+7 (342) 299 99 69

пн-пт с 900 до 1800

logotype
ГлавнаяО ТБОЛитератураПроблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производстваВлияние сложного компоста на формирование базальной зоны растений кукурузы в степной зоне краснодарского края

Влияние сложного компоста на формирование базальной зоны растений кукурузы в степной зоне краснодарского края

Основная территория степной зоны Краснодарского края занята посевами сельхозкультур, возделывание которых определяет применение мощной техники, внесение больших норм минеральных удобрений, химических средств защиты и т.д. В связи с этим почвенный покров претерпел деградационные изменения, поэтому крайне важен поиск альтернативных систем земледелия, включающих научные основы и практические мероприятия по приостановке деградации агроландшафтных систем и их основных составляющих (Муравьев и др., 2006; Белюченко и др., 2010; Смагин, 2011).

В то же время развитие промышленности, коммунального и сельского хозяйства сопровождается образованием в больших объемах различных отходов и усилением в связи с этим антропогенного воздействия на окружающую среду (Белюченко и др., 2010). На сегодняшний день из используемых методов утилизации многих отходов актуальным и перспективным является применение их в качестве сырья для получения компостных удобрений. Это позволяет одновременно решить проблемы охраны окружающей среды, повышения плодородия почвы и продуктивности сельскохозяйственных культур, в частности кукурузы.

Кукуруза является одной из основных культур, выращиваемых на территории ОАО «Заветы Ильича» Ленинградского района Краснодарского края. Эта культура весьма требовательна к пищевому режиму почвы в течение всего вегетационного периода. Основным фактором, определяющим образование базальной зоны растений, является свет, регулирующее действие которого на рост соответствующего междоузлия передается листом. Базальная зона растений кукурузы представляет собой опрокинутый конус, поддерживаемый растущими боковыми корнями.

Образование укороченных междоузлий у кукурузы в бореальной зоне объясняется отсутствием камбия, что обусловливает неспособность стеблей к вторичному утолщению. Необходимость в дополнительных корнях, которые могут сформироваться из новых узлов стебля при мощном разрастании надземной массы, связывается с заложением укороченных междоузлий, поскольку, чем их больше, тем больше возможностей для образования новых корней. Отсутствие роста в длину и укороченность междоузлий в нижней части побегов кукурузы объясняется ранним обособлением здесь ксилемы с крупными сосудами и склеренхимы (Полевой, 1989).

Основное тормозящее влияние на рост междоузлий и формирование базальной зоны растений кукурузы оказывает свет через зеленые листья. Большая роль в торможении роста междоузлий в базальной зоне кукурузы отводится также понижению температуры, это вызывает быструю дифференциацию тканей и формирование крупных пористых сосудов (Сергеева, 2011; Скрипка, 2012). В базальной части побегов кукурузы междоузлия практически не растут, а образуются и формируются придаточные корни.

На территории ОАО «Заветы Ильича» степной зоны Краснодарского края с учетом особенностей питания кукурузы разработаны основные приемы возделывания данной культуры. Предшественником для кукурузы является озимая пшеница. В качестве основной обработки почвы используется осенняя (после уборки озимых) пахота с оборотом пласта на глубину 25 см. Минеральные удобрения используют в подкормку. Так как кукуруза особенно требовательна и отзывчива к азотному питанию, в мае вносят аммиачную селитру и карбамид при высокой норме. Важным элементом новой технологии, основанной на альтернативной системе земледелия, является внесение в почву под основную обработку (вспашку) качественного органоминерального компоста за севооборот один раз в пять лет под определенную культуру (обычно под кукурузу) (Белю-ченко и др., 2010а).

Методика проведения исследований. Полевые испытания проводились на базе ОАО «Заветы Ильича» Ленинградского района Краснодарского края на опытных полях севооборота с посевами кукурузы на зерно: на фоне общепринятой технологии выращивания кукурузы проводилось одноразовое внесение сложного компоста, представляющего собой смесь из навоза КРС и дефеката, отходов растительного происхождение (опилки, солома, смет силоса, комбикорма, сенажа, подсолнечника) и фосфогипса в соотношении 7:2:1, в количестве 50 т/га осенью 2008 г. на площади 5 га под весенний посев и урожай 2009 г., в качестве контроля выбран участок такой же площадью, где применялась общепринятая технология выращивания кукурузы без внесения сложного компоста.

Наблюдение за развитием базальной зоны растений кукурузы на контрольном участке и в варианте с внесением сложного компоста проводились с начала прорастания семян путем постоянного отбора проб с определением биометрических показателей. Все материалы (свежие образцы и гербарий) анализировались морфологически: изучалось строение побегов, производились зарисовки, включая схемы возможного их ветвления. Для анатомических срезов брали средние междоузлия базальной зоны в контрольном варианте и с внесением сложного компоста. Всего было исследовано свыше 30 растений.

Подготовку материала осуществляли с помощью стандартных методик, используемых в анатомии растений (Паламарчук, Веселова, 1969). Для изготовления препаратов отрезки зрелых стеблей фиксировали смесью этилового спирта, глицерина и воды в соотношении 1:1:1. Срезы делали со стеблей вариантов вручную безопасной бритвой перпендикулярно продольной оси стебля и помещали в глицерин. Анализ и рисунки выполняли с помощью биологического микроскопа «Биолам С-11» при увеличении 7x8 и 7x40.

Результаты исследований и их обсуждение. Глубина залегания базальной зоны кукурузы имеет практическое значение, поскольку влияет на число фитомеров у растения и количество корней. Семена при посеве весной прорастают достаточно быстро: на поверхности появляется колеоптиль, в пазухе которого обособляется узел и короткие междоузлия, составляющие вместе с освободившимися из «плена» короткими пластинкой и влагалищем первого фитомера базальную зону образующегося растения.

Большое влияние на прорастание семян оказывает глубина посева: изменяются сроки всходов, длина колеоптиля и зародышевого междоузлия. На размеры колеоптиля и глубину залегания базальной зоны растения оказывают влияние световой режим и температура. Глубокий посев (до 7 см) по сравнению с оптимальным вариантом (4-5 см) обусловливает углублённое размещение базальной зоны, а также удлинение колеоптиля и мезокотиля. Скорость прироста мезокотиля в контрольном варианте значительно выше, чем колеоптиля.

Чем меньше времени проходит от начала роста колеоптиля до его появления на дневной поверхности, тем короче колеоптиль и его междоузлие. Первый лист проростка широкий и почти горизонтально отклонен от оси побега. Одной из причин, обусловливающей направление роста первого листа, является необходимость в приеме максимального количества световой энергии, от качества и мощности которой зависит активность физиолого-биохимических процессов в формирующемся растении, размещении первого и последующих узлов базальной зоны побега.

Второй причиной является потребность проростков синтезировать в большом количестве органические вещества, чтобы повысить свою конкурентоспособность в окружении побегов других особей. Экологические факторы (температура, плодородие) оказывают существенное влияние на продолжительность межфазных периодов при формировании базальной зоны особи, начиная с самых ранних этапов её вегетации. Азотные удобрения аммонийного типа ускоряют развитие особей. Отставание и даже прекращение в развитии всходов наблюдается в фазе третьего листа, из чего можно заключить, что при формировании второго листа растение нуждается в питательных веществах, а с образованием третьего листа эта потребность резко увеличивается, и особи покрывают её за счет использования уже питательных веществ почвы.

На развитие растений кукурузы в начальный период большое влияние оказывает густота посева и удобрение их азотом. В разреженных посевах развитие растений при внесении сложного компоста идет активнее, чем в варианте с внесением минеральных удобрений, где растения в фазу видимого кущения практически не переходят. Содержание сухого вещества в период формирования базальной зоны у растений кукурузы изменяется по фазам развития и зависит, прежде всего, от запаса питательных веществ (таблица 1).

Так, на контроле общая масса растений с завершением формирования базальной зоны уступала более чем в 3 раза растениям в варианте с внесением сложного компоста, в 2,5 раза больше по массе надземных органов и почти в 2,5 раз по массе корней. Таким образом, влияние сложного компоста на накопление сухого вещества весьма существенное.

Таблица 1 - Влияние сложного компоста на накопление биомассы растений кукурузы в период образования их базальной зоны

Вариант опыта

Части растений

Масса растений по фазам развития (порядковый номер листа), мг/особь

1

2

3

4

5

6

Контроль

Надземная

3

6

40

60

145

Корни

2

4

14

26

84

Биомасса

5

10

54

86

229

Надземная

3

6

48

132

273

405

Сложный компост

Корни

2

4

16

42

152

237

Биомасса

5

10

64

174

425

610

Скорость нарастания листовых пластинок определяется способностью растений накапливать сухое вещество и образовывать новые фитомеры. Продолжительность формирования листьев возрастает от 1-го до 6-го листа при заметном увеличении суточного прироста пластинок. Первый лист отмечается интенсивным приростом в первый день после выхода из под покрова колеоптиля, а затем кривая его прироста заметно снижается. У последующих листьев наибольший суточный прирост отмечен в середине периода их формирования.

Применение только минеральных удобрений (контроль) практически не оказали влияния на продолжительность формирования отдельных листьев, но они способствовали увеличению длины и площади листовых пластинок и длины влагалища. Если площади пластинок первых двух листьев у обоих вариантов были близки (1-1,4 см ), то разница у шестого листа оказалась весьма заметной (на контроле 12,4, а в варианте со сложным компостом - 27,8 см ).

Минеральные удобрения (контрольный вариант) ускоряли формирование ассимиляционной поверхности и влияли на формирование листовых пластинок, особенно в фазе первых 3 листьев; начиная с 4-го листа размеры пластинок, а с 3-го листа и длина влагалища уступают варианту со сложным компостом. В варианте со сложным компостом площади листьев до фазы 3-го листа мало варьируют, но начиная с 4-го листа различия в вариантах становятся заметными и в фазе 5-го листа уже почти в 1,8, а в фазе 6-го в 2,8 раза больше чем в контрольном варианте (таблица 2).

Таблица 2 - Влияние сложного компоста на рост листьев кукурузы в период формирования её базальной зоны

Вариант опы-

Показатель

Фаза вегетации (номер листа)

та

 

1

2

3

4

5

6

Площадь, см2

Контроль

листа

0,9

2,3

4,4

8,9

21,6

листьев

1,3

5,1

12,9

27,3

62,6

Длина влагалища, см

2,2

3,6

5,1

7,2

11,6

Площадь, см2

Сложный

листа

0,9

2,2

4,7

11,6

25,5

48,4

компост

листьев

1,3

3,2

10,2

27,2

52,5

156,8

Длина влагалища, см

2,7

3,9

5,6

8,8

14,5

18,5

Формирование корневой системы особями кукурузы характеризуется по вариантам опыта определенной специфичностью. Поверхность корней интенсивно возрастает при образовании от второго до четвертого листьев в варианте со сложным компостом по сравнению с контролем. Начиная с 5-го листа темпы прироста поглощающей поверхности корней на контроле снижаются, а в опытном варианте повышаются. В фазе 4-го листа на контроле резко возрастает доля недеятельной поверхности корней, а показатель рабочей поверхности падает (таблица 3).

Таблица 3 - Динамика площади поверхности корневой системы у кукурузы при формировании её базальной зоны

Поверхность

Фаза развития (номер листа)

корней, м2

1

2

3

4

5

6

Контроль

Общая

0,14

0,23

0,93

1,18

1,64

Рабочая

0,11

0,18

0,66

0,67

0,90

Недеятельная

0,03

0,05

0,27

0,51

0,74

Рабочая, %

70

76

70

57

55

Сложный компост

Общая

0,25

0,32

1,17

1,98

2,55

4,80

Рабочая

0,22

0,31

0,94

1,27

2,30

3,10

Недеятельная

0,09

0,10

0,31

0,67

1,12

1,45

Рабочая, %

74

79

80

72

70

68

Растения кукурузы, выращенные на минеральных удобрениях и сложном компосте, заметно выделяются формированием базальной зоны организма (рисунок). Базальная зона растений кукурузы на контроле с применением только минеральных удобрений характеризуется укороченным вариантом весьма сближенных узлов. В варианте со сложным компостом базальная зона заметно увеличивается в длину и в объеме в сравнении с контролем и на одно междоузлие становится больше. Кроме того, в варианте сложного компоста на последнем (шестом) сближенном узле формируются мощные воздушные корни, образующие весьма крупные образования, представляющие хорошую опору особи.

Влияние условий выращивания кукурузы на особенности формирования зоны кущения
Рисунок - Влияние условий выращивания кукурузы на особенности формирования зоны кущения: 1 - контроль, 2 -сложный компост

Растения кукурузы характеризуются интенсивным приростом массы корней до завершения формирования базальной зоны растения. Основная ткань междоузлия ба-зальной зоны кукурузы составлена паренхимой, в которой размещено большое количество проводящих пучков, разбросанных по всему срезу: на периферии чаще и мельче, а к центру их меньше, но они крупнее. Коллатеральные закрытые пучки имеют хорошо выраженную склеренхимную обкладку. Участок флоэмы в пучках крупный, а ксилема представлена 3 сосудами - 2 крупных пористых располагаются по бокам, а третий с меньшим просветом, обращен к центру стебля. У крупных пучков ниже мелкого сосуда образуется воздухоносная полость.

Таким образом, под воздействием сложного компоста отмечено значительное увеличение биомассы надземных органов, включая продуктивность стеблей и листьев, а также формирование мощной и разветвленной корневой системы, мощной базальной зоны особей, увеличение числа дополнительных придаточных (на 10-12%) и воздушных корней (10-15%).

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голосов)
  • Комментарии к статье
  • Вконтакте
  • Facebook

Содержимое второго блока