CC BY
10УДК 633.491:631.559.2
Э. А. Смаилов, Н. Т. Танаков
Ошский технологический университет, Ош, Кыргызская Республика
ВЛИЯНИЕ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА ФОРМИРОВАНИЕ УРОЖАЯ РАННЕГО КАРТОФЕЛЯ В УСЛОВИЯХ ЮГА КЫРГЫЗСТАНА
Целью исследования было определение оптимальных величин густоты посадки и массы посадочного клубня на основе изучения фотосинтетической деятельности растений раннего картофеля (сорта Латона) в равнинных зонах юга Кыргызстана на типичных сероземах. Изучались два фактора: 1) масса посадочного клубня: мелкие (25-50 г), средние (50-80 г), крупные (80-100 г); 2) густота посадки: 45,4; 55,4; 65,4; 75,4 тыс. клубней на 1 га. Исследования показали, что наибольшей площадью листовой поверхности обладали посевы при густоте посадки 75,4 тыс. шт./га клубней - 44,8; 46,8 и 48,2 тыс. м2/га для мелких, средних и крупных посадочных клубней соответственно. При повышении густоты посадки до 75,4 тыс. шт./га величина фотосинтетического потенциала увеличилась соответственно по вариантам до 2731, 2954 и 3349 тыс. м2-сут/га. В вариантах с меньшей густотой посадки показатели общей сухой биомассы на одно растение были выше в сравнении с загущенными посадками. При использовании мелких посадочных клубней и густоте посадки 45,4 тыс. шт./га скорость нарастания клубней составляла 36,42 г/(м2-сут), а при 75,4 тыс. шт./га - 44,85 г/(м2-сут). При посадке средних и крупных клубней скорость нарастания клубней также была высокой и составляла 41,64-47,52 и 43,38-50,02 г/(м2-сут) соответственно. Среднесуточный прирост сухой биомассы клубней и общая сухая масса раннего картофеля повышались с увеличением массы посадочного клубня и густоты посадки. В результате исследования установлено, что оптимальными массами посадочного клубня являются 50-80 и 80-100 г при густоте посадки 65,4 тыс. клубней на 1 гектар.
Ключевые слова: ранний картофель, клубень, фотосинтетическая деятельность, фотосинтез, хлорофилл, сухая масса, урожайность, масса посадочного клубня, густота посадки.
E. A. Smailov, N. T. Tanakov
Osh Technological University, Osh, Kyrgyz Republic
PHOTOSYNTHETIC ACTIVITY IMPACT ON THE YIELD OF EARLY POTATO IN THE SOUTH OF KYRGYZSTAN
The objective of the research is to determine the optimal value of plant density and the mass of planting tuber on the base of photosynthetic activity study of early potato (cultivar Latona) in the plain zones of the South Kyrgyzstan at typical sierozems. There were two factors under study: 1) mass of planting tuber: small (25-50 g), mean (50-80 g), big (80-100 g); 2) plant density: 45.4; 55.4; 65.4; 75.4 thousand tubers per hectare. The study showed that the greatest leaf area had the variants at the plant density 75.4 thousand tubers per hectare - 44.8; 46.8 and 48.2 thousand m2/ha for small, mean and big planting tubers respectively. When plant density increased up to 75.4 thousand tubers per hectare the value of photosynthetic potential enlarges by the variants up to 2731, 2954 и 3349 thousand m2-day/ha. Variants with less plant density had the greater dry mass of a plant comparing with more dense plantings. While using small tubers and plant density of 45.4 thousand tubers per hectare, the rate of tu-
ber mass increasing was 36.42 g/(m2-day), and for 75.4 thousand tubers per hectare -44.85 g/(m2-day). When mean and big tubers were planted the rate of tuber mass increasing also was high. Its values were 41.64-47.52 and 43.38-50.02 g/(m2-day) respectively. Average daily increasing of tuber dry mass and the total dry mass yield of early potato grew together with the increasing of planting tuber mass and plant density. The study results that optimal mass of planting tuber is 50-80 and 80-100 g at plant density of 65.4 thousand tubers per hectare.
Key words: early potato, tuber, photosynthetic activity, photosynthesis, chlorophyll, dry weight, yield, mass of planting tuber, planting density.
Введение. Фотосинтезирующая деятельность растений является главным звеном в формировании высокого урожая сельскохозяйственных культур. В фотосинтетической деятельности растений величина ассимилирующей поверхности играет главную роль.
Основные принципы и положения современной теории продуктивности отражены в фундаментальных работах многих ученых, которые считают, что следует создавать посевы, обеспечивающие наиболее эффективное усвоение энергии фотосинтетической активной радиации (ФАР). Однако усвоение ФАР является наиболее трудно регулируемым процессом [1, 2].
Фактическое использование поглощаемой и особенно падающей на посевы энергии в среднем составляет 0,5-1,5 %. Для повышения коэффициента использования солнечной радиации на фотосинтез необходимо активизировать этот процесс подбором сортов и растений с высокой интенсивностью фотосинтеза, улучшением уровня минерального питания, влагообеспеченности, обеспечения посевов углекислотой и др., изменением структуры посева [3].
Фотосинтезирующая поверхность посевов прежде всего определяется площадью листьев, которые являются основным органом фотосинтеза. Листья усваивают 80-90 % всей поглощаемой посевом солнечной радиации и 60-95 % органического вещества, создаваемого в процессе фотосинтеза [4].
Материалы и методы. В 2011-2013 гг. полевые опыты проводились на сельскохозяйственных испытательных полях Ошского технологического университета в селе Кыргыз-Ата Ноокатского района Ошской области Кыргызской Республики.
Метеорологические условия в годы проведения опытов были типичными для южных регионов Кыргызстана, однако наблюдались и некоторые отклонения. Климат зоны умеренно континентальный, жаркий, с недостаточным увлажнением. Сумма активных температур - 2800-3580 °С. За вегетационный период среднем в 2013 году выпало около 263 мм осадков, в 2011 году - 365 мм, в 2012 году - 478 мм. Среднесуточная температура января - минус 5,6 °С, июля - плюс 29,3 °С. Максимум температур воздуха достигал плюс 42 °С.
Почва опытных участков - серозем типичный легкосуглинистого гранулометрического состава. Глубина пахотного горизонта 22-24 см, содержание гумуса 2,0-2,3 %, легкогидролизуемого азота (по Тюрину) -110-125 мг/кг, подвижного фосфора (по Кирсанову) - 120-90 мг/кг почвы, обменного калия (по Масловой) - 98-150 мг/кг почвы, рН (солевой вытяжки) - 5,8-7,1. Почвенные анализы выполнены согласно «Агрохимическим методам исследования почв» и «Руководству по химическому анализу почв» [5, 6].
Целью исследования было определение оптимальных величин массы посадочного клубня и густоты посадки на основе изучения фотосинтетической деятельности растений раннего картофеля в условиях юга Кыргызстана.
Схема опыта предусматривала изучение двух факторов. Фактор А (масса посадочного клубня) имел три градации: 25-50 г (мелкие клубни), 50-80 г (средние клубни), 80-100 г (крупные клубни). Фактор В (густота посадки) имел четыре градации: 45,4; 55,4; 65,4; 75,4 тыс. клубней на 1 га.
В полевых опытах делянки были размещены в трехкратной повтор-ности. Общая площадь делянки составляла 70 м2, учетной - 52 м2. Предшественником картофеля во все годы исследований была кукуруза. Во все годы исследования посадку проводили в первой декаде марта. В опытах использовали сорт Латона.
Фенологические наблюдения за ростом и развитием растений производились согласно «Методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур» [7].
Учет динамики листовой поверхности производился методом высечек. Чистая продуктивность фотосинтеза определялась по формуле Кидда, Веста и Бриггса. Расчет листового фотосинтетического потенциала осуществлялся по методике А. А. Ничипоровича и др. [8].
Содержание хлорофилла определялось по методике С. С. Баслав-ской, О. М. Трубецковой [9].
Результаты и обсуждение. Согласно проведенным исследованиям интенсивный рост ботвы и величины листовой поверхности происходил до фазы цветения и в дальнейшем темпы прироста значительно снижались. Однако рост ботвы и величины листовой поверхности продолжался до конца фазы цветения, когда листовая поверхность достигала максимальной величины. В дальнейшем, как показали опыты, происходило постепенное уменьшение общей площади листьев. Следует особенно отметить интенсивное уменьшение на загущенных посадках. По мнениям авторов, это было связано с тем, что при достижении значительной суммарной площади листьев в посевах наблюдалось затенение нижних ярусов (рисунок 1).
По мере повышения густоты посадки наблюдалось снижение величины листовой поверхности отдельных побегов. Наибольшей площадью листовой поверхности обладали посевы при густоте посадки 75,4 тыс. шт./га клубней - 44,8; 46,8 и 48,2 тыс. м /га. Во все годы исследований в фазу цветения растения от крупных клубней имели максимальную величину листовой поверхности - 48,2 тыс. м /га. При посадке мелких и средних клубней эти показатели равнялись 44,8 и 46,8 тыс. м /га.
Во все годы проведения опытов в зависимости от массы посадочного клубня загущение посадок приводило к увеличению величины фотосинте-
тического потенциала (ФП). Аналогичная тенденция отмечена и при подсчете суммы ФП за вегетацию (таблица 1).
50,0 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0
45,4 55,4 65,4 75,4
Масса посадочного клубня 25-50 г
45,4 55,4 65,4 75,4
Масса посадочного клубня 50 - 80 г
45,4 55,4 65,4 75,4
Масса посадочного клубня 80 -100 г
Всходы
10,7
11,9
12,6
13,9
11,9
12,3
13,6
13,8
13,6
14,7
16,3
18,6
У Бутонизация
28,4
30,5
33,1
36,8
29,3
31,0
33,8
38,7
31,0
33,0
37,1
41,9
Цветение
31,0
35,2
39,7
44,8
32,1
36,6
41,4
46,8
33,9
37,4
43,4
48,2
Нач. отм. ботвы
29,6
33,6
38,2
43,3
31,0
35,1
35,8
44,9
32,5
35,9
40,2
46,8
Передуборкой
25,6
28,1
31,1
35,0
28,0
29,7
32,7
37,1
29,3
31,0
33,8
37,7
Рисунок 1 - Площадь листовой поверхности посадок раннего картофеля сорта Латона в зависимости от массы посадочного клубня и густоты посадки, тыс. м /га (2011-2013 гг.)
Таблица 1 - Фотосинтетический потенциал посадок раннего картофеля сорта Латона в зависимости от массы посадочного клубня и густоты посадки (2011-2013 гг.)
_В тыс. м •сут/га
Масса по- Густота Всходы - Бутони- Цветение - Начало отми- Сумма за
садочного посадки, бутони- зация - начало отми- рания ботвы - вегета-
клубня, г тыс. шт./га зация цветение рания ботвы уборка цию
25-50 45,4 388 267 388 829 1872
55,4 411 303 458 909 2082
65,4 453 320 556 1002 2331
75,4 508 360 711 1151 2731
50-80 45,4 333 242 690 1019 2284
55,4 359 278 556 1063 2256
65,4 369 258 726 1150 2502
75,4 410 320 909 1315 2954
80-100 45,4 430 337 595 1024 2386
55,4 463 349 658 1117 2586
65,4 468 359 825 1251 2903
75,4 499 426 1009 1415 3349
Сумма ФП за вегетацию при густоте посадки 45,4 тыс. шт./га и использовании мелких клубней составила 1872 тыс. м2-сут/га, при использовании средних и крупных клубней - 2284 и 2386 тыс. м2-сут/га соответственно, а при повышении густоты посадки до 75,4 тыс. шт./га эта величина
2
увеличилась и составила 2731, 2954 и 3349 тыс. м •сут/га соответственно.
В начале вегетационного периода растения раннего картофеля накапливали сухую массу в основном за счет надземной массы. В данный период образованные в процессе фотосинтеза пластические вещества расходовались на рост и развитие отдельных органов растения. В период клуб-необразования растения накапливали сухую массу и сосредоточивали ее в основном продукте (рисунок 2).
Рисунок 2 - Динамика накопления массы клубней раннего картофеля сорта Латона в зависимости от массы посадочного клубня и густоты посадки, г/куст (2011-2013 гг.)
В данном исследовании наблюдалось интенсивное увеличение общей сухой массы растений раннего картофеля до самой уборки. Следует отметить наиболее интенсивное увеличение общей сухой массы во второй половине вегетационного периода и при посадке средних и крупных клубней (рисунок 3).
В вариантах с меньшей густотой посадки показатели общей сухой биомассы на одно растение были выше в сравнении с вариантами загущенной посадки, но в пересчете на единицу площади была выявлена обратная картина во всех вариантах массы посадочного клубня.
1200
1000 1 -
800 | д 1 N 1 = 1 1 д щ
600 400 200 0 1 1 1 1 1 1 | 1 1 I и 1
Р I ■ : р ■ к~ р Р Р Г Р р р 1
45,4 55,4 65,4 75,4 45,4 55,4 65,4 75,' 1 45,4 55,4 65,4 75,4
Масса посадочного клубня 25-50г Масса посадочного клубня 50- 80г Масса посадочного клубня 80-100 г
Н Всходы 51 56 59 68 59 66 71 83 63 72 78 85
у Бутонизация 272 307 341 400 276 309 363 415 > 286 317 371 425
у Цветение 398 448 501 577 465 477 537 61С ) 476 489 548 620
ИНачало отмирание ботвы 523 553 613 718 552 605 669 71; ' 572 627 650 794
вперед уборкой 673 737 821 853 793 862 951 102 5 894 957 976 1095
Рисунок 3 - Динамика накопления общей сухой массы растений раннего картофеля сорта Латона в зависимости от массы посадочного клубня и густоты посадки, г/м2 (2011-2013 гг.)
Величина чистой продуктивности фотосинтеза (ЧПФ) в начале вегетационного периода во всех вариантах опыта была идентична. При посадке мелких клубней эта величина составляла от 4,3 до 5,1 г/(м •сут), при посадке средних клубней - от 5,1 до 6,6 г/(м •сут) и при посадке крупных клубней - от 5,4 до 6,8 г/(м •сут) (рисунок 4).
Однако перед уборкой наблюдалась определенная закономерность: в некоторых вариантах опыта показатели чистой продуктивности фотосинтеза при больших площадях питания растений были выше. Это было связано с хорошим освещением и медленным снижением величины листовой поверхности.
Средняя величина чистой продуктивности фотосинтеза за вегетационный период при массе посадочного клубня 25-50 г в зависимости от густоты посадки составляла от 3,2 до 3,5 г/(м2-сут), при массе посадочного клубня 50-80 г - от 4,1 до 4,4 г/(м •сут) и при массе посадочного клубня 80-100 г - от 4,3 до 4,6 г/(м2-сут).
По мере повышения густоты посадки наблюдалось увеличение скорости нарастания клубней в зависимости от массы посадочного клубня. При использовании мелких клубней и густоте посадки 45,4 тыс. шт./га
скорость нарастания клубней составляла 36,42 г/(м •сут), а при густоте 75,4 тыс. шт./га - 44,85 г/(м •сут). При посадке клубней средней и крупной массы эти показатели были выше и составили 41,64-47,52 и 43,38-50,02 г/(м •сут)
соответственно (таблица 2).
7 6 5 4
3 2 1 О
Всходы -бутонизация Бутонизация -цветение Уборка Средняя за вегетацию
В 1.45,4- (25-50 г) 4,3 3,8 1,7 3,2
В 2. 55,4- (25-50 г) 4,6 3,6 1,8 3,3
В 3.65,4- (25-50 г) 4,7 3,9 1,9 3,5
В 4. 75,4- (25-50 г) 5,1 4,1 1,1 3,4
В 5. 45,4-(50-80 г) 5,1 4,6 2,4 4,1
В 6. 55,4- (50-80 г) 5,3 4,5 2,3 4,1
В 7. 65,4 -(50-80 г) 6,2 4,9 2,2 4,4
В 8. 75,4-(50-80 г) 6,6 4,7 1,8 4,3
В 9. 45,4- (80- 100 г) 5,4 4,9 2,6 4,3
В 10.55,4- (80- 100 г) 5,8 5,1 2,4 4,4
В 11.65,4- (80-100 г) 6,4 5,2 2,1 4,5
В 12.75,4- (80- 100г) 6,8 5,3 1,9 4,6
Рисунок 4 - Динамика чистой продуктивности фотосинтеза посадок раннего картофеля сорта Латона в зависимости от массы посадочного клубня и густоты посадки, г/(м •сут) (2011-2013 гг.)
Таблица 2 - Элементы продуктивности посева раннего картофеля
сорта Латона в зависимости от массы посадочного клубня и густоты посадки (2011-2013 гг.)
Масса Густота Урожай- Среднесуточ- Скорость Коэффициент
посадочного клубня, г посадки, тыс. шт./га ность сухой биомассы, т/га ный прирост сухой биомассы, кг/га нарастания клубней, г/(м2-сут) использования ФАР, %
1 2 3 4 5 6
25-50 45,4 6,135 75,48 36,42 1,52
55,4 6,764 83,12 40,13 1,66
65,4 7,675 94,42 43,64 1,86
75,4 7,926 98,21 44,85 2,01
Продолжение таблицы 2
1 2 3 4 5 6
50-80 45,4 7,326 89,56 41,64 1,79
55,4 8,146 98,28 44,21 1,98
65,4 8,942 108,89 47,31 2,05
75,4 9,623 116,46 47,52 2,23
80-100 45,4 8,142 96,18 43,38 1,86
55,4 9,356 109,76 46,42 2,05
65,4 9,986 121,44 49,82 2,24
75,4 10,235 128,89 50,02 2,43
Среднесуточный прирост сухой биомассы клубней и общая сухая масса повышались с увеличением массы посадочного клубня и густоты посадки раннего картофеля. Исходя из этого наблюдалось повышение коэффициента использования ФАР с увеличением числа растений на единицу площади.
Выводы. При проведении исследований было выявлено, что продуктивность раннего картофеля значительно зависит от массы посадочного клубня и густоты посадки. Выявлены оптимальные густота посадки -65,4 тыс. шт./га - и массы посадочного клубня - 50-80 и 80-100 г. В этих вариантах наблюдались высокие показатели фотосинтетического потенциала, накопления общей сухой массы, чистой продуктивности фотосинтеза посадок раннего картофеля. Среднесуточный прирост сухой биомассы клубней и общая сухая масса повышались с увеличением массы посадочного клубня и густоты посадки раннего картофеля.
Список использованных источников
1 Ничипорович, А. А. Основы фотосинтетической продуктивности растений / А. А. Ничипорович // Современные проблемы фотосинтеза. - М.: Изд-во МГУ, 1973. -С. 17-43.
2 Ничипорович, А. А. Физиология фотосинтеза и продуктивность растений / А. А. Ничипорович // Физиология фотосинтеза. - М.: Наука, 1982. - С. 7-33.
3 Ничипорович, А. А. Свет в фотосинтезе и продуктивности растений / А. А. Ничипорович // Физиология растений. - 1987. - Т. 34. - Вып. 4. - С. 628-635.
4 Ничипорович, А. А. Фотосинтетическая деятельность растений как основа их продуктивности в биосфере и земледелии / А. А. Ничипорович // Фотосинтез и продукционный процесс. - М.: Наука, 1988. - С. 5-18.
5 Агрохимические методы исследования почв / А. М. Александрова, Д. Л. Аски-нази, Н. П. Бельчикова, И. Г. Важенин, К. В. Веригина [и др.]; под ред. А. В. Соколова. - М.: Наука, 1975. - 656 с.
6 Аринушкина, Е. В. Руководство по химическому анализу почв / Е. В. Аринуш-кина. - М.: Изд-во МГУ, 1970. - 487 с.
7 Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. -М.: Колос, 1971. - Вып. 2. - 189 с.
8 Ничипорович, A. A. Фотосинтетическая деятельность растений в посевах (методы и задачи учета в связи с формированием урожаев) / A. A. Ничипорович, Л. E. Строганова, С. Н. Чмора. - М.: Изд-во АН СССР, 1961. - 133 с.
9 Баславская, С. С. Практикум по физиологии растений / С. С. Баславская, О. М. Трубецкова. - М.: МГУ, 1964. - 198 с._
Смаилов Эльтар Абламетович - доктор сельскохозяйственных наук, профессор, профессор кафедры «Технология производства пищевых и сельскохозяйственных продуктов», Ошский технологический университет, Ош, Кыргызская Республика. Контактный телефон: (+996) 55 958-27-00. E-mail: eltar.smailov@mail.ru
Smailov Eltar Ablametovich - Doctor of Agricultural Sciences, Professor, Professor of the
Chair "Technology of Production of Food and Agricultural Products", Osh Technological
University, Osh, Kyrgyz Republic.
Contact telephone number: (+996) 55 958-27-00.
E-mail: eltar.smailov@mail.ru
Танаков Нурланбек Токтогулович - кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, доцент кафедры «Технология производства пищевых и сельскохозяйственных продуктов», Ошский технологический университет, Ош, Кыргызская Республика. Контактный телефон: (+996) 55 958-27-00, 77 958-27-00. E-mail: ntanakov@bk.ru
Tanakov Nurlanbek Toktogulovich - Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Chair "Technology of Production of Food and Agricultural Products", Osh Technological University, Osh, Kyrgyz Republic. Contact telephone number: (+996) 55 958-27-00, 77 958-27-00. E-mail: ntanakov@bk.ru
