CC BY
38
в/
ПОЛЕВОДСТВО И ЛУГОВОДСТВО
doi: 10.24411/0044-3913-2021-10302 УДК 633.11«324»:631.559 (470.630)
Влияние пигментной системы растений различных сортов на продуктивность озимой пшеницы, возделываемой по технологии No-till
N О N СО
Ш
S ^
ф
и
ш ^
2
ш м
А. Н. ЕСАУЛКО, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Е. В. ПИСЬМЕННАЯ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
М. Ю. АЗАРОВА, аспирант (e-mail: [email protected])
Ставропольский государственный аграрный университет, пер. Зоотехнический, 12, Ставрополь, 355017, Российская Федерация
Исследования проводили в2018-2020гг. в засушливой зоне Ставрополья с целью определения влияния пигментной системы растений различных сортов озимой пшеницы на продуктивность. Почва - темно-каштановая. Предшественники (подсолнечник, нут) и сорта озимой пшеницы Зустрич (St.), Багира и Баграт возделывали по технологии No-till. Определение пигментного комплекса выполняли по методике Я. И. Милаевой и Н. П. Примак. Накопление хлорофилла а (С) и хлорофилла b (СJ в растениях по всем сортам и предшественникам с фазы кущения до трубкования увеличивалось в 0,4...1,6 и 1,07...1,2 раза соответственно, с фазы трубкования к колошению - уменьшалось в 0,9.1,06 и 0,6.0,8 раза. В 2018-2020 г. в общем фонде хлорофилла превалировал Са, соотношение С находилось в 2018 г. в пределах 0,99.2,077, в 2019 г. - 1,01.1,83, в 2020 г. - 1,06.1,84 и варьировало по сортам от 1,00 и до 2,04. Отмечали увеличение содержания карати-ноидов (Саар) в растениях по всем сортам и предшественникам с фазы кущения до трубкования в 1,7.3,0 раза и уменьшения к фазе колошения в 0,94.2,0 раз. В фазе колошения С в 2019 г. и 2020 г. была
кар
выше, чем в 2018 г., на 0,74 мг/л. В эти годы структурные и функциональные изменения
фотосинтетического аппарата растений, связанные с погодными условиями, отрицательно сказались на продуктивности посевов (по подсолнечнику она снизилась в 1,5 раза, по нуту - в 1,4 раза). Урожайность озимой пшеницы по предшественнику подсолнечник составила 2,78.4,71 т/га, нуту -3,26.4,35 т/га. Сбор зерна сорта Багира был ниже, чем у стандарта, соответственно на 0,24 т/га и 0,71 т/га.
Ключевые слова: озимая пшеница (Triticum aestivum L.), хлорофилл, кароти-ноиды, продуктивность, технология No-till.
Для цитирования: Есаулко А. Н., Письменная Е. В., Азарова М. Ю. Влияние пигментной системы растений различных сортов на продуктивность озимой пшеницы, возделываемой по технологии No-till // Земледелие. 2021. № 3. С. 10-15. doi: 10.24411/0044-3913-2021-10302.
Указом Президента РФ № 350 от 21.07.2016 «О мерах по реализации государственной научно-технической политики в интересах развития сельского хозяйства» определена необходимость разработки и реализации комплекса мер, направленных на создание и освоение до 2026 г конкурентоспособных отечественных технологий, основанных на новейших достижениях науки и обеспечивающих производство высококачественной сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия. В Доктрине продовольственной безопасности Российской Федерации отмечено, что продовольственная безопасность страны - одно из главных направлений обеспечения национальной безопасности, которое должно концентрироваться на природоподобных агротех-
нологиях (система нулевой обработки почвы или No-till).
В современном аграрном производстве Ставропольского края основная товарная культура - озимая пшеница, занимающая 75 % посевной площади всех зерновых и зернобобовых. Ее урожайность составляет 2,24...3,95 т/га, а около 45 % общего производства приходится на полузасушливые зоны, где из 158 лет наблюдения (18612019 гг.) засушливыми оказались 43 %, что определяет высокую природно-климатическую зависимость зернового хозяйства региона. Поэтому климатические изменения - один из основных современных вызовов, который ставит под угрозу не только производство сельскохозяйственной продукции, но и продуктивность возделываемых озимых зерновых [1].
Продукционная способность растений озимой пшеницы напрямую зависит от фотосинтеза [2]. Поэтому регуляция процессов биосинтеза пигментного комплекса в онтогенезе и при адаптации к изменяющимся условиям среды жизненно важна для роста и развития растений [3]. У стрессированных засухой растений зерновых культур изменяется спектральный состав отраженного света, уровень и количественное соотношение защитных веществ вторичного обмена [4, 5, 6]. Снижение соотношения хлорофиллов может свидетельствовать о повышении адаптивного потенциала в условиях стресса и служить показателем устойчивости растений [7].
Цель исследования - определение влияния пигментной системы растений различных сортов на продуктивность озимой пшеницы, возделываемой по технологии No-till, в засушливых условиях Ставрополья.
Работу выполняли в 2018-2020 гг. в стационарном многофакторном опыте, заложенном на территории агропредприятия АО «Агрохлебопродукт». Почвенный покров представлен преимущественно темно-каштановыми карбонатными тяжелосуглинистыми почвами. Почва опытного участка характеризуется низким содержанием гумуса
1. Метеоусловия в период проведения исследований
Показатель Год Месяц Средне-
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII годовые
Температура, °С Осадки, мм 2018 -4,4 26 -3,6 21 1,4 26 9,1 30 16,3 47 20,7 64 24 51 22,9 43 17,1 34 10,1 30 3,2 30 -1,9 26 9,6 35,7
Температура, °С 2019 -3,9 -3,1 2,8 10,1 16,1 20,1 21,3 22,4 18,7 10,5 4,9 0,8 10,1
Осадки, мм 16 9 40 28 51 19 142 0 45 40 24 37 37,6
Температура, °С Осадки, мм 2020 5,6 15,8 1,3 9,2 7,5 10,0 9,8 8,2 18,2 17,0 20,2 34,6 22,7 10 24,3 0 20,1 0 10,9 34 5,6 19 1,1 15 12.3 14.4
(по Тюрину в модификации ЦИНАО, ГОСТ 26213-91) - 2,61.. .2,70 %, высоким подвижных соединений фосфора и калия (по Мачигину в модификации ЦИНАО, ГОСТ 26205-91) - 33,2.37,0 и 364,5.420,3 мг/кг соответственно. Реакция почвенного раствора (рНвод) в верхних горизонтах почвы - щелочная в пределах от 7,7 до 7,9 ед.
Предшественники и сорта озимой пшеницы возделывали по технологии N0-1111.
В засушливой зоне среднегодовая температура воздуха составляла в 2018 г - 9,6 °С, в 2019 г - 10,1 °С, в 2020 г - 14,4 °С. Среднегодовая сумма осадков в 2018 г - 35,7 мм, 2019 г - 37,6 мм, 2020 г. - 29,2 мм. В целом за рассматриваемый период осадки имели тенденцию к снижению, а температура - к росту (табл. 1). ГТК составлял 0,5.0,7.
В 2019 г. и 2020 г. отмечали засушливые явления и «захват» растений, вызванный засухой. Количество осадков и влагообеспеченность растений уменьшались во второй половине вегетации озимой пшеницы.
Площадь учетной делянки -500 м2. Повторность опыта - 3-х кратная. Технология возделывания предусматривала проведение следующих технологических операций: предпосевная обработка гербицидом (Спрут Экстра) - 2 л/га; внесение предпосевного удобрения (амософос, ^2Р52) -
100 кг/га; посев с нормой 5 млн шт./га; ранневесенняя подкормка (аммиачная селитра, N35) - 100 кг/га; листовая подкормка (КАС, N32) - 100 кг/га; гербицидная обработка (Балерина) -0,4 л/га; первая фунгицидная обработка (Альтосупер) - 0,5 л/га; вторая фунгицидная обработка (Колосаль Про) - 0,4 л/га; уборка.
В опыте изучали следующие факторы:
сорта озимой пшеницы (фактор А) -Зустрич (st.), Багира, Баграт;
предшественники (фактор B) - подсолнечник и нут;
генеративная фаза развития культуры (фактор С) - кущение, трубкование, колошение.
Содержание хлорофилла и ка-ротиноидов у растений озимой пшеницы определяли по методике Я. И. Милаевой и Н. П. Примак (Милае-ва Я. И., Примак И. П. Сравнительное определение количества пигментов в листьях кукурузы н табака ускоренным методом//Селекция и семеноводство. Киев. 1969. Вып. 12. С. 69-72). Оптическую плотность раствора измеряли на спектрофотометре при двух длинах волн 665 и 649 нм. Количество хлорофилла а и b (Са и Сь) рассчитывали по уравнению Винтерманса и Де Мотса (Wintermans J.E.G., De Mots A. Spectrophotometry Characteristics of Chlorophyll a and b and Their Phaeophytins in Ethanol//Biochimica et Biophysica Acta.
1965. Vol. 109. P. 448-453), концентрацию пигментов группы каротиноидов (Скар) - по формуле Веттштейна (Von Wettstein D. Chlorophyll letale and der sub-mikroskopishe formweschselder plastiden // Experimental cell Research. 1957. Vol. 12. P. 427-430).
Математическую обработку результатов выполняли методом трехфактор-ного дисперсионного анализа.
Во все годы исследования от фазы кущения до фазы колошения отмечали уменьшение накопления Са в 1,25 раза, Сь - в 1,31 раз. По подсолнечнику снижение Са было менее выражено, чем по нуту (в 1,02 раза), одновременно увеличение Сь по нуту происходило сильнее, чем по подсолнечнику (в 1,17 раза).
В 2018 г в фазе кущения содержание Са и Сь у стандарта Зустрич по предшественнику подсолнечник составило 15,24 и 14,97 мг/л, по нуту -15,96 и 15,41 мг/л соответственно, к фазе колошения величины этих показателей снизились на 14,17 % и 38,81 %; 13,65 % и 38,54 % соответственно (табл. 2). У других испытуемых сортов это уменьшение было выражено меньше и составило по нуту у сорта Багира 23,57 % и 27,52 %, Баграт - 19,48 % и 31,00 %; по подсолнечнику 22,27 % и 24,32 %; 25,42 % и 26,09 % соответственно. Все отмеченные изменения содержания этих пигментов в растениях в разные
2. Влияние различных сортов, возделываемых по технологии Мо-Ш, на накопление Са и Сь и их соотношение
в растениях озимой пшеницы (2018 г.), мг/л
Сорт (фактор А) Вегетативная часть (фактор В) Фаза развития (фактор С)
кущение трубкование колошение
С а Сь Са/Ь С а СЬ Са/Ь С а СЬ Са/Ь
Зустрич колос Предшественник подсолнечник 6,55 3,97 1,65
(St.) листья 15,24 14,97 1,02 15,95 16,04 0,99 15,10 14,53 1,04
стебли - - - 18,11 13,39 1,75 17,58 8,98 1,96
растение 15,24 14,97 1,02 17,03 15,06 1,13 13,08 9,16 1,43
Багира колос - - - - - - 8,91 4,71 1,89
листья 17,99 9,21 1,95 18,96 9,80 1,93 17,64 8,52 2,07
стебли - - - 17,14 9,00 1,90 15,35 7,70 1,99
растение 17,96 9,21 1,95 18,05 9,40 1,92 13,96 6,97 2,00
Баграт колос - - - - - - 9,14 4,63 1,97
листья 19,00 9,81 1,94 20,04 11,23 1,78 15,77 8,08 1,96
стебли - - - 18,71 9,36 1,99 13,60 7,04 1,94
растение 19,00 9,81 1,94 19,37 10,29 1,88 14,17 7,25 1,95
среднее 17,4 11,33 1,64 18,15 11,58 1,64 13,74 7,79 1,79
НСР05 фактор А =0,3; НСР05 фактор В = 0,9; НСР05 фактор С = 0,6 НСР05 взаимодействие АВ = 0,01; НСР05 взаимодействие ВС = 0,03; НСР05 взаимодействие АС = 0,06
Предшественник нут
Зустрич колос - - - - - - 7,18 4,00 1,79
(St.) листья 15,96 15,41 1,04 15,71 16,58 1,01 15,76 15,04 1,05
стебли - - - 18,99 14,55 1,99 18,41 9,38 1,96
растение 15,96 15,41 1,04 17,35 15,56 1,11 13,78 9,47 1,46
Багира колос - - - - - - 8,65 4,10 2,11
листья 18,54 9,81 1,89 19,71 10,24 1,92 15,06 7,68 2,01
стебли - - - 17,37 9,15 1,89 13,62 7,26 1,92
растение 18,54 9,81 1,89 18,59 9,99 1,86 14,17 7,11 1,99
Баграт колос - - - - - - 9,74 5,80 1,68
листья 18,93 10,4 1,82 20,63 12,03 1,71 16,02 8,23 1,84
стебли - - - 18,34 9,81 1,87 15,32 7,51 1,96
растение 18,93 10,4 1,82 19,49 10,92 1,78 15,06 7,98 1,89
среднее 17,81 11,87 1,58 18,48 12,16 1,58 14,34 8,19 1,78
НСР05 фактор А = 0,2; НСР05 фактор В = 0,4; НСР05 фактор С = 0,4 НСР05 взаимодействие АВ = 0,06; НСР05 взаимодействие ВС = 0,03; НСР05 взаимодействие АС = 0,1
СО (D 3 ü
(D
д
(D
5
(D
Ы
О м
3. Влияние различных сортов, возделываемых по технологии No-till, на накопление Са и Cb и их соотношение
в растениях озимой пшеницы (2019 г.), мг/л
Сорт Вегетативная Фаза развития (фактор С)
кущение трубкование колошение
(фактор А) часть (фактор В) С а Сь С/ь С а Сь Са/Ь С а Сь Са/Ь
Зустрич колос Предшественник - подсолнечник 9,48 5,73 1,62
(St.) листья 17,15 16,98 1,01 18,95 18,23 1,11 16,02 15,54 1,03
стебли - - - 17,90 16,31 1,45 18,01 11,95 1,51
растение 17,15 16,98 1,01 18,42 17,27 1,26 14,84 11,07 1,34
Багира колос - - - - - - 8,93 5,96 1,49
листья 12,14 11,25 1,08 20,54 13,27 1,55 15,97 10,11 1,68
стебли - - - 18,01 11,69 1,54 11,46 6,42 1,64
растение 12,14 11,25 1,08 19,28 12,48 1,55 13,12 8,49 1,47
Баграт колос - - - - - - 9,15 6,84 1,34
листья 19,83 12,48 1,59 21,10 14,56 1,45 18,88 12,28 1,46
стебли - - - 19,83 12,13 1,63 6,05 9,84 1,02
растение 19,83 12,48 1,59 20,46 13,34 1,53 12,96 9,72 1,33
среднее 16,37 13,57 1,23 19,39 14,36 1,45 13,64 9,76 1,38
НСР05 фактор А = 0,14; НСР05 фактор В = 0,5; НСР05 фактор С = 0,5 НСР05 взаимодействие АВ = 0,3; НСР05 взаимодействие ВС = 0,1; НСР05 взаимодействие АС = 0,14
Предшественник - нут
Зустрич колос - - - - - - 8,94 6,64 1,35
(St.) листья 16,23 16,18 1,00 20,59 19,23 1,07 17,86 16,33 1,09
стебли - - - 16,47 10,46 1,57 17,63 12,54 1,41
растение 16,23 16,18 1,00 18,53 16,85 1,09 14,47 11,50 1,26
Багира колос - - - - - - 9,23 7,16 1,29
листья 19,03 10,56 1,83 20,59 12,41 1,39 16,99 13,25 1,28
стебли - - - 18,17 10,28 1,77 14,15 12,62 1,36
растение 19,03 10,56 1,83 19,38 11,34 1,71 15,12 13,01 1,16
Баграт колос - - - - - - 9,65 7,84 1,23
листья 20,06 12,30 1,63 21,56 13,14 1,64 18,87 14,01 1,29
стебли - - - 19,23 13,46 1,42 10,26 11,00 1,02
растение 20,06 12,30 1,63 20,39 13,30 1,53 14,59 12,25 1,19
среднее 18,44 13,01 1,49 19,43 13,83 1,44 14,73 12,25 1,20
НСР05 фактор А = 0,05; НСР05 фактор В = 0,12; НСР05 фактор С = 0,3 НСР05 взаимодействие АВ = 0,2; НСР05 взаимодействие ВС = 0,07; НСР05 взаимодействие АС = 0,09
фазы вегетации были статистически значимы на уровне р<0,05.
С фазы кущения до фазы трубкова-ния концентрация Са и Сь в растениях увеличивалась на 4,03 % и 2,32 % соответственно, что, прежде всего, связано с водным стрессом и угнетением фотосинтетической функции. Значительный рост величины этого показателя отмечали у всех сортов по всем предшественникам. Он варьировал для Са от 17,40 мг/л до 18,48 мг/л, для Сь - от 11,33 мг/л до 12,16 мг/л. Самое высокое увеличение содержания этих пигментов с фазы кущения до фазы трубкования наблюдали у всех сортов по предшественнику подсолнечник (Зустрич - на 1,74 % и 0,6 %, Багира -на 0,5 % и 2,06 %, Баграт - на 1,94 % и 4,89 % соответственно).
В этом году динамика изменения содержания Са и Сь в листьях и стеблях от фазы кущения до фазы колошения имела ту же направленность, что и для всего растения. Уменьшение содержания в листьях Са и Сь по пред-¿^ шественнику подсолнечник у сорта о Зустрич составляло 0,92 % и 2,93 %, со Багира - 1,94 % и 7,49 %, Баграт -^ 1,70 % и 1,76 % соответственно, по 0) нуту -1,25 % и 2,4 %; 1,87 % и 2,17 %; | 2,04 % и 2,37 %.
Соотношение Са к Сь уменьшалось ® от фазы кущения до трубкования по 5 подсолнечнику - у стандарта на 2,94 %, $ сорта Багира - на 1,53 %, Баграт - на
3,09 % и увеличивалось к фазе колошения - на 2,65 %, 0,04 % и 3,72 % соответственно, по нуту изменения происходили в аналогичном направлении - у сорта Зустрич на 6,7 % и 3,15 %, Багира - на 1,58 % и 6,98 % и Баграт -на 2,19 % и 6,17 % соответственно.
В общем фонде хлорофилла превалировал Са, соотношения Са/Ь находилось в пределах 0,99...2,07. По данным некоторых исследователей [8], которые совпадают с нашими результатами, в фазе колошения пшеницы на долю колосьев приходится в среднем 30 % фотосинтеза целого растения, на более поздних этапах развития величина этого показателя может достигать 50.60 %. Роль фотосинтеза колоса повышается в условиях засухи и недостаточного снабжения минеральным питанием.
Наши данные подтверждают сведения других авторов [9] о вкладе нелистовых хлорофиллоносных органов в общую продуктивность фотосинтеза. За период вегетации озимой пшеницы он составлял 31.38 %. Участие нелистовых зеленых органов в формировании урожая возрастало в неблагоприятных условиях, особенно при засухе. При водном дефиците их роль возрастает, так как эти органы меньше перегреваются.
Поскольку метеоусловия 2019 и 2020 гг. имели схожие характеристики, рассмотрим их в комплексе (табл. 3 и
4). На фоне засухи содержание Са и Сь при посеве по подсолнечнику в среднем в фазе кущения составляло 16,61 и 13,59 мг/л, в фазе трубкования - 19,49 и 14,58 мг/л, колошения - 13,61 и 9,72 мг/л соответственно; по нуту - 18,82 и 13,05 мг/л; 19,77 и 13,79 мг/л; 14,43 и 12,02 мг/л соответственно.
С фазы кущения до фазы трубкования концентрация Са и Сь в растениях увеличивалась в 2019 г. по подсолнечнику на 18,44 % и 5,82 %, по нуту - на 5,36 и 6,30 %, в 2020 г. - на 16,32 и 8,66 %; 4,73 и 4,88 % соответственно. С фазы трубкования до фазы колошения содержание Са и Сь в растениях в 2019 г уменьшалось по подсолнечнику на 29,65 и 32,03 %, по нуту - на 24,18 и 11,42 %, в 2020 г - на 30,71 и 34,52 %; 29,77 и 14,25 % соответственно. Наибольшие величины этих показателей отмечены у всех сортов по подсолнечнику.
В 2019 г с фазы кущения до фазы колошения в листьях происходило уменьшение концентрации Са и Сь по подсолнечнику у сорта Зустрич соответственно на 6,58 и 8,48 %, Багира -на 3,15 и 10,13 %, Баграт - на 4,79 и 1,60 %, по нуту - на 10,04 и 0,92 %; 10,71 и 15,47 %; 5,93 и 13,90 %. В 2020 г наблюдали схожую динамику.
За исследуемый период соотношение Са к Сь уменьшалось с фазы кущения до трубкования по подсолнечнику у сорта Зустрич в 2019 г. на 24,75 %, в
4. Влияние различных сортов, возделываемых по технологии Мо-Ш!, на накопление и их соотношение в растениях озимой пшеницы (2020 г.), мг/л
Са и Сь
Сорт Вегетативная часть Фаза развития (фактор С)
кущение трубкование колошение
(фактор А) (фактор В) С а Сь Са/Ь С а СЬ Са/Ь С а СЬ Са/Ь
Зустрич колос Предшественник - подсолнечник 9,59 6,01 1,59
(Я.) листья 18,11 16,99 1,06 18,98 18,34 1,03 16,25 16,00 1,02
стебли - - - 18,27 16,49 1,11 18,19 11,98 1,52
растение 18,11 16,99 1,06 18,63 17,42 1,07 14,67 11,33 1,38
Багира колос - - - - - - 9,03 6,17 1, 46
листья 12,42 11,34 1,09 20,59 14,18 1,45 17,31 8,48 2,04
стебли - - - 18,37 11,96 1,54 15,15 7,42 2,04
растение 12,42 11,34 1,09 19,48 13,07 1,49 13,83 7,35 1,84
Баграт колос - - - - - - 10,15 7,14 1,42
листья 20,01 12,54 1, 60 21,29 15,01 1,41 19,64 12,99 1,51
стебли - - - 20,11 12,79 1,57 16,95 10,58 0,65
растение 20,01 12,54 1,60 20,70 13,90 1,49 12,24 10,24 1,19
среднее 16,85 13,62 1,25 19,60 14,80 1,35 13,58 9,69 1,47
НСР05 фактор А = 0,09 НСР05 фактор В = 0,4; НСР05 фактор С = 0,8 НСР„5 взаимодействиеАВ = 0,03; НСР... взаимодействиеВС = 0,04; НСР,. взаимодействиеАС = 0,01
Предшественник - нут
Зустрич колос - - - - - - 9,17 7,14 1,28
(Я.) листья 17,45 14,76 1,18 21,91 19,54 1,12 18,53 16,81 1,10
стебли - - - 16,72 10,93 1,53 17,95 13,17 1,36
растение 17,45 14,76 1,18 19,32 15,24 1,33 15,22 12,37 1,25
Багира колос - - - - - - 9,49 7,57 1,25
листья 19,72 10,81 1,82 21,18 13,14 1,61 17,43 13,92 1,25
стебли - - - 18,63 10,62 1,75 14,15 13,48 1,04
растение 19,72 10,81 1,82 19,91 11,88 1,68 13,69 11,65 1,18
Баграт колос - - - - - - 10,14 8,10 1,25
листья 20,47 13,75 1,48 22,41 14,68 1,53 19,62 14,37 1,36
стебли - - - 19,85 13,57 1,46 10,73 11,56 0,92
растение 20,47 13,75 1,48 21,13 14,12 1,49 13,49 11,34 1,17
среднее 19,21 13,11 1,49 20,12 13,75 1,50 14,13 11,79 1,20
НСР05 фактор А = 0,3; НСР05 фактор В = 0,2; НСР05 фактор С = 0,5
НСР взаимодействие АВ = 0,16; НСР взаимодействие ВС = 0,06; НСР взаимодействие АС = 0,15
2020 г. на 20,94 %, Багира - на 43,51 и 36,69 %, Баграт - на 23,77 и 16,87 % соответственно. К фазе колошения отмечали рост величин этих показателей - у сорта Зустрич в 2019 г на 6,34 %, в 2020 г - на 12,71 %, Багира - на 5,16 и 7,69 %, Баграт - на 13,07 и 10,67 %. При посеве по нуту увеличение у сорта Зустрич составило 15,59 и 16,01 %, Багира - 32,83 и 29,76 %, Баграт - 22,22 и 21,47 % соответственно.
В 2019 и 2020 гг накопление Са и Сь по всем сортам от фазы трубкования к колошению уменьшалось. Изменение соотношения Са/Ь в засушливых условиях при снижении уровня основного фотосинтетического пигмента (Са) сопровождалось увеличением синтеза вспомогательного пигмента (Сь), что было адаптивной реакцией ассимиляционного аппарата растения на стрессовое воздействие. В общем фонде хлорофилла превалировал Са, соотношения Са/Ь находилось в пределах 1,01.1,84.а
Снижение содержания хлорофилла в растениях связно как со старением, так и с влиянием стрессовых факторов. При воздействии высокой температуры и водном дефиците происходит нарушение баланса между поглощением и использованием световой энергии в фотосинтезе. Это ведет к фото-ингибированию и фотодеструкции фотосинтетического аппарата [10, 11, 12]. Оптимальной температурой окру-
жающей среды для роста вегетативных органов озимой пшеницы считают 22.25 °С [13, 14]. При температуре 28 °С рост листьев замедляется и к 38 °С прекращается [15, 16, 17].
Каротиноиды (Скар) - структурные компоненты фотосинтетических мембран хлоропластов [18]. Они активно участвуют в процессе фотосинтеза и защищают хлорофилл от воздействия экстремальных условий среды, обеспечивая устойчивость хлорофилл-белкового комплекса растений [19, 20, 21].
В 2018 г. в фазе кущения концентрация каротиноидов у стандарта Зустрич по подсолнечнику составила 0,36 мг/л, в 2019 г. - 0,91 мг/л, в 2020 г - 1,15 мг/л, по нуту - 0,70 мг/л, 0,97 мг/л и 1,16 мг/л соответственно, к фазе колошения величины этого показателя по подсолнечнику увеличились в 3,6 раза, 2,2 раза и 1,7 раза; по нуту - в 2,5 раза, 2,4 раза и 1,9 раза соответственно. У остальных сортов это снижение было выражено меньше и составило по подсолнечнику у сорта Багира 1,8 раза, 1,4 раза и 1,3 раза соответственно, Баграт - в 1,7 раза, 1,5 раза и 1,1 раза; по нуту снижение по сортам находилось на уровне 1,4.1,5 раза и 1,6. 1,7 раза. Все указанные изменения были значимыми на уровне р<0,05.
В результате исследований выявлено, что в листьях всех сортов по всем предшественникам от фазы кущения
до фазы трубкования шло увеличение концентрации каротиноидов при посеве по подсолнечнику - у Зустрич в 2018 г. - в 5,9 раз, в 2019 г. - 3,3 раза, в 2020 г - 3,0 раза; Багира - в 2,6, 2,4 и 1,9 раза соответственно; Баграт - в 2,7, 2,3 и 1,6 раза соответственно. При посеве по предшественнику нут рост величин этих показателей составил у стандарта - в 3,3, 2,8 и 2,5 раза; Багира - в 3,0, 3,4 и 3,0 раза, Баграт - в 2,7, 2,5 и 2,4 раза соответственно. С фазы трубкования до колошения, наоборот, шло уменьшение накопления каротиноидов, которое незначительно варьировало по сортам и предшественникам в 0,6.1,1 раза (табл. 5). В целом, их концентрация в нелистовых органах была в 1,7.1,9 раза меньше, чем в листовых пластинках.
В засушливых условиях 2019 и 2020 гг. содержание хлорофилла в листьях коррелировало с концентрацией каротиноидов, так как количественные изменения пигментной системы -чувствительный показатель физио- ы логического состояния растений и их е фотосинтетического аппарата. В фазе л колошения концентрация каротинои- Д дов в эти годы была выше, чем в 2018 г, л на 0,75 и 0,74 мг/л соответственно. Это | отражает направленность адаптивных 2 реакций растений при воздействии 3 неблагоприятных факторов среды. По м подсолнечнику и нуту у сортов Баграт и 2 Зустрич наблюдали меньшее снижение
Вегетативная часть растения (фактор В) 2018 г. 2019 г. 2020 г.
Сорт фаза развития (фактор С)
(фактор А) куще- трубко- колоше- куще- трубко- колоше- куще- трубко- колоше-
ние вание ние ние вание ние ние вание ние
Зустрич колос Предшественник - подсолнечник - 1,49 - - 2,19 2,93
(St.) листья 0,36 2,36 2,13 0,91 2,61 2,04 1,15 2,70 2,48
стебли - 0,67 0,34 - 1,37 1,00 - 1,54 1,26
растение 0,36 1,51 1,32 0,91 1,99 2,07 1,15 2,12 2,06
Багира колос - - 1,90 - - 1,69 - - 2,04
листья 0,19 3,01 2,41 1,16 3,97 2,80 1,94 4,72 3,71
стебли - 0,91 0,18 - 1,45 0,46 - 2,21 1,13
растение 0,19 1,96 1,49 1,16 2,71 1,65 1,94 3,46 2,29
Баграт колос - - 2,15 - - 2,73 - - 3,51
листья 1,01 3,24 2,81 1,54 3,68 3,62 2,39 4,58 4,02
стебли - 1,27 0,25 - 2,15 0,59 - 2,90 0,72
растение 1,01 2,25 1,74 1,54 2,91 2,31 2,39 3,74 2,75
среднее 0,52 1,91 1,52 1,20 2,54 2,01 1,83 3,11 2,37
НСР05 фактор А = 0,4; НСР05 фактор В = 0,1; НСР05 фактор С = 0,5 НСР„5 взаимодействиеАВ = 0,17; НСР... взаимодействиеВС = 0,03; НСР... взаимодействиеАС = 0,4
Предшественник - нут
Зустрич колос - - 1,87 - - 2,83 - - 3,05
(St.) листья 0,70 2,37 2,71 0,97 2,81 3,12 1,16 2,99 3,24
стебли - 1,24 0,85 - 1,56 1,24 - 1,71 1,39
растение 0,70 1,81 1,81 0,97 2,18 2,39 1,16 2,35 2,26
Багира колос - - 1,55 - - 1,85 - - 1,93
листья 1,00 3,05 2,58 1,15 3,97 3,01 1,34 4,02 3,15
стебли - 1,28 0,23 - 1,46 0,32 - 1,37 0,59
растение 1,00 2,17 1,45 1,15 2,71 1,72 1,34 2,69 1,89
Баграт колос - - 2,00 - - 2,86 - - 2,93
листья 1,35 3,75 3,84 1,48 3,79 3,90 1,59 3,86 4,01
стебли - 1,96 1,00 - 3,04 0,79 - 3,18 0,86
растение 1,35 2,85 2,28 1,48 3,41 2,51 1,59 3,52 2,60
среднее 1,02 2,28 1,85 1,20 2,8 2,21 1,36 2,85 2,25
НСР05 фактор А =0,3; НСР05 фактор В = 0,2; НСР05 фактор С = 0,4; НСР05 фактор АВС = 0,3 НСР05 взаимодействие АВ = 0,18; НСР05 взаимодействие ВС = 0,19; НСР05 взаимодействие АС = 0,12
концентрации каротиноидов с фазы трубкования до колошения, чем у сорта Багира, что, вероятно, связано с их повышенной стрессоустойчивостью. Возможно, в этот период возрастали затраты пластических веществ на поддержание и развитие вегетативных органов растений сорта Багира, что отразилось на их вкладе в формирование хозяйственно-ценной продукции.
Структурные и функциональные нарушения фотосинтетического аппарата, вызванные погодными условиями, отрицательно сказались на продуктивности растений (3,01.4,35 т/га). Урожайность озимой пшеницы при посеве по подсолнечнику составляла 2,78.4,71 т/га, по нуту - 3,26.4,35 т/га [1]. Сорт Баграт при посеве по подсол-
нечнику превзошел стандарт по сбору зерна на 12,6 %, по нуту - на 7,9 %, сорт Багира по обоим предшественникам был хуже контроля (табл. 6).
Таким образом, накопление Са и Сь в растениях по всем сортам и предшественникам с фазы кущения до трубкования увеличивалось, а с фазы трубкования к колошению уменьшалось. С 2018 г. по 2020 г в общем фонде хлорофилла превалировал Са, соотношение Са/Ь в 2018 г. находилось в пределах 1,06.2,04, в 2019 г. -0,99.2,07, в 2020 г. - 1,06.1,84.
Содержания каротиноидов в растениях по всем сортам и предшественникам возрастало с фазы кущения до трубкования и уменьшалось к фазе колошения. В 2019 г и 2020 г в фазе ко-
6. Продуктивность различных сортов озимой пшеницы, возделываемых по технологии No-till, т/га
Сорт (фактор А) 2018 г. 2019 г. 2020 г. Среднее
предшественник - подсолнечник (фактор В)
Зустрич (St.) 4,38 4,08 2,94 1,5
Багира 4,43 3,77 2,78 1,6
Баграт 4,71 4,36 3,31 1,4
среднее 4,50 4,07 3,01 1,5
предшественник - нут (фактор В)
Зустрич (St.) 4,59 4,35 3,28 1,4
Багира 4,51 4,01 2,96 1,5
Баграт 4,95 4,69 3,54 1,4
среднее 4,68 4,35 3,26 1,4
2018 г. НСР05 фактор А = НСР05 фактор А = НСР05 фактор А = 0,6; НСР05 фактор B = 0 0,7; НСР05 фактор B = 0 0,9; НСР.,- фактор B = 1 8; НСР05 взаимодействие АВ 8; НСР05 взаимодействие АВ 1; НСР„ взаимодействие АВ = 0,7
2019 г. = 0,9
2020 г. = 1,0
Среднее:НСР 05 фактор А = 0,7; НСР05 фактор B = 0,9; НСР05 взаимодействие АВ = 0,8
лошения концентрация каротиноидов была выше, чем в 2018 г, в среднем на 0,74 мг/л, что отражает направленность адаптивных реакций растений под воздействием засушливых явлений.
Почвенная засуха 2019 г и особенно 2020 г привела к формированию щуплого зерна, а высокие температуры -к его «захвату». Поэтому наибольшую продуктивность культуры отмечали в 2018 г - на 1,49 т/га выше, чем в худшем 2020 г, что мы связываем с метеоусловиями периодов вегетации.
Литература.
1. Влияние предшественников озимой пшеницы, возделываемой по технологии No-till, на динамику показателей почвенного плодородия и урожайность в условиях засушливой зоны Ставрополья / М. Ю. Азарова, Е. В. Письменная, В. А. Стукало и др. // Земледелие. 2020. № 3. С. 33-36.
2. Wise R. W., Kenneth Hoober J. The Structure and Function of Plastids // in The Diversity of Plastid Form and Function. Springer Printed in The Netherlands, 2006. P. 3-26.
3. Сравнительный анализ показателей фотосинтеза и продуктивности у гибридов F2 озимой ржи / И. В. Шимко, И. В. Куль-минская, Л. Н. Калитухо и др. // Физиология растений. 2009. Т. 56. № 1. С. 139-146.
4. Sairam R. K., Tyagi A. Physiology and molecular biology of salinity stress tolerance in plants // Current science. 2004. Vol. 86. No. 3. P. 407-421.
5. Исследований линий овса, различающихся по генам фотопериодической
чувствительности / В. А. Кошкин, И. Г. Лоскутов, И. А. Косарева и др. // Российская сельскохозяйственная наука. 2016. № 5. С. 10-13.
6. Пономарев С. Н., Пономарева М. Л. Фотосинтетические особенности сортов озимой ржи с различным контролем ко-роткостебельности // Земледелие. 2017. № 7. С. 36-40.
7. Тарчевский И. А. Метаболизм растений при стрессе. Казань: Фэн, 2001. 448 с.
8. Бобков С. В., Бычков И. А. Содержание фотосинтетических пигментов и активность ферментов окислительного стресса у диких образцов гороха // Земледелие. 2018. № 4. С. 2-33.
9. Беденко В. П., Коломейченко В. В. Фотосинтетическая деятельность и продуктивность агрофитоценозов озимой пшеницы // Сельскохозяйственная биология. 2005. №1. С. 59-64.
10. Оценка действия углекислого газа, выделяющегося при запашке соломы зерновых культур с Humicola fuscoatra, на фотосинтетические процессы и продуктивность сахарной свеклы / И. В. Черепухина, Н. В. Безлер, И. И. Васенев и др. // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 6. С. 34-37.
11. Петрова Л. Н., Ерошенко Ф. В., Еро-шенко А. А. Продуктивность озимой пшеницы в различных почвенно-климатических зонах Северного Кавказа // Достижения науки и техники АПК. 2015. Т. 29. № 12. С. 80-84.
12. Vass I., Aro E.-M. Photoinhibition of photosynthetic electron transport // Primary processes in photosynthesis, basic principles and apparatus / Ed. by G. Renger. Cambridge: The Royal Society of Chemistry, 2007. P. 393-425.
13. Ерошенко Ф. В., Ерошенко А. А., Сторчак И. Г. Эффективность поздних некорневых азотных подкормок озимой пшеницы // Достижения науки и техники АПК. 2014. № 8. С. 32-35.
14. Снигирева О. М., Ведерников Ю. Е., Баталова Г. А. Формирование фотосинтетического аппарата яровой пшеницы сорта Баженка под влиянием регуляторов роста // Земледелие. 2020. № 6. С. 7-10.
15. Лисицын Е. М. Вариабельность относительного содержания пигментов в нелистовых органах озимой ржи в условиях эдафического стресса // Достижения науки и техники АПК. 2012. № 6. С. 29-31.
16. Регуляция скорости роста листьев пшеницы при быстром повышении температур / Р. Г. Фархутдинов, С. В. Веселова, С. В. Веселова и др. // Физиология растений. 2003. Т. 50. № 2. С. 275-279.
17. Physiological response of three wheat cultivars to high shoot and root temperatures during early growth stages / I. S. A. Tahir, N. Nakata, T. Yamaguchi, et al.// Plant Prod. Sci. 2009. Vol. 12 (4). P. 409-419.
18. Басарыгина Е. М., Лицингер О. Ю., Путилова Т. А. Разработка методов оценки инновационных технологий в растениеводстве защищенного грунта // Достижения науки и техники АПК. 2017. Т. 31. № 11. С. 75-77.
19. Ладыгин В. Г., Ширшикова Г. Н. Современные представления о функциональной роли каротиноидов в хлоропластах эукариот // Журнал общей биологии. 2006. Т. 67. № 3. С. 163-189.
20. Лебедева Т. С., Сытник К. М. Пигменты растительною мира. Киев: Наукова думка,1986. 88 с.
21. Ерошенко Ф. В., Петрова Л. Н. Фотосинтез колоса и качество зерна озимой пшеницы // Земледелие. 2011. № 1. С. 43-45.
Influence of the pigment system of plants of various winter wheat varieties on their productivity when cultivated using no-till technology
А. N. Esaulko, E. V. Pis'mennaya, M. Yu. Azarova
Stavropol State Agrarian University, per. Zootekhnicheskii, 12, Stavropol', 355017, Russian Federation
Abstract. The studies were carried out in 2018-2020 in the arid zone of the Stavropol Territory to determine the effect of the pigment system of plants of various varieties of winter wheat on their productivity. The soil was dark chestnut. The forecrops (sunflower, chickpea) and winter wheat varieties Zustrich (St.), Bagira, and Bagrat were cultivated using no-till technology. We determined the pigment complex according to the method of Milaeva and Primak. The accumulation of chlorophyll a (Ca) and chlorophyll b (Cb) in plants for all varieties and forecrops from the tillering phase to booting increased 0.4-1.6 and 1.07-1.2 times, respectively, from the booting to earing phase it decreased 0.9-1.06 and 0.6-0.8 times. In 2018-2020, Ca prevailed in the total chlorophyll pool. The Ca/b ratio was in the range of 0.99-2.07 in 2018, 1.01-1.83 in 2019, 1.06-1.84 in 2020. This ratio varied from 1.00 to 2.04 over the varieties. There was an increase in the content of carotenoids (Ccar) in plants for all varieties and forecrops from the tillering phase to booting by 1.7-3.0 times and a decrease by 0.94-2.0 times by the heading phase. In the heading phase, the Ccar in 2019 and2020 was higher than in 2018, by 0.74 mg/L. During these years, structural and functional changes in the photosynthetic apparatus of plants associated with weather conditions adversely affected the productivity of crops (for sunflower it decreased 1.5 times, for chickpea - 1.4 times). The yield of winter wheat for the forecrop of sunflower was 2.78-4.71 t/ha, chickpea - 3.26-4.35 t/ha. The grain harvest of Bagira variety was lower than that of the standard, by 0.24 t/ha and 0.71 t/ha, respectively.
Keywords: winter wheat (Triticum aestivum L.); chlorophyll; carotenoids; productivity; no-till technology.
Author Details: А. N. Esaulko, D. Sc. (Agr.), prof.;E. V. Pis'mennaya, D. Sc. (Agr.), prof.;M. Yu. Azarova, post-graduate student (e-mail: [email protected]).
For citation: Esaulko AN, Pis'mennaya EV, Azarova MYu, et al. [Influence of the pigment system of plants of various winter wheat varieties on their productivity when cultivated using no-till technology]. Zemledelie. 2021;(3):10-5. Russian. doi: 10.24411/0044-3913-202110302.
doi: 10.24411/0044-3913-2021-10303 УДК 631.58.631.445.4(470:630)
Эффективность
применения
технологии
No-till на
чернозёмах
обыкновенных
Ставропольского
края
В. С. ЦХОВРЕБОВ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор (e-mail: [email protected])
A. Б. ТЕТЕНИЩЕВ, аспирант
B. И. ФАИЗОВА, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
В. Я. ЛЫСЕНКО, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
А. А. НОВИКОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
Ставропольский государственный аграрный университет, пер. Зоотехнический 12, Ставрополь, 355000, Российская федерация
Исследования проводили с целью выявления эффективности технологии No-till на чернозёмах обыкновенных карбонатных мощных малогумусных среднесуглини-стых. Работу выполняли в 2018-2020 гг. в Ставропольском крае. Стационарный полевой опыт в севообороте горох - озимая пшеница - подсолнечник - зерновое сорго предусматривал изучение следующих технологий обработки почвы: вспашка на глубину 22...25 см (традиционная); дискование на 10...12 см (минимальная); без обработки (No-till). Условия 2018-2019 сельскохозяйственного года были засушливыми, 2019-2020 г. - очень засушливыми. Запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы при посеве в 2019 г. классифицировались как удовлетворительные на всех культурах (91...130 мм), в 2020 г. - удовлетворительные на горохе и озимой пшенице, неудовлетворительные на подсолнечнике (71...88 мм), плохие на сорго (36...47 мм). Самые низкие в опыте запасы влаги в почве отмечены по вспашке З (36...98 мм), в варианте с No-till они были е выше на 9...19 мм. В фазе цветения эта л закономерность сохранялась по всем е культурам, а запасы влаги в 2019 г. оцени- ^ вались как неудовлетворительные, в 2020 и г. - критические. Полевая всхожесть семян ш увеличивалась от вспашки к минимальной обработке и No-till. Самая низкая урожай- 3 ность гороха и озимой пшеницы отмечена м по вспашке в 2020 г. - 1,31 т/га и 3,0 т/га 2 соответственно, подсолнечника - в оба
