Фотосинтетический потенциал у генотипов яровой мягкой пшеницы на солонцеватом черноземе Северного Казахстана

» - Аграрный вестник Урала № 2 (120), 2014 г. - <

_Агрономия

УДК 633.11.321

ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ У ГЕНОТИПОВ ЯРОВОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ НА СОЛОНЦЕВАТОМ ЧЕРНОЗЕМЕ СЕВЕРНОГО КАЗАХСТАНА

А. Т. ХУСАИНОВ,

доктор биологических наук, профессор,

академик Академии сельскохозяйственных наук Республики Казахстан, Г. Т. СЫЗДЫКОВА,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, Ю. А. АНДРЕЕВА,

соискатель, Кокшетауский государственный университет имени Ш. Уалиханова

Ключевые слова: продуктивность растений, фотосинтез, ассимиляционный аппарат, чернозем солонцеватый, чернозем обыкновенный, флаговый лист, площадь листьев, фотосинтетический потенциал.

В 2004-2006 гг. в полевых опытах изучали влияние степени засоления и осолонцевания почв на фотосинтетический потенциал яровой мягкой пшеницы. Агрометеорологические условия в годы проведения исследований резко различались по гидротермическому режиму, что позволило выделить засушливые, умеренные и влажные годы. В условиях засоления заметно сокращались все параметры фотосинтеза. При этом площадь всех листьев, фотосинтетический потенциал, чистая продуктивность фотосинтеза, коэффициент использования ФАР на черноземе солонцеватом в течение всей вегетации оставался более низким, чем на черноземе обыкновенном. У более чувствительных к засолению сортов и номеров яровой мягкой пшеницы этот ингибирующий эффект проявляется сильнее. Отмечено, что у чувствительных к сульфатному засолению генотипов снижалась интенсивность фотосинтеза. В целом можно отметить, что как в среднем, так и по отдельным годам, по комплексу показателей фотосинтетической деятельности как на черноземе обыкновенном, так и на черноземе солонцеватом выделяются раннеспелые номера Лютесценс 647, Лютесценс 898, что обусловлено их солеустойчивостью. Эти их особенности следует широко использовать в селекционном направлении. Среднеспелые сорта и номера за годы исследования формировали высокие показатели фотосинтетической деятельности. По показателю чистой продуктивности фотосинтеза можно судить о приспособляемости сорта, поэтому в этом отношении заслуживают внимания Акмола 2 стандарт, СКЭНТ-3, Лютесценс 671, Икар.

THE PHOTOSYNTHETIC CAPACITY OF SPRING SOFT WHEAT GENOTYPES ON THE SOLONETZIC BLACK EARTH OF THE NORTHERN KAZAKHSTAN

A. T. HUSAINOV,

doctor of biological sciences, professor,

academician of the Academy of agricultural sciences of Kazakhstan, G. T. SYZDYKOVA,

candidate of agricultural sciences, associate professor, YU. A. ANDREEVA,

aspirant, Kokshetau state university of Sh. Ualihanov

Keywords: productivity of plants, photosynthesis, assimilation apparatus, solonetzic black earth, ordinary chernozem, flag leaf, leaf area, photosynthetic potential.

In the years 2004-2006 the effects of salinity and soil alkalinization on the photosynthetic potential of spring wheat were studied in field experiments. Agro-meteorological conditions during the studies differed sharply on hydrothermal regime, which allowed to allocate dry, mild and wet years. In saline conditions all parameters of photosynthesis significantly reduced. The area of all leaves, photosynthetic potential, net photosynthesis productivity, the utilization rate PAR on the solonetzic black earth during the growing season remained lower than on the ordinary chernozem. With more sensitive to salinity varieties and numbers of spring wheat this inhibitory effect is stronger. It is noted that with sensitive to sulfate salt genotypes an intensity of the photosynthesis decreased. In general, it can be noted that both on the average and in some years, a range of indicators of photosynthetic activity on both an ordinary soil and solonetzic soil the early-ripening numbers Lutescens 647 and Lutes-cens 898 are distinguished, due to their salt tolerance. These features should be widely used in breeding. Mid-season varieties numbers for years of study showed a high photosynthetic activity. In terms of net photosynthetic efficiency we can judge about a good adaptability of the variety. Therefore, in this respect noteworthy are Akmola 2 standard, SKENT-3, Lutescens 671, Ikar.

Положительная рецензия представлена Т. К. Есенеевым, доктором сельскохозяйственных наук, профессором Кокшетауского государственного университета имени Ш. Уалиханова.

Аграрный вестник Урала № 2 (120), 2014 г. - <^JJJ.

Агрономия ф

Засоление почв является одним из существенных факторов окружающей среды, лимитирующих рост, развитие и продуктивность растений [1].

В природных условиях растения часто подвергаются воздействию стрессов, такому как, засоление. В растениях развиваются стрессовые реакции и угнетаются многие физиологические процессы. Одним из основных процессов, обеспечивающих устойчивость растений к стрессам, является процесс фотосинтеза. Фотосинтез является основным источником энергии, используемой человеком. В растениях образуются различные органические вещества, поэтому можно сказать, что в зеленом листе откладывается в запас солнечная энергия, трансформированная в различные органические продукты, что хорошо показано в классических работах К. А. Тимирязева [2].

Большое значение в формировании зерновой продуктивности растений имеет величина и продолжительность работы листовой поверхности, особенно в репродуктивный период развития [3, 4, 5, 6].

Цель и методика исследований.

Целью являлось изучить влияние степени засоления и осолонцевания почв на фотосинтетический потенциал яровой мягкой пшеницы. Выявить особенности и проявления фотосинтетических показателей у различных сортообразцов как в группах спелости, так и у отдельно взятых генотипов.

Ассимиляционную поверхность листьев пшеницы рассчитывали умножением длины листа на его ширину и на коэффициент 0,67 [7]. Измерение листовой поверхности проводили по фенофазам: всходы, кущение, выход в трубку, колошение, цветение, молочная спелость, восковая спелость.

Фотосинтетический потенциал характеризует продолжительность работы определенной площади листьев за соответствующий отрезок времени (м2/сутки).

Фотосинтетический потенциал, чистую продуктивность фотосинтеза рассчитывали по формуле предложенной Н. Н. Третьяковым, Т. В. Карнауховой и др. [8]. ЧПФ характеризует какое количество абсолютно сухого вещества (за вычетом на дыхание и другие потери) накапливается на 1 м2 площади листовой поверхности за сутки.

Для оценки работы ассимиляционного аппарата определили КПД ФАР по методике Б. И. Гуляева [9].

Результаты исследований.

В наших исследованиях у раннеспелых генотипов площадь листьев в период колошения на черноземе обыкновенном варьировала от 10,1 до 12,4 тыс. м2/га, при средней величине в группе — 11,4 тыс. м2/га, а на черноземе солонцеватом — от 4,6 до 5,9 тыс. м2/га, при среднем значении по группе 5,2 тыс. м2/га. Наибольшей площадью листьев выделились: Лютесценс 898 (12,7 тыс. м2/га), Лютесценс 647 (12,4 тыс. м2/га), Казахстанская раннеспелая, стандарт (12,3тыс. м2/га) при среднем значении по группе 11,7 тыс. м2/га. На фоне засоления при среднем значении 5,2 тыс. м2/га выделились номера Лютесценс 898 (5,9 тыс. м2/га), Лютесценс 681, Лютесценс 647 (5,4 тыс. м2/га).

Начиная с колошения, ведущее значение в снабжении колоса ассимилянтами принадлежит флаговым листьям, размеры которых сильно варьируют в зависимости от условий выращивания. Площадь флагового листа за годы исследования в среднем составила 4,3 тыс. м2/га и колебалась от 3,7 до 4,6 тыс. м2/га, что больше на 0,3-0,6 тыс. м2/га, чем на фоне засоления (рис. 1). Следует отметить, что Лютесценс 647 формировал одинаковое значение площади флагового листа 4,5 тыс. м2/га при различных условиях выращивания.

От развития и формирования листовой поверхности зависит создание фотосинтетического потенциала посева. Нашими экспериментальными данными установлено, что фотосинтетический потенциал в среднем у раннеспелых генотипов на черноземе обыкновенном составил 1,080 млн м2/га дн.

На фоне засоления средняя величина по группе фотосинтетического потенциала 0,217 млн м2/га дн.

Для оценки производительности работы фотосинтетического аппарата широко используется показатель — чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ). Результаты анализа листовой поверхности показывают, что средневегетационная ЧПФ на пресном фоне варьировала у изучаемых генотипов от 7,4 (Лютесценс 506) до 9,0 г/м2 сут. (Лютесценс 898) при 8,3 г/м2 сут. — у Лютесценс 647 и 8,0 г/м2 сут. — в среднем по группе,

Рисунок 1

Показатели ассимиляционного аппарата у сортов и номеров различной группы спелости на черноземе обыкновенном:

I — площадь флагового листа; II — площадь всех листьев

Аграрный вестник Урала № 2 (120), 2014 г. - «

Агрономия

Показатели ассимиляционного аппарата у сортов и

что на 6,0 г/м2 сут. больше, чем на черноземе солонцеватом. Таким образом, на засоленной почве ЧПФ в сравнении с черноземом обыкновенным составила 24-29 % меньше.

В целом можно отметить, что как в среднем, так и по отдельным годам, по комплексу показателей фотосинтетической деятельности как на черноземе обыкновенном, так и на черноземе солонцеватом выделяются раннеспелые номера Лютесценс 647, Лю-тесценс 898, что обусловлено их солеустойчивостью. Эти их особенности следует широко использовать в селекционном направлении.

Среднеспелые сорта и номера за годы исследования на черноземе обыкновенном формировали высокие показатели фотосинтетической деятельности (рис. 2).

Площадь всех листьев на главном побеге на черноземе обыкновенном в среднем варьировала от 9,0 до 14,4 тыс. м2/га, тогда как при сульфатном засолении площадь всех листьев варьировала от 5,1 до 5,7 тыс. м2/га. Площадь флагового листа колебалась от 4,0 до 5,1 тыс. м2/га, при среднем значении по группе 4,4чтыс. м2/га, что превышает среднее значение по группе на черноземе солонцеватом на 0,6 тыс. м2/га.

Фотосинтетический потенциал в среднем за годы исследования на черноземе обыкновенном составил 1,102 млн м2/га дн. и изменялся от 1,053 до 1,157 млн м2/га дн. Чистая продуктивность фотосинтеза в среднем по группе составила 8,9 г/м2 сут. и колеба-

Рисунок 2

номеров различной группы спелости на черноземе солонцеватом: I — площадь флагового листа; II — площадь всех листьев

лась в пределах от 7,3 (Лютесценс 824) до 10,5 г/м2 сут. (СКЭНТ-3), при значении стандарта — 10,1 г/м2 сут..

На черноземе солонцеватом ФП в среднем за годы исследования имел среднее значение 0,226 млн м2/га дн. и колебался в пределах от 0,207 до 0,240 млн м2/га дн. ЧПФ при засолении в среднем по группе составила 2,2 г/м2 сут. и варьировала в пределах от 1,8 тыс. м2/га (Лютесценс 671) до 2,6 г/м2 сут. (Акмола 2, стандарт).

По показателю чистой продуктивности фотосинтеза можно судить об устойчивости к засолению сорта, поэтому, в этом отношении заслуживают внимания Акмола 2 стандарт, СКЭНТ-3, Лютесценс 671, Икар.

Выводы.

Таким образом, изучение фотосинтетических показателей у различных сортообразцов позволило выявить особенности их проявления, как в группах спелости, так и у отдельно взятых генотипов. У раннеспелых генотипов площадь всех листьев в период колошения при засолении варьировала от 4,6 до 5,9 тыс. м2/га, при среднем значении — 5,2 тыс. м2/га. В среднеспелой группе в среднем варьировала от 5,1 до 5,7 тыс. м2/га.

В условиях засоления заметно сокращаются все параметры фотосинтетической деятельности. При этом площадь всех листьев, ФП, ЧФП, Кфар в течение всей вегетации остается более низкой, чем на черноземе обыкновенном. У более чувствительных к засолению сортов и номеров этот ингибирующий эффект проявляется сильнее.

Литература

1. Удовенко Г. В. Механизмы адаптации растений к стрессам // Физиол. и биохим. культ. раст. 1979. № 2. Т. 11. С. 524528.

2. Тимирязев К. А. Избран. соч. в двух томах. М., 1957. 337 с.

3. Абсатаров Т. Б. Морфологические показатели биотипов пшеницы, составляющих сорт // Селекция и генетика пшеницы : сб. науч. тр. Казахского НИИ земледелия. Алма-Ата, 1992. С. 104-114.

4. Баймагамбетов К. К., Беденко В. П., Кудайбергенов Т. К. Селекция и генетика пшеницы : сб. науч. тр. Казахского НИИ земледелия. Алма-Ата, 1992. С. 120-131.

5. Кумаков В. А. Листовой аппарат как объект для оценки зерновых культур в условиях недостаточного увлажнения. Физиология растений в помощь селекции. М., 1974. С. 213-225.

6. Planchón C. Activité photosynthettigue etrendementchezleble tender (Triticum aestivum) // Genet. ayr. 1969. № 14. Vol. 23.Р. 480.

» - Аграрный вестник Урала № 2 (120), 2014 г. - < JJJ^Tl

_Агрономия

7. Методические указания по учету и контролю важнейших показателей процессов фотосинтетической деятельности растений в посевах. М., 1969. 57 с.

8. Третьяков Н. Н., Карнаухова Т. В., Паничкин Л. А. и др. Практикум по физиологии растений. М. : Агропромиздат, 1990. 271 с.

9. Гуляев Б. И. Об измерении фотосинтетической активной радиации // Физиология растений. 1963. Т. 10. Вып. 5. С. 115-118.

References

1. Udovenko G. V. Mechanisms of plants adaptation to stress // Physiology and biochem. of cult. plants. 1979. № 2. Vol. 11. P. 524-528.

2. Timiriazev K. A. Featured works in two volumes. M., 1957. 337 p.

3. Absatarov T. B. Morphological parameters of wheat biotypes forming grade // Breeding and genetics of wheat : scientific works of the Kazakh Research Institute of Agriculture. Alma-Ata, 1992. P. 104-114.

4. Baimagambetov K. K., Bedenko V. P., Kudaibergenov T. K. Breeding and genetics of wheat : scientific works of the Kazakh Research Institute of Agriculture. Alma-Ata, 1992. P. 120-131.

5. Kumakov V. A. Leaf apparatus as an object for evaluation of crops in low moisture conditions. Plant physiology as an assistance for selection. M., 1974. P. 213-225.

6. Planchon C. Activite photosynthettigue etrendementchezleble tender (Triticum aestivum) // Genet. ayr. 1969. 23. № 14. Vol. P. 480.

7. Guidance to accounting and control of the most important indicators of processes of photosynthetic activity of plants at sowing. M., 1969. 57 p.

8. Tretyakov N. N., Karnauhova T. V, Panichkin L. A. et al. Workshop on plant physiology. M. : Agropromizdat, 1990. 271 p.

9. Gulyaev B. I. Measurement of photosynthetic active radiation // PlantPhysiology. 1963. Vol. 10. Issue 5. P. 115-118.