CC BY
60
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2017, том 60, №3-4_
ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИИ
УДК 633.11:581.13:633.112
Ю.Т.Кобилов, А.Эргашев, член-корреспондент АН Республики Таджикистан А.Абдуллаев
ИНДЕКСЫ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ РАСТЕНИЙ
ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ ПОЧВЕННОЙ ЗАСУХИ
А
Институт ботаники, физиологии и генетики растений АН Республики Таджикиста
Изучено влияние длительной почвенной засухи на динамику формирования площади сухой биомассы, УППЛ (удельная поверхностная плотность листа), ИЛП (индекс листовой поверхности) и чистой продуктивности фотосинтеза сортов твёрдой пшеницы. Полученные данные показывают, что длительная почвенная засуха приводит к заметному изменению индексов посинте-тической продуктивности сортов твёрдой пшеницы.
у А •
а, площадь листьев, УПП листа, ИЛП
ÜT J?
тавлятъ большую угрозу человечеству
Ключевые слова: пшеница, почвенная засуха, площадь листьев, УПП листа, ИЛ1 чистая продуктивность фотосинтеза.
Глобальное потепление может представлять большую угрозу человечеству, так как урожай-;ельскохозяйственных культур в этих условиях может резко сократиться. С другой стороны, к
середине XXI века население земного шара увеличится в 2 раза, что приведет к увеличению потребностей в продуктах питания. Это может явиться серьезной проблемой. Повышение температуры нередко (зачастую) вызывает усиление засухи и на протяжении длительного времени может усилить испарение воды с поверхности почвы и привести к высушиванию корнеобитаемого слоя почвы и повышению содержания солей в нём [1,2].
Проблема устойчивости сельскохозяйственных растений к неблагоприятным воздействиям -
одна из наиболее интенсивно исследуемых сегодня во многих странах мира [3]. В связи с этим в за-
„
дачу наших исследований входило изучение влияния длительной почвенной засухи на хозяйственную продуктивность и площадь листьев сортов твердой пшеницы.
Объекты и методы исследований
Объектами наших исследований служили сорта твёрдой пшеницы Шамъ и Президент Triticum durum Desf., которые выведены в Таджикском научно-исследовательском институте земледелия, и разновидность v. heidelbergi вида T. polonicum, который был завезен из Сирии (г. Алеппо, ИКАРДА) и России (ВИР).
Полевые опыты проводились на экспериментальном участке Института ботаники, физиологии и генетики растений Академии наук Республики Таджикистан (г. Душанбе), расположенном в восточной части Гиссарской долины на высоте 834 м над ур. м. Растения выращивались в вегетационных сосудах (12 кг почвы). Посевы были произведены в весенние сроки (начало марта 2013 г.). Сосуды с растениями были разделены на две группы: первая - растения выращивались в условиях почвенной засухи (опыт) - влажность почвы 45-50% от ППВ (предельная полевая влагоемкость),
Адрес для корреспонденции: Кобилов Юсуфджон. 734017, Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул. Карамо-ва, 27, Институт ботаники, физиологии и генетики растений АНРТ. E-mail: yusuf-kobilov@mail.ru
вторая - растения выращивались в оптимальных условиях почвенной влажности (контроль) - влажность почвы 75-80% от ППВ.
Динамику формирования площади листьев и сухую биомассу определяли по методике В.А.Кумакова [4]. УПП листа и чистую продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) определяли соответственно по методике Ю.К.Росс и А.А.Ничипорович [5,6]. ИЛП растений определялся расчётным спосо-....
Статистический анализ полученных результатов проводили по методике В.А.Доспехова [7] с
бом.
использованием программы Microsoft Excel. В таблицах приведены среднеарифметические ве, и стандартные ошибки из трёх биологических повторностей.
Результаты исследований и их обсуждение Основные параметры продуктивности растений пшеницы тесно связаны с формированием площади листьев, общей биомассы, УППЛ и ЧПФ.
В связи с этим изучение закономерностей формирования составляющих био дуктивность посевов сортов пшеницы в различных экологических стрессовых ет определенный научный и практический интере
Проведенные вегетационные опыты с сортами твёрдо
с.
тв
формированию площади листьев наблюдались заметные сортовые различия, к
растений, так и по реакции растений на условия водообеспечения.
(ч ;
цы (с
терес.
с сортами твёрдой пшеницы показали сь заметные сортовые различия, как п
скую про-представля-
(табл. 1), что по по фазам развития
Площадь листьев растений сортов
й пшени
м /расте!
Таблица 1 словиях почвенной засухи
Сорта Варианты Фазы развития растений:
трубкование колошение цветение ц/ молочно-восковая спелость
Президент контроль 61.96 88.99 99.98 80.09
опыт 58.06 56.71 54.96 50.62
Шамъ контроль 93.12 96.68 111.93 93.72
опыт 82.30 77.08 г 74.23 68.37
T.polonicum v. heidelbergi контроль 129.60 117.40 67.80 51.90
опыт 99.60 73.70 49.70 44.80
Так, у вида Т. ро1отсит максимальная листовая площадь образовалась в начальных фазах вегетации - фазе трубкования - 129.6 см2/растение. В то же время сорта Президент и Шамъ формировали максимальную листовую площадь в фазе цветения - 99.98 и 111.93 см2/растение. При этом миД А • \
нимальные величины площади листьев наблюдались у всех изученных сортов при дефиците водоснабжения в фазе молочно-восковой спелости (от 44.8 до 68.37 см2/растение). Вместе с тем сорт Шамъ во все фазы вегетации отличался более высоким и стабильным уровнем площади листьев, а вид Т. ро1отсит резким сокращением листовой площади в период формирования урожая (более чем в два раза). В условиях почвенной засухи площадь листьев у всех изученных сортов во все фазы развития по сравнению с вариантом «контроль» уменьшалась в разной степени. Это особенно четко наблюдалось в фазе трубкования, колошения и цветения.
УППЛ в варианте «контроль» у всех изученных сортов нарастала от фазы трубкования до цветения, а в фазе молочно-восковой спелости заметно снижалась (табл. 2).
Таблица 2
Удельная поверхностная плотность листьев растений сортов твердой пшеницы в условиях почвенной засухи (г/дм2)
Сорта Варианты Фазы развития
трубкование колошение цветение молочно-восковая спелость
Президент контроль 0.24 0.37 0.40 0.37
опыт 0.28 0.54 0.57 0.76
Шамъ контроль 0.20 0.32 0.41 0.32
опыт 0.25 0.49 0.56 0.64
Т.ро1отсыш V. heidelbergi контроль 0.23 0.64 0.73 0.65
опыт 0.28 0.74 080 0.86
При почвенной засухе у всех изученных сортов по сравнению с вариантом «контроль» УППЛ была выше. В целом в течение вегетации УППЛ возрастала вплоть до фазы молочно-восковой спело-
была намного вы-
истовой поверхности изученны по вариантам опыта, так и по фазам вегетации (табл. 3). Наиболее высокий уровень ИЛП наблюдался в фазе трубкования у вида Т. ро1отсиш V.
Во все фазы развития УППЛ у вида Т. ро1отсиш ше, чем у сортов Президент и Шамъ.
В условиях длительной почвенной засухи и твердой пшеницы оказался достаточно контрастным
изученных сортов
индекс лис как
\ " А ^ /
: у вида Т. ро1отсиш V.
(6.48 м2/м2), а наименьший был у сорта Президент - 3.09 м2/м2. Однако ИЛП у сортов Президент и Шамъ в условиях нормального водоснабжения в фазе колошения и цветения возрастает, а при почвенной засухе происходит постепенное снижение ИЛП у всех изученных сортов вплоть до фазы молочно-восковой спелости. Аналогичная картина наблюдалась и у Т. ро1отсиш. Следует отметить, что сорт Шамъ по сравнению с сортом Президент и видом Т. ро1отсиш отличался более высоким стабильным уровнем ИЛП в обоих вариантах опыта, то есть сорт Шамъ оказался экологически
Таблица 3
Индекслистовойпове:
хности растений (м /м ) сортов твёрдой пшеницы условиях почвенной засухи
Сорта Варианты Фазы развития растений:
трубкование колошение цветение молочно-восковая спелость
Президент контроль 3.09 4.44 4.99 4.00
опыт 2.90 2.83 2.74 2.53
Шамъ контроль 4.65 4.83 5.59 4.68
опыт 4.11 3.85 3.71 3.41
Т.ро1отсыш V. heidelbergi контроль 6.48 5.87 3.39 2.59
опыт 4.98 3.68 2.48 2.24
ЧПФ у изученных сортов в ранние периоды вегетации (всходы - трубкование, трубкование -колошение) заметно ниже, чем в последующих фазах развития (табл. 4). Вместе с тем в условиях нормального водообеспечения (вариант «контроль») уровень ЧПФ значительно выше, чем при дефиците влаги (вариант «опыт»). Однако в период генеративного развития растений (фазы колошение -цветение, цветение - молочно - восковая спелость) ЧПФ в варианте «контроль» снижается, а при почвенной засухе, наоборот, повышается.
Таблица 4
Чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) у сортов твердой пшеницы (г/м2 сутки)
Сорта Варианты Фазы развития растений:
высходы -трубкование трубкование-колошение колошение -цветение цветение -молочно-восковая спелость
Президент контроль 2.98 3.10 5.64 4.47
опыт 1.84 2.47 8.93 9.34
Шамъ контроль 2.70 3.81 6.31 5.10
опыт 1.51 2.24 7.80 8.38
T.рolonicum v. heidelbergi контроль 2.76 5.79 5.54 5.15
опыт 1.67 5.00 6.51 6.86
Такая закономерность в целом сохраняется у всех изученных сортов. Высокий уровень ЧПФ у растений при переходе в фазу генеративного развития объясняется тем, что в условиях водного дефицита эффективность работы каждой единицы листовой площади увеличивается, то есть происходит временная активизация для того, чтобы восполнить дефицит поставки ассимилятов.
Формирование биомассы растений изученных сортов в зависимости от условий водоснабжения по фазам вегетации происходит по-разному (табл. 5).
Таблица 5
пшеницы по фаза
Динамика нарастания сухой биомассы пшеницы по фазам вегетации (г/растение)
Фазы развития Президент Ша мъ T. polonicumv. heidelbergi
контроль опыт контроль опыт контроль опыт
Трубкование 0.35 0.23 0.42 0.24 0.70 0.29
Колошение 1.35 0.66 1.38 0.76 1.55 0.93
Цветение 2.00 1.07 2.31 /<1.65 2.35 1.36
Молочно-восковая спелость 2.53 S286 21 2.77 1.78
^ ч^У ч/
Так, T. рolonicum как в условиях полива, так и при засухе накапливает больше сухой биомассы, чем сорта Президент и Шамъ вплоть до фазы молочно-восковой спелости. Однако в этой фазе сорт Шамъ имел самый высокий уровень сухой биомассы.
Полученные нами данные свидетельствуют о том, что длительная почвенная засуха приводит не только к изменению темпов роста и развития, формированию листовой площади, но и существенно снижает образование общей сухой биомассы растений.
Таким образом, изученные сорта и вид твёрдой пшеницы в условиях длительной почвенной засухи характеризуются низкими значениями ИЛП и уменьшением биологической продуктивности. Сокращение листовой поверхности при почвенной засухе приводит к снижению индекса фотосинтетической продуктивности раст
Поступило 10.10.2016 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Taiz L., Zeigez F. - Plant Physiology, 2006, 764 р.
2. Абдуллаев А., Эргашев А., Джумаев Б.Б., Абдуллаев Х.А., Каримова И.А. Физиология хлопчатника в условиях стресса. - Душанбе: Дониш, 2013, 153 с.
3. Данилова Н.В. Синтез белков у двух сортов пшеницы при нормальной и повышенной температуре. - Сб. научн трудов «Фотосинтез и продуктивность растений». - Саратов, 1990, с. 58-63.
4. Кумаков В. А. Физиологические обоснования моделей сортов пшеницы. - М.: Агропромиздат, 1985, 286 с.
5. Росс Ю.К. К математическому описанию роста растений. - ДАН СССР, 1966. Т.171, №2, с. 481483.
6. Ничипорович А.А., Строганова Л.К., Чмора С.Н., Власова М.П. Фотосинтетическая деятельность растений в посевах. - М.: Изд-во АН СССР, 1961, 133 с.
7. Доспехов В.А. Методика полевого опыта. 4-е изд. Переработ. и доп. - М.: Колос, 1979, 4]
8. Кобилов Ю., Эргашев А., Абдуллаев А.А. Влияние почвенной засухи на биологическую продук-
15 с.
ючвенной засухи на биологическую прод »11, 2012, с. 902-906.
тивность сортов твердой пшеницы. - ДАН РТ, т. 55, №
Ю.Т.Кобилов, А.Эргашев, А.Абдуллаев
ШОХИСАХОИ МАХСУЛНОКИИ ФОТОСИНТЕТИКИИ РАСТАНИИ ГАНДУМ ДАР ШАРОИТИ ХУШКИИ ХОК
Институти ботаника, физиология ва генетикаи 1 Академияии лмх^оиЦумхурии Тоцикистон
Дар макола динамикаи ташаккулёбии масодати барг, мадсулнокии хушки биологй, ЗНС (зичии нисбии сатд)-и барг, ИСБ (индекси сатди барг) ва мадсулнокии холиси фотосинтези навъдои гандуми сахт дар шароити хушкии хок омухта шудааст. Натичадои ба дастомада ни-шон доданд, ки таъсири тулонии хушкии хок ба тагйирёбии чиддии индексдои мадсулнокии фотосинтетикии гандумдои намуди сахт оварда мерасонад. Калима^ои калиди: гандум, хушкии хок, масоуати барг, зичии нисбии сатуи барг, индекси сатуи барг, маусулнокии холиси фотосинте
холиси фотосинтез.
Y.Kobilov, А.Ergashev, A.
Y.Kobilov, А.Ergashev, A.Abdullaev
INDICES OF PHOTOSYNTHETIC PRODUCTIVITY OF WHEAT PLANTS
UNDER SOIL DROUGHT
institute of Botany, Plant Physiology and Genetics, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan
The effect of long-term soil drought on the dynamics formation of leaf area, dry biomass, SLW (specific leaf weight), LAI (leaf area index) and NAR (net assimilation rate) sorts and varieties of durum wheat was study. The received data shown that long-term soil drought leads to noticeable change. Key words: wheat, soil drought, leaf area, SLW, LAI, NAR.
