CC BY
44
УДК 633/635:81/.85
ФОТОСИНТЕТИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ И ПРОДУКТИВНОСТЬ РЫЖИКА ПОСЕВНОГО
Т. Я. Прахова, канд. с.-х. наук
ГНУ Пензенский НИИ сельского хозяйства Россельхозакадемии, Россия, т. (8-84161) 2-14-25, е-таП: [email protected]; [email protected]
Изучена фотосинтетическая деятельность растений и её влияние на продуктивность семян различных сортов озимого и ярового рыжика. У сортов Козырь и Юбиляр отмечена высокая фотосинтетическая активность посевов и наибольшая урожайность - до 2,1 т/га при содержании жира в семенах 39-40 %. Наибольшую площадь листьев сформировал озимый рыжик Козырь (32,9 тыс. м2/га). Это связано в первую очередь с более полной сохранностью растений в период «всходы - спелость» и устойчивостью к стрессовым ситуациям. Сорта Козырь и Юбиляр характеризуются относительно высокой чистой продуктивностью фотосинтеза, которая превышает ЧПФ сортов Пензяк и ВНИИМК-520 на 8,6-11,2 °%. Установлено, что чем больше величина чистой продуктивности фотосинтеза, тем выше масличность семян. Проведен корреляционный анализ фотосинтеза и продуктивности.
Ключевые слова: рыжик посевной, фотосинтез, урожайность, масличность, чистая продуктивность фотосинтеза.
Введение.
Капустные культуры (Brassicaceae) сегодня занимают одну из ведущих позиций в мировом производстве масличных культур. В последние годы в России постепенно возрождается старинная культура - рыжик посевной (Camelina sativa (L.) Crantz), также относящийся к семейству Brassicaceae. Интерес к рыжику обусловлен тем, что в нём удачно сочетается высокая потенциальная урожайность семян (до 2,5...3,0 т/га) с большим содержанием высыхающего масла (36.40 %), которое используется в пищевой, лакокрасочной и мыловаренной промышленности, в медицине и парфюмерии [1, 2].
Рыжик перспективен для переработки на биодизельное топливо благодаря относительно высокому содержанию длинноце-почечных жирных кислот (эйкозеновой и эру-ковой, суммарно до 17.24 %), характеризующихся высокой теплотой сгорания [3, 4].
Одним из определяющих факторов получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур является повышение фотосинтетической деятельности посевов, наиболее значимыми показателями которой являются площадь листьев, фотосинтетический потенциал и чистая продуктивность фотосинтеза. Величины данных показателей могут в той или иной мере характеризовать сортовые особенности формирования урожайности [5, 6].
Многочисленные исследования показывают, что темп роста площади листьев
может служить показателем степени обеспеченности посевов влагой и минеральным питанием, нормальной смены основных фаз развития, а в конечном итоге показателем того, насколько благоприятно идет процесс формирования урожая [7].
Величина урожая, создаваемая в процессе фотосинтеза, зависит не только от листовой площади, но и от продолжительности ее работы, которую характеризует фотосинтетический потенциал (ФП).
Формирование ФП происходит в соответствии с нарастанием площади листьев и подвержен тем же закономерностям. Если растения очень быстро образуют листья, которые длительно сохраняются в работоспособном состоянии и достаточно дружно засыхают в фазу «цветение - созревание», то фотосинтетический потенциал такого посева будет выше, а урожайность наибольшей. Величина ФП во многом определяется и сортовыми особенностями культуры [8, 9, 10].
На динамику развития листовой поверхности и ее размер большое влияние оказывают биологические и сортовые особенности культуры, агротехнические и природные факторы (осадки, температурный режим и т. д., которые практически невозможно регулировать).
Для получения высоких урожаев необходимо создание в посевах оптимального по размерам фотосинтетического аппарата - площади листьев. Для этого проводится анализ природно-климатических факторов
Нива Поволжья № 3 (28) 2013 55
и систематический контроль за развитием растений и ходом фотосинтетической деятельности посевов.
В связи с этим особый интерес вызывает изучение физиологических параметров новых сортов рыжика.
Целью данной работы являлось изучение влияния фотосинтетической деятельности посевов различных сортов озимого и ярового рыжика на формирование урожая семян и их масличности.
Объект исследований - сорта ярового рыжика (Юбиляр, ВНИИМК-520) и озимого рыжика (Козырь, Пензяк). Определение фотосинтетических показателей (площади листовой поверхности растений, фотосинтетического потенциала посевов (ФП) и чистой продуктивности фотосинтеза (ЧПФ) проводили согласно методическим рекомендациям [12, 13].
Результаты исследований.
Динамика площади листьев в посевах рыжика подчиняется определённой закономерности. В начальный период роста и развития растений (фазу розетки) площадь листьев нарастает очень медленно и их ассимиляционная поверхность невелика (табл. 1). Затем площадь листьев медленно увеличивается до периода стеблевания. Далее в период вегетации увеличение ассимиляционной поверхности происходит более интенсивно. Максимального значения данный показатель достигает в фазу цветения, к моменту прекращения образования боковых побегов и роста растений в высоту, а затем снижается, что обусловлено подсыханием биомассы в фазу спелости семян и опадением листьев.
Таблица 1
Площадь листовой поверхности сортов рыжика, тыс. м2/га (2009-2011 гг.)
В среднем за 3 года исследований максимальная величина листовой поверхности по всем фазам развития и у всех сортов рыжика отмечалась в 2009 году, который был наиболее благоприятным для развития растений и характеризовался умеренным количеством осадков -190,5 мм при сумме активных температур 16780С (ГТК-1,1).
В острозасушливом 2010 году при гидротермическом коэффициенте 0,2 площадь листовой поверхности снижается в среднем на 4,8...12,6 % по сравнению с 2009 годом и на 3,3-9,1 %о по сравнению с 2011 годом при ГТК-0,8. Очевидно, сокращение листовой поверхности растений происходит за счет уменьшения размера и количества листьев на растениях. Дефицит влаги в фазу цветения-спелости (ГТК 0,2) вызывает быстрое засыхание нижних листьев, а затем и листьев среднего яруса, что способствовало наиболее интенсивному протеканию процесса сбрасывания листьев и резкому уменьшению ассимиляционной поверхности растений рыжика.
Результаты исследований показали, что изменение площади листовой поверхности рыжика происходило во всех вариантах опыта.
Наибольшую площадь листьев сформировал озимый рыжик Козырь (32,9 тыс. м2/га). Это связано в первую очередь с более полной сохранностью растений в период «всходы - спелость» и устойчивостью к стрессовым ситуациям, так как в фазу розетки ассимиляционная поверхность сортов Пензяк и Козырь существенно не отличалась.
Площадь листьев у сорта Пензяк была ниже на 0,9, 0,6 и 1,3 тыс. м2 на 1 га по фазам развития (от бутонизации до спелости) соответственно.
Среди сортов ярового рыжика наибольшей ассимиляционной поверхностью отличался сорт Юбиляр, который сформировал максимальную площадь листьев в фазу цветения - 37,5 тыс. м /га.
Корреляционный анализ [14] показал положительную среднюю зависимость нарастания ассимиляционной поверхности растений рыжика от метеорологических условий (г=0,75...0,80) и высокую степень зависимости урожая семян от величины листовой поверхности во все фазы развития (г= 0,87.0,91).
Однако большая площадь листьев не всегда соответствует высокому урожаю. При чрезмерном развитии листового аппарата в посевах возрастает взаимное затенение средних и особенно нижних ярусов
Сорт Фаза развития
Розетка Бутонизация Цветение Спелость
Озимый рыжик
Пензяк 19,8 28,9 38,9 31,6
Козырь 19,9 29,8 39,5 32,9
Яровой рыжик
ВНИИМК-520 18,3 26,3 35,6 30,2
Юбиляр 19,4 27,3 37,5 31,2
Значительное влияние на рост и развитие растений рыжика оказали метеорологические условия, которые за годы исследований характеризовались как нестабильные. Значения ГТК колебались в пределах от 0,2 до 1,3.
листьев, вследствие чего ухудшается их освещение, снижается усвоение углекислоты и чистая продуктивность фотосинтеза. Это нередко может являться причиной снижения урожая.
Как и площадь листовой поверхности, фотосинтетический потенциал изменяется в зависимости от влагообеспеченности года.
В среднем за три года исследований величина ФП по сортам колебалась в пределах 1050.1061 тыс. м2*сутки/га. Максимальная величина ФП отмечена у сортов Козырь и Юбиляр и составила в среднем 1061 и 1060 тыс. м2*сутки/га (табл. 2).
Таблица 2
Показатели и продуктивность фотосинтетической деятельности рыжика
Исследования показали, что чистая продуктивность фотосинтеза - наиболее стабильный показатель фотосинтеза, меньше других изменяющийся в зависимости от внешних условий периода вегетации, вместе с тем он специфичен и для разных сортов.
Так, при сравнении, площадь листьев за годы исследования изменялась в 1,5.1,8 раза, а ЧПФ всего в 1,1.1,3 раза в среднем по сортам рыжика. По фазам развития озимого и ярового рыжика величина ЧПФ изменяется в том же направле-
нии, что и площадь листовой поверхности. Ее максимум приходится на фазу бутонизация - цветение, когда процессы синтеза преобладают над потреблением продуктов фотосинтеза растением, а минимум - на фазу цветение - спелость, когда происходит формирование стручков и семян.
Сорта Козырь и Юбиляр характеризуются относительно высокой чистой продуктивностью фотосинтеза, которая превышает ЧПФ сортов Пензяк и ВНИИМК-520 на 8,6.11,2 %. Эффективная работа фотосинтетического аппарата растений данных сортов обеспечивает высокий уровень фотосинтетической деятельности посевов и способствует формированию урожайности до 1,9 т/га, что на 2,1.11,0 % выше, чем у других сортов. В целом за годы исследований по фазам развития растений, тенденция варьирования значений показателя ЧПФ у сортов ярового и озимого рыжика сохранялась.
В результате корреляционного анализа выявлена положительная связь между ЧПФ и урожайностью, на что указывает коэффициент корреляции (г=0,89).
Кроме количественной характеристики урожая сортов рыжика большое значение имеет и содержание жира в семенах. Установлено, что у всех сортов прослеживалась общая закономерность: чем больше величина чистой продуктивности фотосинтеза, тем выше масличность семян [15].
Корреляционный анализ взаимосвязи между ЧПФ и масличностью семян рыжика выявил прямую зависимость между этими факторами (г=0,79).
Вывод. Продуктивность маслосемян рыжика обусловлена не только сортовыми особенностями, но и находится в тесной зависимости от условий выращивания культуры и ее фотосинтетических показателей, большинство из которых полигенны и поддаются селекционному улучшению наряду с традиционно селектируемыми признаками.
Сорт Максимальная площадь листьев, тыс. м /га Фотосинтетический потенциал, тыс. м хсут./га Чистая продуктивность фотосинтеза, г*м2/сутки Урожайность, т/га Масличность, %
Озимый рыжик
Пензяк 38,9 1052 1,77 1,86 39,5
Козырь 39,5 1061 1,87 1,99 40,8
Яровой рыжик
ВНИИМК-520 35,6 1050 1,65 1,73 39,3
Юбиляр 37,5 1060 1,79 1,90 40,1
Литература
1. Шевцова, Л. П. Агробиологические особенности и продуктивность традиционных и редких видов масличных культур в засушливом Поволжье / Л. П. Шевцова, Н. А. Шьюрова,
A. В. Каленюк // Нива Поволжья. - 2008. -- № 4 (9). - С. 36-39.
2. Семенова, Е. Ф. Масличный рыжик: биология, технология, эффективность / Е. Ф. Семенова, В. И. Буянкин, А. С. Тарасов - Новочеркасск: Темп, 2005. - 88 с.
3. Киреева, Н. С. Рапсовое биотопливо / Н. С. Киреева // Вестник Ульяновской ГСХА 2009. - № 1. - С. 56-57.
4. Уханов, А. П. Перспективы использования биотоплива из горчицы / А. П. Уханов,
B. А. Голубев // Вестник Ульяновской ГСХА, 2011. - № 1. - С. 88-92.
5. Ничипорович, А. А. Фотосинтез и урожай / А. А. Ничипорович - М.: Знание, 1966. - 48 с.
6. Парахин, Н. В. Фотосинтетическая деятельность посевов и продуктивность различных сортов яровой пшеницы / Н. В. Парахин, З. И. Глазова, И. А. Рыжов // Вестник ОрелГАУ. -2007. - № 4 (7).- С. 2-4.
Нива Поволжья № 3 (28) 2013 57
7. Ничипорович, А. А. Основы фотосинтетической продуктивности растений / А. А. Ничи-порович // В сб. Современные проблемы фотосинтеза. - М. 1973. - С. 17-43.
8. Ничипорович, А. А. Фотосинтез и вопросы продуктивности растений /
A. А. Ничипорович - Москва, 1963. - С. 5-36.
9. Гущина, В. А. Фотосинтетическая деятельность агроценозов эхинацеи пурпурной /
B. А. Гущина, Е. О. Никольская // Вестник Ульяновской ГСХА, 2013. - № 1. - С. 10-13.
10. Тимошенкова, Т. А. Влияние фотосинтезирующей поверхности разных органов растений на урожайность сортов яровой пшеницы в степи Оренбургского Предуралья / Т. А. Тимошенкова, Д. Д. Самуилов // Вестник Казанского ГАУ. - 2013. - № 1. - С. 129-134.
11. Бегишев, А. Н. Работа листьев различных сельскохозяйственных растений в полевых условиях / А. Н. Бегишев // Тр. Института физиологии растений АН СССР. - 1953. - Т. 8, вып. 1. - С.113-118.
12. Методика проведения полевых и агротехнических опытов с масличными культурами. - Краснодар: ВНИИМК, 2007. - 113 с.
13. Воскресенская, Г. С. Рыжик / Г. С. Воскресенская - М.: Сельхозгиз, 1952.- 47 с.
14. Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта с основами статистической обработки результатов исследований / Б. А. Доспехов. - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.
15. Низова, Г. К. Сравнительная характеристика рыжика по количеству и качеству масла / Г. К. Низова, А. Ф. Калугина // Труды по прикладной ботанике. генетике. и селекции. - Л.: СПбВИР, 1999. - Т. 156. - С. 116.
UDK 633/635:81/.85
PHOTOSYNTHETIC ACTIVITY AND PRODUCTIVITY OF THE SAFFRON MILK CAP OLIVE
T. Ya. Prahova, candidate of agricultural sciences
GNU Penza NIISH of agriculture Russian agricultural academy, t. (84161) 2-14-25, e-mail: [email protected], prakhova. [email protected]
Photosynthetic activity of plants and its influence on productivity of seeds of various grades of a winter and summer saffron milk cap is studied. The hiet photosynthetic activity of crops grades the Kozyr and Ubilyar and the greatest productivity to 2,1 t/ha is noted at the fat maintenance in seeds 3940 %. The greatest area of leaves the winter saffron milk cap has Kozyr generated the Trump (32,9 thousand in m2/he). It is connected, first of all, with fuller safety of plants during the period «shoots -ripeness» and stability to stressful situations. Grades the Kozyr and Ubilyar are characterised concerning high pure efficiency of photosynthesis which exceeds CYPF grades Penzayk and VNIIMK-520 on 8,6-11,2 %. It is established, that the more size of pure efficiency of photosynthesis, the above Mac^MM-HOcTb seeds. The correlation analysis of photosynthesis and efficiency is carried out.
Keywords: a saffron milk cap olive, photosynthesis, productivity, the oil maintenance, pure productivity of photosynthesis.
References:
1. Shevcova, L. P. Agrobiological features and productivity traditional and rare species of olive cultures in the droughty Volga region/ L. P. Shevcova, N. A. Shurova, A. V. Kalenuk// NivaPovolgya. -2008. - № 4 (9). - P. 36-39.
2. Semenova, E. F. Olive saffron milk cap: biology, technology, efficiency/ E. F. Semenova, V. I. Buaynkin, A. S. Tarasov - Novocherkask: «Temp», 2005. - 88 p.
3. Kireeva, N. S. Biofuel from rapsa/ N. S Kireeva,//Vestnik Ulyanovskoi GSHA, 2009. - № 1. -P. 56-57.
4. Uhanov, A. P. Prospects of use of biofuel from gorchicy/ A. P. Uhanov, V. A. Golubev// Vestnik Ulyanovskoi GSHA, 2011. - № 1. - P. 88-92.
5. Nichiporovich, A. A. Photosynthesis and productivity/ A. A. Nichiporovich - M.: Znanie, 1966. -48 p.
6. Parahin, N. V. Photosynthetic activity of crops and productivity of various grades of spring wheat/ N. V. Parahin, Z. I. Glazova, I. A. Ryjov I. A.// VestnikOrelGAU. - Orel. - № 4 (7). - 2007. -P. 2-4.
7. Nichiporovich, A. A. Bases of photosynthetic productivity of plants/ A. A. Nichiporovich// «Modern problems of photosynthesis» - M.: 1973. - P. 17-43.
8. Nichiporovich, A. A. Photosynthesis and questions of productivity of plants/ A. A. Nichiporovich-M., 1963. - P. 5-36.
9. Guschina, V. A. Photosynthetic activity agrocenozov ehinacei the purple/ V. A. Guschina, E. O. Nikolskaya// Vestnik Ulyanovskoi GSHA, 2013. - № 1. - P. 10-13.
10. Timoshenkova, T. A. Influence of a photosynthesizing surface of different bodies of plants on productivity of grades of spring wheat in steppe Orenburg Predurale/ T. A. Timoshenkova, D. D. Samuilov// Vestnik Kazanskogo GAU, 2013. - № 1. - P. 129-134.
11. Begishev, A. N. Work of leaves of various agricultural plants in field conditions / A. N. Begishev// Tr. institute Physiology Plants AN USSR, -T. 8 - Vyp. 1. - P. 113-118.
12. Technique of carrying out of field and agro technical experiences with olive cultures. - Krasnodar: VNIIMK, 2007. - 113 p.
13. Voskresenskaya, G. S. Saffron milk cap/ G. S. Voskresenskaya - M.: Selchozgiz, 1952. - 47 p.
14. Dospekhov, B. A. Technique of field experience with bases of statistical processing of results of researches/B. A. Dospekhov - M., 1985. - 351 p.
15. Nizova, G. K. The comparative characteristic of a saffron milk cap by quantity and quality of oil/G. K. Nizova, A. F. Kalugina// Bulletin of applied botany, of genetics and plant breeding-L.: VIR, 1999. -Vol. 156. - P. 116.
УДК 633.15:631.5+631.81.095.337
ФОРМИРОВАНИЕ ПРОДУКТИВНОСТИ АГРОЦЕНОЗА КУКУРУЗЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРИЕМОВ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ
С. А. Семина, доктор с.-х. наук, профессор; Е. К. Анохина, аспирант ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА», т. (8412) 628-151
Существенную роль в формировании продуктивности растений играют регуляторы роста, которые стали важным элементом современных технологий производства сельскохозяйственной продукции. Наблюдения показали, что на фоне минеральных удобрений в норме М120Р104К60 отмечено увеличение площади листьев. Однако дальнейшее возрастание количества удобрений не стимулировало рост листовой поверхности. Наибольшая величина фотосинтетического потенциала сформирована на первом уровне минерального питания при фолиарной обработке регуляторами роста.
Наибольшая прибавка урожайности получена при внесении минеральных удобрений в норме, рассчитанной на получение 40 т/га зеленой массы. Максимальный эффект от некорневой обработки регуляторами роста отмечен на неудобренном фоне, а также при внесении минеральных удобрений в норме И12оР1о4К6о. В годы исследований более действенное влияние на формирование урожайности кукурузы на всех фонах питания оказала фолиарная обработка регуляторами роста рибавом-экстра, крезацином и альбитом.
Ключевые слова: кукуруза, регулятор роста, удобрения, фотосинтез, биометрические показатели, початки, урожайность.
Введение.
Кукуруза - незаменимый энергетический корм для всех видов сельскохозяйственных животных, она важнейший источник увеличения производства продуктов животноводства. В России кукурузу возделывают главным образом как силосную культуру. Однако наращивание валовых сборов зеленой массы кукурузы зависит от уровня технологии её возделывания, постоянного совершенствования и уточнения отдельных её элементов [1, 2]. Увеличения производства кормов и улучшения их качества можно достигнуть за счет применения интенсивных приемов, в том числе рационального использования минеральных удобрений [3, 4, 5, 6, 7].
Современным направлением в области агрономии является поиск и разработка приемов, повышающих урожайность культурных растений без увеличения норм вне-
сения удобрений. Одно из таких направлений - широкое применение методов «биологической коррекции» продуктивности сельскохозяйственных культур, из которых к весьма эффективным на сегодняшний день относится некорневая обработка растений регуляторами роста [8, 9, 10].
Методика исследований.
Цель наших исследований - изучение влияния регуляторов роста при различных уровнях минерального питания на формирование продуктивности агроценоза кукурузы.
Исследования проводились в 2011-2012 годах на чернозёме выщелоченном тяжелосуглинистом среднемощном с повышенным содержанием подвижного фосфора и высокой обеспеченностью обменным калием. Реакция почвенного раствора слабокислая.
Двухфакторный опыт был заложен в трехкратной повторности методом расще-
Нива Поволжья № 3 (28) 2013 59
