на площади 1,15 га. Прибавка урожая после первичной очистки составила 0,4 т/га, а всхожесть на 5 % выше по сравнению с этими показателями на контроле.
В 1984 г. чеканку провели на семенниках сорта Ялтушковская односемянная 30 при выращивании семенной элиты в хозяйствах Ходаки и Слобода Ходакская на площади 18,5 га. При этом прибавка урожая по сравнению с контролем составила 0,19 т/га. Увеличилось количество семян более крупных фракций за счет уменьшения количества фракции 3—3,5 мм и мельче.
Таким образом, применение механической чеканки способствует не только повышению урожая, но и увеличению семян, что имеет большое значение при внедрении индустриальной технологии. Этот прием является агротехнически оправданным и имеет высокую экономическую эффективность. Чистый доход составил 730 руб. с каждого гектара при производстве семян элиты и до 400 руб. при выращивании фабричных семян.
Формирование семенного растения происходит в течение довольно длительного времени, поэтому все последующие фазы развития такие, как цветение и созревание, протекают неодновременно, что отрицательно сказывается на урожае и качестве семян.
В связи с этим нами также проводились опыты по применению некоторых регуляторов роста для химической чеканки семенников и изучению их влияния на урожай, посевные и продуктивные качества семян сахарной свеклы.
На опытном поле ВНИС и Ялтушковской опытно-селекционной станции с 1980 г. по 1986 г. проводили опыты по изучению и применению некоторых физиологически активных веществ для химической чеканки семенников.
Схемой опыта предусматривалось изучение препарата ССС в дозах 0,5—1 кг/га. Обработка семенников проводилась в два срока: в начале и в конце стеблевания. В течение всего вегетационного периода, согласно методике опытов, велись наблюдения за ростом и развитием семенников. В конце вегетации подсчитывали количество стеблей в каждом кусте, определяли тип растения. После обмолота семенников устанавливали фракционный состав семян, энергию прорастания, всхожесть, массу 1000 плодов, массу собственно семени.
Результаты исследований показали, что от обработки семенников физиологически активным веществом ССС в начале стеблевания по 0,5—1 кг/га приостанавливается их рост. В растениях происходит перераспределение питательных веществ. Начинается усиленное питание еще нетропувшихся в рост боковых почек, из которых развиваются дополнительно продуктивные побеги.
Количество стеблей в кусте возрастает. В среднем по трехлетним данным их количество с 8,3 на контроле увеличилось до 9,9 стеблей при обработке ССС по 0,5 кг/га. Изменяется тип куста. Уменьшается количество растений I типа и увеличивается количество более продуктивных семенников II и III типов.
Благодаря перераспределению питательных веществ более активно проходят стадии бутонизации, цветения, созревания.
Таким образом, применение регуляторов роста способствует более равномерному созреванию плодов на семенниках сахарной свеклы и большей их выравненности.
Уменьшаются потери семян во время уборки, растет урожай. Увеличивается не только количество, но улучшается и качество семян. Уменьшается количество семян мелких фракций: до 3 и 3—3,5 мм. Увеличение дозы препарата ССС до 2 кг/га угнетающе действует на семенники, особенно после обработки в конце стеблевания. Эти растения сильно отстают в росте и развитии, чрезмерно ветвятся.
Исходя из полученных данных, можно сделать вывод, что лучший результат получен при обработке семенников ССС (0,5 кг/га) в фазе начало стеблевания. Прибавка урожая семян составила 0,22 т/га, или 11,3 %. Установлено, что при чеканке увеличивается количество крупных семян, улучшается всхожесть семян, увеличивается масса 1000 плодов и масса собственно семени на 13,5 %, уменьшаются затраты ручного труда. Чистый доход на каждом гектаре семенников составляет 320 руб.
Положительно влияет химическая чеканка семенников и на урожайные свойства семян.
Отмечается тенденция к увеличению урожая и содержания сахара — урожай повысился на 5%, а выход сахара — на 7,3 %.
Выращивание программированных урожаев сахарной свеклы с использованием регуляторов роста — одно из важных достижений в области сельского хозяйства.
В комплексе мероприятий по увеличению производства доброкачественных семян на первое место выдвигается разработка новой технологии выращивания и уборки семенников с учетом их биологических свойств.
Созревание семян как на различных кустах, так и в пределах одного куста происходит неодновременно, что связано с большой осыпаемостью плодов при полном их созревании. Кроме того, на время уборки семенные растения содержат большое количество зеленых листьев и стеблей, что значительно затрудняет механизацию этого процесса.
Применяемый в настоящее время в производстве раздельный (двухфазный) способ уборки семенников, который включает срезку растений жатками с последующим подбором и обмолотом валков комбайнами, имеет ряд существенных недостатков. Срезанные семенные растения укладывают в валки на землю, поскольку при их уборке нет сплошной стерни.
В результате затрудняется подсушивание семенников, допускаются большие потери наиболее полноценных, хорошо всхожих семян, которые составляют 8—10 % и более. Недостатки этого способа особенно проявляются при неустойчивой дождливой погоде, когда в увлажненных валках семена часто прорастают, что ведет к потере урожая, ухудшению их посевных качеств, в первую очередь всхожести.
В связи с этим большое значение имеет разработка новых, более совершенных приемов уборки семенников сахарной свеклы, которые в меньшей степени ставят семеноводческие хозяйства в зависимость от неблагоприятных погодных условий.
Одним из таких приемов является дефолиация-десикация, которая проводится для подготовки растений к уборке однофазным способом или в отдельных случаях двухфазным. Это дает возможность убирать семенники по новой технологии в сжатые сроки при меньших затратах труда и средств.
В нашей стране научно-исследовательская работа по изучению эффективности десикантов на семенниках сахарной свеклы проводится во ВНИС, его сети, координируемых учреждениях и в семеноводческих совхозах на протяжении многих лет. Наряду с ранее изучаемыми препаратами, такими как пентахлорфенолят натрия, арсенит натрия, хлорат пентаборат натрия, динитроортокрезол, монохлоруксусная кислота, акрофол, эндотал, «Аэрофлот», хлорат магния и реглоп, в опытах, проведенных во ВНИС, на Белоцерковской, Уладово-Люлинецкой, Льговской, Веселоподолянской опытно-селекционных станциях, в качестве десикантов применяли грамоксон, ЦКБ-1028, пентаднн, дипиридилфосфат, рапу и соль озера Сиваш, этрел, эдил.
Результаты многолетних исследований показывают, что у семенников сахарной свеклы, обработанных десикантами в период биологической спелости семян, в 3—4 раза и более уменьшается влажность листьев, семян, ветвей в верхней наиболее осемененной части растений, что значительно расширяет возможности механизированной уборки. По мере увеличения срока действия десикантов и с повышением их доз усиливается степень подсушивания растений.
Из испытанных многочисленных препаратов наиболее эффективным десикантом оказался реглон.
Реглондействующее вещество дикват (1,1 этилен-2,2 дипиридил бромид), изготовляется в виде соли двубромистого соединения, жидкость коричневого цвета, хорошо растворимая в воде.
В основе подсушивающего действия десикантов лежат необратимые изменения коллоидов клеток, приводящие к резкому ослаблению водоудерживающей способности тканей.
Нарушая равновесие водного баланса растений, десиканты вызывают глубокое изменение жизнедеятельности растительного организма и прежде всего его дыхания. Следует отметить, что повышение концентрации растворов усиливает торможение процесса дыхания. Кроме того, спад или усиление процесса дыхания листьев под влиянием десикантов зависит от срока применения десиканта, нормы препарата и физиологического состояния растений.
Данные опытов показывают, что при десикации сильно активизируется отток питательных веществ из листьев в семена, интенсивность которого различна по отношению к отдельным группам этих веществ. Медленнее теряют воду стебли, особенно нижняя их часть.
Лучшим сроком обработки семенников десикантами является период массового побурения плодов на основной массе кустов, когда закончился процесс формирования семян, семя имеет мучнистую консистенцию, с бурой семенной оболочкой.
Десиканты, применяемые в более поздние сроки, слабее подсушивают растения.
Норма расхода десикантов зависит от состояния семенников, мощности их развития, густоты насаждения растений, степени полеглости и засоренности плантаций. Оптимальная доза реглона — 5—10, а эдила — 6—9 л/га, причем большие дозировки применяют на семенниках с сильно развитой вегетативной массой, засоренных и более полеглых.
Поскольку десиканты в основном действуют на растения контактно, то для повышения эффективности подсушивания важное значение имеет не только увеличение количества расходуемого раствора, но и способ нанесения десикантов на семенники сахарной свеклы. Необходимо, чтобы рабочий раствор покрывал все части растений. Опытами установлено, что лучшим способом для этой цели является авиаобработка.
При опрыскивании семенников с вертолета рабочая жидкость равномерно проникает в стеблестой по всем ярусам растений. Для проведения десикации могут быть также использованы тракторные штанговые опрыскиватели типа ПОУ и Другие.
Полевыми опытами, проведенными во ВНИС и на опытно-селекционных станциях, установлено, что предуборочная обработка семенников сахарной свеклы реглоном в 3—4 раза и более снижает влажность семян, листьев и ветвей в верхней, наиболее осемененной части стеблей, что дает возможность убирать семенники однофазным способом.
Результаты многолетних опытов показывают, что при обработке десикантами урожай семян увеличивается на 0,1—0,2 т/га, а также улучшается их качество.
Одним из главных факторов увеличения урожая семян является лучшая удерживаемость плодов на цветоносах, чем на необработанных растениях, за счет чего потери семян при однофазной уборке комбайнами значительно сокращаются.
Особенно эти различия по качеству семян проявляются в неблагоприятных погодных условиях, когда скошенные семенники в валках попадают под дождь.