Фотосинтетическая деятельность посевов высокорослых и короткостебельных сортов озимой пшеницы в зависимости от уровня азотного питания

Фотосинтетическая деятельность посевов высокорослых и короткостебельных сортов озимой пшеницы в зависимости от уровня азотного питания

Ф.В. Ерошенко, к.с.-х.н, ГНУ Ставропольский НИИСХ Россельхозакадемии

На продуктивность фотосинтеза большое влияние оказывают различные факторы внешней среды: запасы влаги, технология возделывания, минеральное питание, сортовые особенности растений [1, 2]. Интенсивное потребление элементов питания стимулирует фотосинтети-ческую деятельность, которая, в свою очередь, активизирует их метаболизм [3, 4].

В наибольшей степени на процессы фотосинтеза воздействует азот, так как является составной частью нуклеиновых кислот, белка и хлорофилла. Необходимым же условием метаболизма этого элемента питания высту-

пает фотосинтез. Отмечается, что поступление неорганического азота в растение значительно усиливается на свету в присутствии углекислого газа [5]. Значение процессов фотосинтеза для создания белков хлоропластов состоит в том, что при этом используется энергия АТФ и НАДФН, образованных в фотохимических реакциях [6].

В настоящее время в производстве широко применяются короткостебельные сорта интенсивного типа, которые требовательны к условиям азотного питания. Однако повышенный агрофон не всегда приводит к активизации процессов ассимиляции [7]. Поэтому целью настоящих исследований было изучение особенностей фотосинтетической деятельности сортов озимой

пшеницы, различающихся по высоте растении в зависимости от уровня азотного питания.

Исследования выполнены в Ставропольском НИИСХ Россельхозакадемии. Представленные результаты являются обобщённым материалом экспериментальной работы, проводимой с 1987 года. Объектами исследований служили сорта озимой пшеницы Краснодарской, Зерноградской, Северодонецкой селекции. Предшественник — озимая пшеница с двумя уровнями азотного питания: 1 — контрольный (без удобрений); 2 — удобренный вариант (N50 по д.в. под предпосевную культивацию + N50 по д.в. ранней весной). Общий фон минеральных удобрений — Р30К30 по д.в. под предпосевную культивацию. В качестве азотных удобрений использовалась аммиачная селитра. Площадь листьев и стеблей определяли весовым методом с помощью автоматического анализатора площади ААМ-7, колоса - по В.А. Кумакову [8], содержание хлорофилла — по методу Я.И. Милаевой и Н.П. Примак [9]. Показатели продукционного процесса рассчитывались общепринятым методом, по площади фотосинтезирующих органов, а также по содержанию хлорофилла в растении.

Применение азотных удобрений при выращивании озимой пшеницы по колосовому предшественнику позволяет существенно изменить площадь листовой поверхности (рис. 1).

На протяжении всего периода вегетации все исследуемые сорта на варианте с ^20 имели преимущество по этому показателю. Нами установлено, что по размерам ассимиляционной поверхности полукарликовые формы более отзывчивы на улучшение азотного питания. Так, если максимальная площадь листьев у высокорослых сортов на варианте с ^20 увеличивается на 28,9%, то у короткостебельных — на 32,4%, но по абсолютным значениям эти сорта на соответствующих вариантах формировали меньшую листовую поверхность.

Азотные подкормки оказывают положительное влияние на величину и продолжительность работы ассимиляционного аппарата (табл. 1). Превышения по сравнению с контрольным вариантом у высокорослых сортов для листьев, стеблей и колосьев составили 29,4; 19,5 и 37,0% соответственно.

1. Влияние азотных удобрений на поверхностный фотосинтетический потенциал сортов озимой пшеницы, м2/м2сутки

Вариант Листья Стебель Колосья Все растение

Высокорослые сорта

Контроль 1,20 0,74 0,17 2,11

Азотные 1,70 0,92 0,27 2,89

удобрения

Короткостебельные сорта

Контроль 0,91 0,43 0,17 1,51

Азотные 1,36 0,49 0,28 2,13

удобрения

Как видно из таблицы 1, у короткостебельных сортов применение азотных удобрений практически не отразилось на величине поверхностного фотосинтетического потенциала (ПФСП) стеблей, в то время как фотопотенциал листьев увеличился на 33,1%.

Исследуемые сорта различались по вкладу различных органов в поверхностный фотосин-тетический потенциал. На варианте с азотными удобрениями доля участия листовых пластинок в общем ПФСП увеличивается, а стеблей снижается. В то же время у короткостебельных сортов такая закономерность выражена в большей степени, чем у высокорослых.

Результаты наших исследований показали, что на контрольном варианте темпы накопления и максимальное значение хлорофилла для посевов сортов одинаковы, а на варианте с азотом высокорослые сорта превосходили низкорослые (рис. 2).

5.0

4.0 5 3,0

ЇМ

5 2,0

1.0 0,0

т

/ г/ і % т

Чг т 4 т# ** т|

4 * ^ ж

кущение ф !£ X га со О ю >* о_ 1- Вьм о 7. о колошение хз о сс _о га ь- Ъ О о ^ |5 ;лые со “О ¡3 молочновосковая спелость кущение X о о. и ЭИНЭГП01/0И Ф ю ш в: л 5 & о ^ с: |5 ные сор “ молочновосковая спелость

—♦—Контроль —Цг~Азотные удобрения Рис. 1 - Динамика площади листьев сортов озимой пшеницы

222

/ > N. 4 Ь» <

-т т. / -г ' р

кущение ш X X ГО ш о ю > о. І- Вьн ф X X ф 3 о о і; :окорос К< сс .в го н* х у =г О о ^ сг Ш I5 :лые со энтроль ' кл О аз (— х т Т о О О ^ ^ ЕС <-> Ф ООП 2 т и рта > -4 ф X ш 3" >- ж Кс Азо ш X X го ш о ю >- о_ 1- фОТКОС тные у/ ф X X о» 3 о о тебелы- ],ОбрЄНІ. а сг ф молочная П спелость "О а молочновосковая спелость

Рис. 2 - Влияние уровня минерального питания на содержание хлорофилла в онтогенезе

2. Влияние азотных удобрений на хлорофилловый фотосинтетический потенциал сортов озимой пшеницы, г/м2-сутки

Вариант Листья Стебель Колосья Все растение

Высокорослые сорта

Контроль 46,60 17,88 2,88 65,37

N120 57,16 23,90 3,60 84,33

Короткостебельные сорта

Контроль 36,90 16,82 3,23 56,95

N120 46,24 20,35 4,94 71,53

Хлорофилловый фотосинтетический потенциал (ХФСП) короткостебельных сортов был ниже, чем высокорослых, как на контроле, так и на варианте с азотными подкормками (табл. 2). Эффект от применения азотных удобрений для ХФСП всего растения у короткостебельных и высокорослых сортов составил соответственно 20,4 и 22,9%. Отмечается [10], что короткостебельные сорта при возделывании их на паровом предшественнике имеют больший хлорофилловый потенциал, чем высокорослые сорта.

В наших опытах мы наблюдали обратное, что, на наш взгляд, обусловлено требовательностью полукарликовых форм интенсивного типа к условиям выращивания.

Анализ таблицы позволяет утверждать, что вклад различных органов исследуемых сортов озимой пшеницы в хлорофилловый фотосинте-тический потенциал растения на варианте с N^0 относительно контроля оставался неизменным. Полученные результаты обусловлены тем, что увеличение ХФСП каждого органа при действии азота происходило в одинаковой степени.

Улучшение условий азотного питания озимой пшеницы, возделываемой на непаровом предшественнике, способстует значительному увеличению размеров ассимиляционного аппарата, за счёт чего растения создают большее количество общей биомассы (рис. 3).

Полученные результаты свидетельствуют о том, что у высокорослых сортов различия в биомассе по вариантам наблюдаются в конце репродуктивного периода, а у короткостебельных — на протяжении всей вегетации. Применение

1800 1500 1200 ^ 900

600 300

о

х

¿1

4 т# і *

-Г т 1

ж

а» х X ф 3 > ІС ф X X то со о а: Ю > О. 1- Вьк о о колошение тз о ь 2 молочная „ спелость о ¡3 молочновосковая спелость ф X X О) >- Кс аз X X го т О зс ю > о. 1— >роткос ф X X ф 3 о о тебелы сг га молочная д спелость Т1 ^ молочновосковая спелость

» Контроль -4^--Азотные удобрения Рис. 3 - Влияние уровня минерального питания на накопление сухой биомассы сортов озимой пшеницы

223

азотных удобрений положительно отразилось и на конечной продуктивности исследуемых сортов (табл. 3).

3. Урожайность сортов озимой пшеницы в зависимости от уровня азотного питания, г/м2

Вариант Урожай биомассы Урожай зерна

Высокорослые сорта

Контроль 1402,4 498,2

Азотные удобрения 1613,2 617,7

Коротко стебельные сорта

Контроль 960,1 397,8

Азотные удобрения 1506,9 626,2

НСРо,о5 55,1

Урожай зерна на варианте с азотными подкормками у исследуемых сортов практически одинаков, а на неудобренном варианте короткостебельные уступают высокорослым на 20,5%. Следовательно, отзывчивость короткостебельных сортов на улучшение условий азотного питания выше.

По результатам исследования мы пришли к следующим выводам. Изучение особенностей фотосинтетической деятельности сортов озимой пшеницы показало, что в условиях слабой обеспеченности посевов элементами минерального питания высокорослые формы превосходят короткостебельные по размерам ассимиляционной поверхности, содержанию хлорофилла и фотосинтетическим потенциалам.

Применение азотных удобрений способствует повышению показателей фотосинтетической продуктивности посевов. Короткостебельные сорта более отзывчивы на улучшение азотного питания, чем высокорослые. Следовательно, при разработке технологических приёмов выращивания необходимо учитывать физиологические особенности сортов и в зависимости от этого дифференцировать дозы применяемых удобрений с целью получения экономически оправданных прибавок урожая.

Литература

1. Кумаков В.А. Коррелятивные отношения между органами растения в процессе формирования урожая // Физиология растений. 1980. Т. 27. № 5. С, 975-985.

2. Пакуль В.Н. Чистая продуктивность фотосинтеза ярового ячменя // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2009. № 2. С, 34-40.

3. Дорохов Л.М. Жизнь сельскохозяйственных растений. Кишинёв: Штинница, 1962. 74 с.

4. Лапа В.В., Босак В.Н. Влияние минеральных удобрений на фотосинтетическую деятельность зерновых культур // Весгц. НАН Беларусь Сер. б1ял. навук. 2004. № 2. С. 35-39.

5. Гродзинский А.М., Гродзинский Д.М. Роль минеральных элементов в обмене веществ и продуктивности растений. М.: Наука, 1964. С. 204-210.

6. Андреева Т.Ф. Фотосинтез и азотный обмен растения / Т.Ф. Андреева //Физиология фотосинтеза. М., 1982. С. 89—104.

7. Алиев ДА. Фотосинтетическая деятельность, минеральное питание и продуктивность растений. Баку, 1974. 334 с.

8. Кумаков В.А. Структура фотосинтетического потенциала разных сортов яровой пшеницы // С.-х. биол. 1968. Т. 3. № 3. С. 362-368.

9. Милаева Я.И., Примак И.П. Сравнительное определение количества пигментов в листьях кукурузы и табака ускоренным методом // Селекция и семеноводство. Киев, 1969. В. 12. С, 69-72.

10. Андрианова Ю.Е., Тарчевский И.А. Хлорофилл и продуктивность растений. М.: Наука, 2000. 135 с.