Тооминг х г солнечная радиация и формирование урожая
Обновлено: 04.07.2024
Изобретение относится к области растениеводства. Способ включает ровное увлажнение семян перед посевом водой, либо молочной сывороткой. Затем наносят ризоторфин в растворе активированной воды с pH 4,2, полученной путем электролиза. Семена обрабатывают в вакуумной среде при давлении 650-680 мм рт.ст. и постоянном перемешивании. Способ позволяет повысить урожайность посевов и улучшить азотное питание. 8 табл., 2 пр.
Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способу повышения урожайности и сбора белка при возделывании нута.
Целью изобретения является активация функций растений нута за счет использования инокуляции (нитрагинизации) штаммами клубеньковых бактерий семян нута ризоторфином влажным способом из расчета 200-250 г на гектарную норму высева в растворе активированной воды с pH 4,2 (1 л воды на 1 ц семян), полученной путем электролиза, и обработанных затем в вакуумной среде при давлении 650-680 мм рт.ст. с одновременным перемешиванием.
Широкое применение инокуляции семян нута ризоторфином увеличивает его урожайность для зон возделывания на 10-30% и этот обязательный прием стал частью технологии возделывания нута [1, 2, 3].
Однако культура ризобий требует максимальное соблюдение технологических требований, несоблюдение которых часто является одной из причин неудачных посевов. Даже при соблюдении их средняя величина азотофиксации по отношению к потенциальной продуктивности составляет всего 19-38% [3].
Известно использование снятого молока (молочная сыворотка) без разбавления, как прилипателя ризоторфина при влажном способе обработки семян бобовых [4].
Одним из перспективных методов активации проращивания семян является их обработка электрохимически активированной водой (католитом, анолитом), образующихся в зонах диафрагменного электролизера, которые обладают биостимулирующим действием, что способствует всхожести и повышает урожайность в производственных условиях в среднем на 10-15% [5, 6].
Однако вакуумное действие электроактивированной воды в комплексе с ризоторфином на семена при возделывании нута не изучено и не представлено в публикациях.
Примеры конкретного исполнения
Пример №1. С целью определения наиболее эффективного влажного способа предпосевной обработки семян нута ризоторфином в ГНУ ВНИИ мясного скотоводства РАСХН проведены лабораторные (в растильнях) и полевые исследования по изучению энергии роста, всхожести и морфологических показателей растений по схемам, представленным в таблицах 1 и 2. Опыты закладывались в 4-кратной повторности.
Объекты исследований, нут - сорт Юбилейный; ризоторфин - штамм Rhizobium производства Всероссийского НИИ микробиологии, доза - 200-250 г на гектарную норму высева семян; молочная сыворотка с pH 4, активированная вода с pH 4,2-5,0 и окислительно-восстановительным потенциалом +800…+1200 мВ и обычная вода - в количествах 1,0-1,5 л на 1 ц семян, вакуумная обработка семян при давлением 650-680 мм рт.ст. в течение 9 мин
Наибольшее увеличение длины ростка, относительно контроля, отмечалось на 5 и 6 вариантах соответственно на 1,1 и 0,63 см. Наибольшая длина корешков отмечались в этих же вариантах, биомасса 100 корешков была наибольшей и составила 0,69 и 0,64 г, соответственно.
Исходя из результатов лабораторных исследований и их анализа по 5 и 6 вариантам, как наиболее эффективных по всем показателям, закладывался полевой опыт в сравнении с контролем - вариант 1.
Пример №2. Техника закладки полевого опыта проводилась по методике Б.А.Доспехова (7), повторность - четырехкратная. Общая площадь делянки - 34 м 2 , учетная - 10 м 2 , размещение вариантов - систематическое. Норма высева - 0,9 млн. шт. всхожих семян на гектар.
1. Ризоторфин + обычная вода (контроль),
2. Ризоторфин + сыворотка + вакуум,
3. Ризоторфин + активированная вода + вакуум.
Обработка семян ризоторфином (250 г на гектарную норму высева), по вариантам проводилась в день посева. Расход рабочего раствора - 1,5 л на 1 ц семян. Агротехника - общепринятая для зоны. Предшествующая культура в севообороте - яровая пшеница. Посев был проведен - 7 мая 2010 года.
Выживаемость растений, как и полевая всхожесть, во многом зависела от погодных условий периода вегетации.
Самая низкая выживаемость растений к уборке была отмечена на контроле - 37,2%, а самой высокой на 3 варианте - 46,1%.
Анализируя результаты эксперимента, необходимо отметить, что растения нута, семена которых обработаны по 3-ему варианту, отличались более интенсивным ростом. Различия по высоте были заметны уже с фазы ветвления. Максимальной высоты растения нута достигли к фазе созревания - 26,6-29,5 см. Растения 3-его варианта были выше растений контроля на 2,9 см, 2-го варианта - 1,7 см (табл.3).
Число активных клубеньков на корнях является одним из показателей азотфиксирующей способности растений, поэтому нами была проведена оценка влияния бактериального удобрения в сочетании с различными обработками семян перед посевом на клубенькообразующую способность нута. Наибольшее количество клубеньков оказалось в варианте 2-9,8 шт. с одного растения и в варианте 3-10,3 шт. с одного растения, что соответственно выше контроля на 38 и 45% (табл.4).
Клубеньки на растениях были небольшие, имели бледно-розовую окраску. Это объясняется огромным дефицитом доступной влаги в почве из-за отсутствия дождей, а высокие температуры 2010 года отрицательно сказались на жизнедеятельности клубеньковых бактерий, на их размножении и сохранности.
Фотосинтетическая деятельность посевов определяется главным образом площадью листьев, фотосинтетическим потенциалом, чистой продуктивностью фотосинтеза и приростом сухой биомассы растений. Листья растений являются основными органами растений, создающими органическое вещество. Площадь листовой поверхности однолетних растений зависит от вида, фазы развития и условий внешней среды [8, 9, 10].
Динамика формирования ассимиляционного аппарата растений нута в нашем эксперименте имела свои особенности, отмечалось увеличение площади листьев до фазы бутонизации-цветения. Так, в фазу ветвления нута при обработке в варианте 2 и 3 площадь листьев увеличилась по сравнению с контролем соответственно на 56,5 и 73,2% (табл.5).
Максимальные значения площади листовой поверхности были отмечены в фазу бутонизации-цветения и наибольшие значения на варианте 3-19,73 тыс.м 2 /га (табл.5).
Отмечена тенденция увеличения накопления абсолютно сухой массы в фазу ветвления во 2 и 3 вариантах соответственно 0,57 и 0,63 т с 1 гектара (табл.6).
Если увеличение площади фотосинтезирующей листовой поверхности шло до фазы бутонизации-цветения (табл.5), то накопление сухого вещества - до полного созревания семян (табл.6). Изучаемые обработки семян способствовали увеличению сухого вещества, превышение над контролем составило 19,5-39,1%.
Мощность фотосинтетического аппарата характеризуется не только площадью листьев, но и показателем фотосинтетического потенциала, который определяется суммой ежедневных значений площади фотосинтезирующих органов за весь вегетационный период, который изменялся по вариантам от 476,6 до 813,22*дней/га (табл.7). Лучшие показатели были по-прежнему в 3-ем варианте - 813,22 тыс.м 2 *дней/га.
Чистая продуктивность фотосинтеза по вариантам опыта варьировала в пределах от 2,79 до 2,27 г/м 2 в сутки, что позволило посевам нута сформировать во 2 и 3 вариантах урожай зерна соответственно 3,6 и 4,5 ц/га или на 44 и 80% выше контроля.
Таким образом, результаты исследований показывают, что обработка семян нута перед посевом молочной сывороткой и активированной водой под вакуумом на фоне инокуляции ризоторфином активируют процессы роста и развития растений путем образования физиологически активных веществ, обеспечивают появление более дружных всходов, повышают устойчивость растений к неблагоприятным воздействиям и стрессам, оказывают положительное влияние на фотосинтетическую деятельность и урожайность посевов нута, а также улучшает азотное питание.
Наиболее высокоэффективным по всем показателям эксперимента был влажный способ инокуляции семян нута ризоторфином (200-250 г на гектарную норму высева) в растворе активированной воды pH 4,2 (1,0-1,5 л на 1 ц семян) и обработанных в вакуумной среде (650-680 мм рт.ст.) при постоянном перемешивании.
Применение предлагаемого способа инокуляции семя нута способствовало существенному улучшению качества зерна нута и его белковости (табл.8).
Наши исследования показали, что обработка семян перед посевом по 3 варианту способствует не только повышению урожайности, но и активному накоплению азота воздуха растениями нута, улучшает качество урожая. Содержание протеина в зерне нута на контрольном варианте составило 20,13%, а обработка по 3-ему варианту способствовала увеличению содержания протеина до 23,51%. Анализ данных табл.8 показывает, что увеличилось и содержание корм. Ед. в 1 кг зерна с 1,25 - на контроле до 1,46 в 3-ем варианте.
1. Агафонов Е.В. Повышение урожайности и сбора белка при возделывании нута в Ростовской области / Е.В.Агафонов, К.И.Пимонов, Е.И.Пугач // Кормопроизводство, №6, 2010. - С.25-28 (прототип).
2. Пимонов К.И. Рекомендации по выращиванию нута на Дону / К.И.Пимонов, Е.В.Агафонов, Е.И.Путач. - Пос. Персиановский: Дон ГАУ, 2010. - 40 с.
3. Кожемяков А.П. Использование инокулянтов бобовых и биопрепаратов комплексного действия в сельском хозяйстве / А.П.Кожемяков, И.А.Тихонович // Доклады Российской Академии сельскохозяйственных наук, №6, 1998. - С.7-10.
4. Биопрепараты / Использование бактериальных удобрений при выращивании сельскохозяйственных культур // Рекламный информационный листок. - г.Кузнецк, Пензенской обл.: ООО «Биофабрика, 2009. - С.4.
5. Джурабов М. Применение электроактивированной воды в сельском хозяйстве / М.Джурабов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. №11, 1986. - С.51-53.
6. Патент РФ №2371901 С2 A01C 1/06 от 10.11.2009. Способ предпосевной обработки семян.
7. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта / Б.А.Доспехов. - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.
8. Шатилов И.С. Фотосинтетическая деятельность растений в полевых севооборотах / И.С.Шатилов, А.Г.Замараева, Г.В.Чаповская // Доклад ТСХА, - М. - 1975. - Вып.214. - С.5-9.
9. Васин В.Г. Фотосинтетическая деятельность яровой пшеницы в зависимости от предшественников и уровня интенсивности использования пашни / В.Г.Васин, В.А.Корчагин, Б.Ж.Джангабаев // Достижения технологии в агрономии на рубеже веков. - Самара, 2002. - С.34-36.
10. Тооминг Х.Г. Солнечная радиация и формирование урожая. / Х.Г.Тооминг. - Л.: Гидрометеоиздат, 1997. - 200 с.
| Таблица 1 | |||||||
| Энергия прорастания, всхожесть и морфологические показатели проростков нута в зависимости от обработки семян | |||||||
| Опытная группа | Вид обработки семян | Энергия прорастания, % | Лаборатор ная всхожесть, % | Длина, см | Абсолютно сухая биомасса, г | ||
| ростков | корешков | 100 ростков | 100 корешков | ||||
| 1 | Ризоторфин + вода (контроль) | 59 | 61 | 4,41 | 5,74 | 0,40 | 0,30 |
| 2 | Ризоторфин + сыворотка | 74 | 76 | 4,29 | 4,29 | 0,62 | 0,33 |
| 3 | Ризоторфин + активированная вода | 78 | 82 | 6,25 | 8,64 | 0,67 | 0,62 |
| 4 | Ризоторфин + вода + вакуум | 66 | 68 | 5,50 | 7,80 | 0,59 | 0,51 |
| 5 | Ризоторфин + сыворотка + вакуум | 83 | 86 | 6,96 | 9,74 | 0,70 | 0,69 |
| 6 | Ризоторфин + активированная вода + вакуум | 86 | 88 | 6,49 | 9,59 | 0,75 | 0,64 |
| Таблица 2 | ||||||
| Полевая всхожесть, сохранность и выживаемость растений нута при различной обработке семян перед посевом | ||||||
| Опытная группа | Варианты опыта | Количество растений, шт/м 2 | Полевая всхожесть, % | Сохранность, % | Выживаемость, % | |
| при полных всходах | перед уборкой | |||||
| 1 | Ризоторфин + вода (контроль) | 41,0 | 33,5 | 45,6 | 81,7 | 37,2 |
| 2 | Ризоторфин + сыворотка + вакуум | 44,5 | 36,5 | 49,4 | 82,0 | 40,5 |
| 3 | Ризоторфин + активированная вода + вакуум | 48,5 | 41,5 | 53,9 | 85,6 | 46,1 |
| Таблица 3 | |||||
| Динамика высоты растений нута в зависимости от предпосевной обработки семян, см | |||||
| Опытная группа | Варианты опыта | Фазы вегетации растений | |||
| ветвление | бутонизация-цветение | образование бобов | созревание | ||
| 1 | Ризоторфин + вода (контроль) | 14,8 | 19,7 | 24,2 | 26,6 |
| 2 | Ризоторфин + сыворотка + вакуум | 16,7 | 22,6 | 25,7 | 27,8 |
| 3 | Ризоторфин + активированная вода + вакуум | 16,8 | 24,3 | 27,0 | 29,5 |
| Таблица 4 | |||
| Влияние предпосевной обработки семян нута на количество и массу клубеньков в фазу цветения | |||
| Опытная группа | Варианты опыта | Количество клубеньков с 1-го растения | Масса клубеньков с 1-го растения, г |
| 1 | Ризоторфин + вода (контроль) | 7,1 | 0,100 |
| 2 | Ризоторфин + сыворотка + вакуум | 9,8 | 0,116 |
| 3 | Ризоторфин + активированная вода + вакуум | 10,3 | 0,120 |
| Таблица 5 | ||||
| Площадь листовой поверхности фаз вегетации растений нута при различной обработке семян перед посевом, тыс.м 2 / га | ||||
| Опытная группа | Варианты опыта | Фазы вегетации растений | ||
| ветвление | бутонизация-цветение | образование бобов | ||
| 1 | Ризоторфин + вода (контроль) | 5,38 | 11,48 | 10,84 |
| 2 | Ризоторфин + сыворотка + вакуум | 8,42 | 14,24 | 13,51 |
| 3 | Ризоторфин + активированная вода + вакуум | 9,32 | 19,73 | 17,98 |
| Таблица 6 | |||||
| Абсолютно сухая биомасса растений нута по фазам вегетации при различной обработке семян перед посевом, т с 1 га | |||||
| Опытная группа | Варианты опыта | Фазы вегетации растений | |||
| ветвление | бутонизация-цветение | образование бобов | созревание | ||
| 1 | Ризоторфин + вода (контроль) | 0,50 | 1,09 | 1,24 | 1,33 |
| 2 | Ризоторфин + сыворотка + вакуум | 0,57 | 1,28 | 1,49 | 1,58 |
| 3 | Ризоторфин + активированная вода + вакуум | 0,63 | 1,58 | 1,70 | 1,85 |
| Таблица 7 | |||||
| Основные фотосинтетические показатели растений нута в зависимости от обработок семян перед посевом | |||||
| Варианты опыта | Максимальная площадь листьев, тыс.м 2 /га | Фотосинтетичес кий потенциал, | Чистая продуктивность фотосинтеза, г/м 2 в сутки | Урожайность абсолютно сухой биомассы, ц/га | Урожайность зерна нута, ц/га |
| Ризоторфин + вода (контроль) | 11,48 | 476,60 | 2,79 | 13,3 | 2,5 |
| Ризоторфин + сыворотка + вакуум | 14,24 | 637,36 | 2,49 | 15,9 | 3,6 |
| Ризоторфин + активированная вода + вакуум | 19,73 | 813,22 | 2,27 | 18,5 | 4,5 |
| Таблица 8 | |||||
| Влияние предпосевной обработки на химический состав зерна нута | |||||
| Вариант | Жир, % | Фосфор, % | Кальций, % | Протеин, % | Корм. ед. |
| Контроль | 4,35 | 0,35 | 0,26 | 20,13 | 1,25 |
| Ризоторфин + активированная вода + вакуум | 4,36 | 0,38 | 0,26 | 23,51 | 1,46 |
Способ инокуляции семян нута ризоторфином, включающий ровное увлажнение водой либо молочной сывороткой, отличающийся тем, что ризоторфин наносят в растворе активированной воды с pH 4,2, полученной путем электролиза, а семена обрабатывают в вакуумной среде при давлении 650-680 мм рт.ст. и постоянном перемешивании.
Воздействие ориентации листьев в пространстве на структурную организацию фотосинтетического аппарата растений озимой пшеницы. Влияние изменений положения в пространстве флаг-листа у растений одного и того же генотипа на изменение урожая и качества зерна.
| Рубрика | Сельское, лесное хозяйство и землепользование |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 26.04.2017 |
| Размер файла | 38,1 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Ставропольский научно-исследовательский институт сельского хозяйства
ОРИЕНТАЦИЯ ЛИСТЬЕВ, СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОГО АППАРАТА, ПРОДУКТИВНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ
Петрова Л.Н., - академик Россельхозакадемии
Ерошенко Ф.В., - к.с.-х.н.
Максимальное количество ФАР может поглощать посев с площадью листьев в 5-6 м 2 /м 2 (Ничипорович, 1982). Важное значение для посева с таким листовым индексом имеет пространственная ориентация листовых пластинок, так как ФАР должна не только максимально поглощаться, но и усваиваться с наибольшим КПД. Для этого необходимо, чтобы листья верхнего яруса как можно меньше затеняли листья второго и последующих ярусов. Структура посевов должна при этом не препятствовать нормальной вентилируемости посевов. Это достигается путем оптимизации геометрической структуры, ориентации листьев, густоты и выравненности посева (Росс, 1975; Тооминг, 1977).
Так как фотосинтез - структурно организованная система, активность и направленность реакций фотосинтеза зависит от состояния пигмент-белковых комплексов тилакоидных мембран хлоропластов, которые чувствительны к условиям освещения. Ориентация листьев в пространстве влияет не только на распределение солнечной радиации внутри посева, но и на освещенность самих листовых пластинок, и, как следствие, на структуру фотосинтетического аппарата. На наш взгляд, практический интерес для селекционеров представляют данные по изучению влияния изменения ориентации листьев на процессы фотосинтеза, урожай и его качество.
Методика. Исследования проводили в Ставропольском НИИ сельского хозяйства. Объектом исследований служили сорта озимой пшеницы, полевая повторность 3-х кратная. Содержание зеленых пигментов определяли по методике Я.И. Милаева и Н.П. Примак, структуру урожая, качество зерна - общепринятыми методами.
Для изучения влияния расположения листьев в пространстве на структуру фотосинтетического аппарата растений озимой пшеницы нами был поставлен эксперимент на одном сорте (Донской Маяк). В период налива зерна с помощью растяжек флаг-лист располагали вертикально (под углом примерно 75) и горизонтально (по 60 растений на повторности). В таком положении растения находились в течение 7 суток. Затем листья разделялись на три равные части: начало (от стебля), середина и конец листовой пластинки. В целом листе и в каждой части определялась концентрация пигментов.
Результаты и обсуждение. При равных условиях температурного, водного и пищевого режимов, а так же интенсивности приходящей солнечной радиации, но различных углах пространственного расположения листовых пластинок, происходит кардинальная перестройка структуры фотосинтетического аппарата.
Наши исследования показали, что наибольшее количество хлорофилла, как a, так и b, в среднем для листа, отмечается в горизонтально расположенных листьях, минимальное - в контрольных (табл. 1). Отношение a к b для всех вариантов, в среднем для листа, практически одинаковое.
Таблица 1 - Влияние пространственной ориентации на количество пигментов в разных частях листовых пластинок, мкг/г
Нa рис. 10, составленном нами по литературным источникам показаны световые кривые фотосинтеза листьев винограда. Данные эти получены в разных условиях и разными методами, потому трудно сопоставимы. Тем не менее они дают известное представление о закономерностях изменения интенсивности фотосинтеза листьев винограда в зависимости от освещенности. Пи верхней горизонтальной оси нанесены пересчитанные нами дополнительно энергетические эквиваленты люкса по ИР и ФАР.
Рис. 10. Световые кривые фотосинтеза винограда.
Световая кривая фотосинтеза листьев 1, полученная при температуре воздуха 27°С и относительной влажности воздуха 47% [44], показывает резкое увеличение фотосинтеза при увеличении освещенности до 12 тыс. лк со световым насыщением фотосинтеза при 40—50 тыс. лк и К.П в пределах 0,5—1,0 тыс. лк.
1 In световой кривой 2 при температуре воздуха 22—26° С и относительной влажности 65% [220] фотосинтез начинается около
2 тыс. лк и повышается по мере увеличения освещенности до (id тыс. лк. При влажности воздуха 50% световое насыщение поступало при 15—30 тыс. лк. На световой кривой фотосинтеза на открытом воздухе значениям KTI соответствует освещенность 1250 лк, а световое насыщение наступает в интервале 15-7-20ХЮ4 эрг/см 2 (37—50 тыс. лк). В теплице К.П наступил при освещенности 500 лк, а полный свет оказывал ингибирующее действие на фотосинтез растений. Ассимиляционная способность зеленых ягод была значительно ниже, чем листьев (соответственно 50 мкл и 3,5 мл С02/ч на 1 г сырого веса).
При кратковременных определениях [55] максимальная продуктивность фотосинтеза (2,7—3,0 г/(м 2 -сутки) наблюдалась на прямом свету при освещенности 33 тыс. лк. В зоне второго яруса листьев от основания побега (12—15 тыс. лк) продуктивность фотосинтеза составляла 1,0—1,6 г/(м 2 • сутки), а внутри кроны (2—4 тыс. лк)—всего 0,3—0,7 г/(м 2 • сутки). Штирбан и Тара [493] обнаружили максимум фотосинтеза листьев у сортов Фетяска, Мускат Оттонель и Траминер розовый при температуре 28—32° С и освещенности 37—47 тыс. лк. Бошьян (цит. по [418]) наблюдал максимум фотосинтеза при температуре воздуха 30° С и освещенности 60 тыс. лк.
По данным Погосяна и Мелконяна [285], в период цветения, роста ягод и созревания фотосинтез достигает максимума в 8—9 ч при 20—30 тыс. лк. В полуденные часы при освещенности 80—90 тыс. лк наблюдается депрессия фотосинтеза до нулевого уровня. В вечерние часы при освещенности 20—60 тыс. лк фотосинтез вновь повышается, хотя абсолютные его значения ниже утренних. В период полной зрелости ягод в связи с уменьшением поступления солнечной радиации кривая дневного хода фотосинтеза имеет одну вершину в полуденные часы при освещенности 20—40 тыс. лк.
Имеющиеся данные (табл. 8) показывают, что изменение освещенности резко сказывается на интенсивности накопления сухого вещества растением и величине ЧПФ [488].
Таблица 8
Влияние освещенности на накопление сухого вещества виноградным растением (по [488])
Средняя освещенность в ясный день, тыс. лк
Прирост сухого вещества, растений
Рис. 11. Потенциальный коэффициент плодоносности глазка Кп сорта Болгар в зависимости от освещенности.
1 — полная освещенность, 2 — 01% от полной, 3 — 22% от полной (по [61]).
Рис. 12. Влияние интенсивности света на среднее число зачатков соцветий в почке (для базальных 12 почек на побеге). Продолжительность светового дня 16 ч при температуре 25° С.
Сорта: 1 — Рислинг рейнский, 2 — Шираз, 3 — Гордо, 4 — Оганез, 5 — Султана (по [419]).
В зависимости от условий перезимовки кустов и объема работы такие агроклиматические прогнозы можно было бы при необходимости корректировать данными о плодоносности, полученными существующими методами. Очевидно, что работа эта должна проводиться в разных природных зонах и охватывать как можно большее число сортов, имея в виду, что в дальнейшем они могут быть объединены в сортогруппы.
1 Растворимые сухие вещества (РСВ) — все растворимые компоненты соки ягод винограда неуглеводного характера.
Обстоятельная работа по выявлению роли света в окрашивании ягод винограда выполнена Уивером и Мак Кьюном [502]. Грозди сортов Токай, Султанина розовая и Эмперор в момент завязывания ягод изолировались от света и вплоть до уборки урожая находилась вне действия прямых солнечных лучей. Затенение практически не повлияло на созревание: среднее содержание РСВ и кислот в ягодах было соответственно 17,5 и 0,90% у растений на полном свету и 17,7 и 0,93% —у затененных. У сорта Токай при полном отсутствии света ягоды не окрасились. При частичном затенении грозди окрашивалась та ее часть, которая подвергалась действию солнечных лучей.
В другом опыте у сорока сортов винограда ягоды изолировались от света до начала их окрашивания. В момент уборки урожая у всех сортов, за исключением сортов Токай и Султанина розовая, ягоды затененных гроздей имели такую же окраску, как и на полном свету. Затенение не оказало влияния на содержание РСВ и кислотность ягод. По мнению авторов, действие света на окрашивание винограда зависит от пигментного состава ягод. В частности, для образования пигментов сорта Токай с Rf 0,23 и 0,14 свет необходим. Группа пигментов с Rf 0,28 и 0,10 может развиваться в темноте. Для большинства сортов действие света в период от завязывания ягод до начала окрашивания не было обязательным.
В исследованиях Наито [475, 476] многие сорта винограда со слабой окраской ягод обнаружили высокую требовательность к свету. В то же время группа сортов с темноокрашенной ягодой не имела различий по степени окраски ягод, если даже грозди созревали в темноте.
По данным Кливера [440], реакция сортов Кардинал и Пино гри на интенсивность света неодинакова. У сорта Кардинал при температуре 20° С и освещенности 5—12 тыс. лк ягоды окрашивались также или несколько интенсивнее, чем при той же температуре и освещенности 25—50 тыс. лк. У сорта Пино гри независимо от температуры воздуха ягоды окрашивались всегда слабее при низкой освещенности.
Таким образом, между освещенностью и качественным составом биопродуктов ягод обнаруживаются довольно сложные зависимости. В одном случае действие света на содержание биокомпонентов ягод проявляется отчетливо (содержание яблочной кислоты), в другом — менее ясно (содержание сахаров и IBC). Неоднозначно проявляется действие света и на содержании красящих веществ в ягодах. Сложности эти определяются, очевидно, тем, что хотя в экспериментах изучается действие света, его трудно вычленить из совокупного действия других факторов. А их может быть много: географическое местоположение виноградника, определяющее поступление суммарной солнечной радиации, сортовые особенности (особенно проявившиеся в окрашивании ягод), густота кроны, соотношение между листовой поверхностью и урожаем и др. Немаловажное значение имеет и то обстоятельство, что в опытах, проводимых в естественных условиях, обычно регулируется освещенность, но сохраняются естественные условия температурного режима воздуха, роль которого в формировании качества ягод показана всей многовековой практикой культуры винограда Нее это говорит о том, что для практических целей необходимо осуществлять работы для конкретизации действия светового фактора на качественный состав биопродуктов ягод в данной конкретной географической зоне на существующем сортовом материале, учитывая при этом, что качество ягод формируется и результате совокупного действия многих факторов, как внешних, так и обусловленных состоянием растения.
План лекции:
1. Урожай как результат фотосинтетической деятельности растений в посевах;
2. Фотосинтез как фактор урожайности;
3. Фотосинтетически активная радиация (ФАР);
4. Фактические и теоретически возможные коэффициенты использования солнечной энергии;
5. Получение посевов с оптимальным ходом роста площади листьев;
6. Ресурсы ФАР и потенциальный урожай;
7. Тепло как часть солнечной радиации.
1. Основная литература
1.1 Баранов В. Д., Тараканов И. Г. Программирование урожаев сельскохозяйственных культур.-М.: Изд-во УДН, 1990. – 71 с.
1.2 Гаврилов А. М. и др. Программирование урожаев сельскохозяйственных культур. - Волгоград: ВСХИ, 1984. - 194 с.
1.3 Каюмов М. К., Программирование продуктивности полевых культур. Справочник. М: Росагропромиздат, 1989. - 368 с.
1.4 Листопад Г. Е. Программирование урожаев. - Волгоград. 1975. - 368 с.
2. Дополнительная литература
2.2.Собого А. А. и др. Программирование урожаев - в основу прогрессивных технологий. - К.: Урожай, 1984. - 150 с.
2.3.Томин Х. Г. Солнечная радиация и формирование урожая. - Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 197 с.
1. Урожай как результат фотосинтетической деятельности растений в посевах
Физиология растений дала ряд критериев в определении высокого урожая. Растениеводство является системой мероприятий, направленных на наилучшее использование процесса фотосинтеза зеленых растений.
Повышение валовых сборов продукции возделываемых растений возможно осуществить двумя путями. Первый путь - это расширение посевных площадей. В этом случае возможности ограничены, так как проведенные подсчеты показывают, что в результате мелиорации и освоения ряда территорий площади под сельскохозяйственными растениями могут быть увеличены в 2-3 раза. Увеличение же посевов на освоенных площадях одной культуры связано с сокращением посева другой.
Второй путь - повышение урожайности благодаря увеличению Продуктивности фотосинтеза растений в посевах и, в частности, повышение чистой продуктивности фотосинтеза. Этот путь увеличения сборов продукции через фотосинтез таит в себе большие возможности, так как 90-95% биомассы растений составляют органические вещества, образуемые в процессе фотосинтеза. В то же время выяснено, что конечным решающим фактором, определяющим максимально возможную урожайность, может быть приход солнечной радиации.
Конкретной задачей на ближайшие годы в этой области является нахождение условий для повышения фотосинтетической активности растений в посевах, доведя использование ими солнечной энергии на фотосинтез вместо 0, 5-1% падающей на поле до 3-5%, что соответственно повысит и накопление органической массы.
Главная особенность процесса фотосинтеза состоит в том, что, используя воду как источник водорода, зеленые растения переносят с помощью энергии солнечного света (ФАР 380-710 нм) водород на восстановление СО2, и в результате этого образуются свободный кислород и органические вещества, в частности углеводы (условно СН2О):
Однако в процессе фотосинтеза образуются не только углеводы. В общий метаболизм вовлекаются также азот, фосфор, сера, магний, калий, железо, медь, молибден и другие элементы минерального питания. Многие из них участвуют в образовании неуглеводных продуктов фотосинтеза (аминокислот, белков, липидов, хлорофилла), в биосинтезе структур и агентов самого фотосинтетического аппарата (Ничипорович, 1977).
Фотосинтез является и первоисточником той биологически активной энергии, которая необходима для усвоения элементов минерального питания. Решающая роль фотосинтеза в формировании урожаев определяется усвоением углерода и энергии, а также, прямо или косвенно, и элементов минерального питания растений.
Биологический предел продуктивности листа растений или посева может быть достигнут тогда, когда фотосинтез будет осуществляться с максимально возможным коэффициентом использования приходящей энергии ФАР.
Таким образом, показатели КПД ФАР в формировании биологических урожаев являются одними из важных критериев для оценки достигаемых уровней активности и в разработке принципов и приемов ее увеличения.
2. Фотосинтез как фактор урожайности.
Проблема фотосинтеза и использования солнечной радиации - одна из важнейших в международной биологической программе. В настоящее время существуют два направления в изучении процесса фотосинтеза.
С позиции физики, химии и физической химии познание процесса фотосинтеза может привести к синтезу ценных органических продуктов путем использования даровых источников сырья - углекислого газа, карбонатов, воды и энергии солнца.
С физиологической и экологической точек зрения исследователи имеют целью всестороннее и наиболее полное изучение фотосинтеза как физиологического процесса, чтобы научно обосновать приемы возделывания растений, обеспечивающие наилучшие условия питания, и получение максимальных урожаев продукции высокого качества.
Л. А. Иванов выразил соотношение между фотосинтезом и урожаем, следующим уравнением:
М + m = FРТ-АР1Т1
где М - прирост массы сухого вещества растений за учитываемый период; m - масса отмерших за время вегетации частей растений;
F - интенсивность фотосинтеза;
А - интенсивность дыханий;
Р - фотосинтезирующая площадь;
Т - продолжительность процесса фотосинтеза;
Р1 - рабочая поверхность дыхания;
Т1 - продолжительность процесса дыхания.
Показатель FРТ в этом уравнении, представляющий собой произведение интенсивности фотосинтеза, величины фотосинтетической (листовой) поверхности и продолжительности процесса фотосинтеза, назван продуктивностью фотосинтеза и определяет урожай сухой массы.
Большой размер урожая и высокое его качество могут быть получены только в том случае, если суммарный фотосинтез будет перекрывать затраты пластических материалов на интенсивные ростовые процессы и дыхание. В этом случае возникнут некоторые излишки ассимилянтов, являющихся источником повышения сахаристости, крахмалистости и т. д. Для выражения этой зависимости был введен показатель - коэффициент эффективности фотосинтеза:
Читайте также: