Продуктивный потенциал сортов ячменя в зависимости от обеспеченности азотным питание в условиях засухи

Данные таблицы 3 говорят о том, что по мере увеличения содержания в почвах подвижных форм фосфора и калия возрастает прибавка урожая от азотных удобрений. Одновременное увеличение степени обеспеченности почв Р2О5 и К2О способствовало приросту прибавки в 1,5 раза. Напротив, при более высоком содержании легкогидролизуемого азота (по Корнфилду) эффективность азотных удобрений снижалась, но при этом отмечался прирост урожая в контрольном варианте.

На почвах с содержанием подвижного фосфора >150 мг/кг, подвижного калия >170 мг/кг и легкогидролизуе-

мого азота >100 мг/кг суммарная урожайность картофеля, полученная за счет улучшения степени обеспеченности дерново-подзолистых почв питательными веществами и за счет внесения азотных удобрений, достигала более 200 ц/га.

Таким образом, полученные результаты позволяют использовать их для дифференцированного применения азотных удобрений под картофель с учетом содержания основных питательных веществ в почвах, что дает возможность снизить затраты на производство картофеля.

Литература

1. Региональные нормативы окупаемости минеральных удобрений прибавкой урожая зерновых культур. - М.: ВНИИА, 2011. - 115 с.

2. Методика разработки нормативов окупаемости минеральных удобрений прибавкой урожая сельскохозяйственных культур. - М.: ВНИИА, 2009. - 48 с.

3. Прошкин В.А., Адрианов С.Н., Шаброва Е.В. Модель прогноза прибавки урожайности озимой пшеницы при применении фосфорных удобрений // Агрохимия, 2011, № 6. - С. 22-29.

4. Прошкин В.А. Моделирование эффективности минеральных удобрений по показателям агрохимических свойств почвы // Агрохимия, № 7, 2012. - С. 16-27.

5. Адрианов С.Н., Прошкин В.А., Шаброва Е.В., Широкова С.В. Влияние агрохимических свойств почв на эффективность фосфорных удобрений при внесении под картофель / Материалы Всероссийской конференции учреждений-участников Географической сети опытов с удобрениями 26-27 июня 2012 г. «Состояние и пути повышения эффективности исследований в системе Географической сети опытов с удобрениями». - М.: ВНИИА, 2012. - С. 44-46.

УДК 633.1.581.044

ПРОДУКТИВНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ СОРТОВ ЯЧМЕНЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ОБЕСПЕЧЕННОСТИ АЗОТНЫМ ПИТАНИЕ В УСЛОВИЯХ ЗАСУХИ

1И.А. Быковская, ХЛ.В. Осипова, д.б.н., 2И.В. Верниченко, д.б.н.

1ВНИИ агрохимии им. Д.Н. Прянишникова, e-mail: legos4@yandex.ru 2РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева

Изучение реакции сортов ярового ячменя на повышение обеспеченности азотным питанием показало, что сорта различаются по продуктивности, особенностям формирования хлорофилловых пигментов и активности корневой системы. Различие в содержание хлорофилловых пигментов и скорости поглощения 15N характеризует продуктивность и устойчивость сортов.

Ключевые слова: сорта ярового ячменя, стресс, хлорофилловые пигменты, поглощение 15N, продуктивность.

PRODUCTIVE POTENTIAL OF BARLEY VARIETIES IN DEPENDENCE OF NITROGEN NUTRITION

AVAILABILITY IN DRAUGHT CONDITIONS I.A. Bykovskaya, L.V. Osipova, I.V. Vernichenko

Reaction of spring barley varieties on improving the nitrogen nutrition in abiotic stress was studied. It was obtained that the differences in the content of chlorophyll pigment and speed of absorption of nitrogen determine productivity of the varieties.

Keywords: variety of spring barley, water stress, chlorophyll pigment, nitrogen supply, productivity.

Наблюдаемые изменения климата приводят к увеличению частоты и продолжительности одного из наиболее распространенных стрессов - засуха, которая в последние десятилетия оказывает свое негативное воздействие даже в регионах достаточного увлажнения. В сложившихся условиях большое внимание уделяется, сортовой специфике минерального питания зерновых культур [17]. Использование адаптированных сортов позволяет реализовать их продуктивный потенциал и почвенное плодородие. При низкозатратной системе ведения хозяй-

ства становятся предпочтительней сорта менее требовательные к условиям питания, но со стабильной урожайностью [2-6].

Цель исследований и методика. В серии вегетационных опытов изучали реакцию сортов ячменя на изменение условия питания азотом при оптимальном водообес-печении и при действии нарастающей почвенной засухи. Широко районированный сорт Эльф и выращиваемый в зонах рискованного земледелия сорт Безенчукский 2 выращивали на двух фонах питания азотом: 1 -

Ni5oPiooK.iog и 2 - ЫэооРюсКюо. Водный раствор солей вносили при закладке опыта. Засуху для опытных растений моделировали путем прекращения полива на VI этапе органогенеза. При достижении влажности устойчивого завядания растений стресс прекращали. Почва дерново-подзолистая среднесуглинистая со средней обеспеченностью минеральными элементами (Ш-ГУ класс), среднекислая. Известкование проводили по полной норме гидролитической кислотности.

Сорта оценивали по продуктивности, содержанию хлорофилловых пигментов и по восстановительной способности растений поглощать азот после стрессового воздействия. Для этого использовали метод изотопных индикаторов. После окончания стресса одновременно с поливом растений вносили высокообогащенный нитратный азот (Са15ЫОэ - 95% от изб. 15Ы). Доза вносимого меченого азота составляла 10 мг N на сосуд, что приблизительно равно 1% азота, внесенного при закладке опыта. Такое же количество было одновременно внесено с поливными водами в контрольные варианты. Отбор растительных проб проводили через 24, 72 часа и 7 суток. Содержание хлорофилла «а» и «в» определяли в листьях второго яруса спектрофотометрическим методом.

Результаты и обсуждение. Как показали исследования, в оптимальных условиях водообеспечения уровень азотного питания определял величину показателей продуктивности сортов ячменя. На VI этапе органогенеза повышение фона азотного питания приводило к увеличению числа заложившихся колосков на конусе нарастания главного побега и повышению содержания хлорофилловых пигментов (табл. 1). Сорт Эльф отличался высоким содержанием обоих форм хлорофилла, что свидетельствует о его большой потенциальной продуктивности. Сорт Безенчукский 2 был более отзывчив на воздействие фона питания. Сумма пигментов «а + в» увеличилась в 2 раза, в то время как у сорта Эльф на 20%.

Пигментная система растений одной из первых реагирует на стрессовое воздействие и определяет эффективность фотоассимиляции [9-12]. У растений ячменя, перенесших засуху и находившихся в стадии устойчивого завядания, снизилось содержание хлорофилла «а» и повысилось содержание хлорофилла «в», что служит естественной реакцией фотосинтетического аппарата на водный дефицит (табл. 1).

Изменения содержания фотосинтетических пигментов отражаются на активности фотосинтетической системы, скорости поглощения углекислого газа и накоплении ассимилятов, и в конечном счете продуктивности.

Сорта ячменя различались по реакции на изменение фона азотного питания. У сорта Эльф повышение уровня питания азотом приводило к значительному возрастанию хлорофилла «в» и меньшему снижению хлорофилла «а» (табл. 2).

У сорта Безенчукский 2, наоборот содержание хлорофилла «а» снижалось в большей степени, а хлорофилла «в» повышалось в меньшей степени. Характер изменения содержания хлорофиллов свидетельствует о большей устойчивости пигментной системы сорта Эльф на фоне питания ^00Р100К100 и одинаковом характере развития адаптивных реакций на фоне ^50Р100К100 у обоих сортов.

Влияние уровня обеспеченности азотом на активность корневой системы оценивали по характеру поглощения меченого азота на VI этапе органогенеза, в период формирования генеративных органов на конусе нарастания главного побега. На фоне ^50Р100К100 в первые сутки после внесения наиболее активно поступал в растения сорта Безенчукский 2 (табл. 3). В последующие сутки активнее поступал в растения ячменя сорта Эльф и концу экспозиции, количество поглощенного азота на 19,5% было выше у этого сорта. Повышение уровня питания привело к снижению поступления в первые

1. Содержание хлорофиллов («а», «б») в сортах ячменя в зависимости

от условий азотного питания и водообеспеченности, мг/г сырой массы

Безенчукский 2 Эльф

Водообеспеченность Фон питания

«а» «в» Еав «а» «в» Еав

Оптимальная (поливной вариант) ^50Р100К100 4,13 1,65 5,78 10,1 4,21 14,31

^00Р100К100 8,37 3,43 11,8 12,28 4,90 17,18

Засуха ^50Р100К100 2,92 2,15 5,07 6,94 5,27 12,21

^00Р100К100 5,66 3,97 9,63 9,93 7,22 17,25

2. Изменение содержания хлорофиллов в сортах ячменя под воздействием стресса, %

Фон питания Безенчукский 2 Эльф

«а» «в» Еав «а» «в» Еав

N15(^100^00 -29,3 +30,3 -12,3 -31,3 +25,1 -14,7

N30(^100^00 -32,4 +15,7 -18,4 -19,1 +49,4 +0,4

Водообеспеченность Фон питания Безенчукский 2 Эльф

экспозиции после внесения

1 3 7 1 3 7

Оптимальная (поливной вариант) ^50Р100К100 1,88 4,09 4,66 1,76 4,37 5,57

^00Р100К100 1,37 4,30 4,64 1,17 3,95 5,72

Засуха ^50Р100К100 0,74 2,36 4,64 0,64 4,61 6,82

^00Р100К100 0,39 2,81 4,00 0,54 3,18 4,88

3. Влияние обеспеченности азотом на динамику поглощения сортами ячменя в различных условиях водообеспечения, мг 15^сосуд

4. Включение в белки надземной массы азота из корневой подкормки

Водообеспеченность Фон питания Безенчукский 2 Эльф

Экспозиции после внесения 15N

1 3 7 1 3 7

Оптимальная (поливной вариант) N150P100K100 0,95 2,13 2,76 1,02 2,87 3,86

N300P100K100 0,63 1,73 3,18 0,75 2,17 3,61

Засуха N150P100K100 0,31 1,32 2,73 0,29 1,81 3,52

N300P100K100 0 1,30 2,25 0,18 0,65 2,37

5. Продуктивность сортов ячменя, г/сосуд

Условия Безенчукский 2 Эльф

питания опти- стресс % опти- стресс %

мум снижения мум снижения

N150P100K100 7,0 2,1 70,0 8,1 2,4

N300P100K100 8,9 1,3 85,4 9,8 1,96 87,0

НСР0,05 27 20,9

сутки у обоих сортов и не повлияло на количество поступившего 15М Активность корневой системы сорта Эльф была выше, а общее количество 15Ы", поступившее в растение, было на 23,3% больше, чем у сорта Безенчукский 2. Количество азота включившегося в белки надземной массы на фоне ^50Р100К100 на 39,8% было больше у сорта Эльф; на фоне ^00Р100К100 на 13,5%. Это свидетельствует о более активном метаболизме у сорта Эльф в оптимальных условиях культивирования.

Прогрессирующая почвенная засуха приводила к торможению поступления в растения ячменя обоих сортов в первые сутки на 60,6-63,6% по сравнению с поливными вариантами на фоне ^50Р100К100. На фоне ^00Р100К100 у сорта Безенчукский 2 поглощение снижалось на 71,5% и на 53,8% у сорта Эльф (табл. 3).

При повышенном уровне обеспеченности азотом поступление внесенного с поливом и включение его в белки надземной массы после стрессового воздействия затормаживается в

Восстановление поглотительной способности корневой системы на обоих фонах питания активнее происходит у сорта Эльф. У этого сорта на фоне ^50Р100К100 общее количество поступившего за период экспозиции на 22,4% выше, чем в аналогичном поливном варианте.

Состояние пигментного комплекса, активность корневой системы в период формирования зачаточного колоса способствовали заложению большого количества продуктивных элементов у обоих сортов при повышенном азотном фоне и большем потенциале продуктивности сорта ячменя Эльф. Это стало одной из причин большей зерновой продуктивности сортов в оптимальных условиях водо-обеспечения (табл. 5).

Таким образом, характер изменения пигментного комплекса под влиянием засухи, поглощения и включения в белки надземной массы внесенного после стрессового воздействия, величины продуктивности и степени ее депрессии, свидетельствуют о большей устойчивости сорта Безенчукский 2 на фоне Сорт

Эльф лучше адаптирован к условиям минерального питания, выдерживает кратковременную почвенную засуху и сохраняет при этом большую продуктивность.

большей степени, чем на пониженном фоне питания (табл. 4).

Литература

1. Войтович Н.В., Ерошенко Н.А. Влияние технологий возделывания на урожайность и качество зерна сортов пивоваренного ячменя II Агрохимический вестник, 2011, № 5. - С. 9-11.

2. Ивойлов А.В. Отзывчивость на удобрение разных сортов ярового ячменя // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. - Киров, 2008, № 11. - С. 140-145.

3. Ионова Е.В., Анисимова H.H. Продуктивность и устойчивость сортов ярового ячменя в условиях засухи II Земледелие, 2010, № б. - С. 42-44.

4. Максимов Р.А. Адаптивная способность экологическая пластичность и стабильность сортов ячменя в условиях юго-земледе. Свердловской области // Достижения науки и техники АПК, 2011, № 5. - С. 20-21.

5. Мищенко Е.В. Влияние норм высева удобрений на урожайность сортов ярового ячменя в подзоне светло-каштановых почв Волгоградской области I автореф. д.с.-х.н., Волгоград, 2003. - 23 с.

6. Смирнов А.П. Отзывчивость новых сортов ярового ячменя на интенсивность удобрения, почвенные и погодные условия I Состояние и перспективы агрохимических исследований в Геологической сети опытов с удобрениями. -М., 2010. - С. 243-247.

7. Hols J. Ertragsbildung bein Getreicle II Lendw L. Rheinland, 1986, № 12. - 8б0 р.

8. Hruby J. Jvorba vynosu odrud jarniho jecmene pri rezdilenem zpracovani pudy a hnojeni dusikem II Rostl. Vyroba. 1987, T. 33, № 7. - р. 727-73б.

9. Шстеренко Т.В. Тихомиров А.А. Шихов ВН. Индукция флуоресценции хлорофилла и оценка устойчивости растений к неблагоприятным воздействиям // Журнал общей биологии, 2007, Т. б8. - С. 444-458.

10. Попова И.А., Маслова Т.Г., Попова О.В. Особенности пигментного аппарата растений различных ботанико-геогра-фических зон // Эколого-физиологические исследования фотосинтеза и дыхания растений. - Л. : Шука, 1989. - С. 115-129.

11. Санько В.А. Урожайность и параметры адаптивности сортов зерновых культур в лесостепи Северного Зауралья II Доклады РАСХН 2010, № 3. - С. 10-14.

12. Kumar P., Prasad M.N.V. Photosynthetic pigments and gaseous exchange in cadmium exposed II J. piant. Biol., V. 31. - p. 1-8.

13. Malec P., Maleva M.G. et al. Responses of Lemna trisulca L. exposed to low doses cadmium: thiols, metal bioding complexes and photosynthetic pigments as sensitive biomarkers of ecotoxicity II Protoplasma, 2010, V. 240. - p. б9-74.