CC BY
34
УДК 63S.6SS:S81.132:SS1.S1S
Влияние погодных условий на фотосинтетическую деятельность и зерновую продуктивность сортов сои северного экотипа
вышение Кхоз в результате увеличения генеративной нагрузки на вегетативный узел происходит у детер-минантных растений и под влиянием мутации ограниченного ветвления, однако при этом редукция потенциала ветвления приводит к снижению биологической продуктивности [3].
Таким образом, у детерминантных растений гречихи с увеличенным числом соцветий на побегах наблюдается совмещение противоречивых по сути процессов: формирования высокой биологической продуктивности (урожая биомассы) и усиления оттока ассимилятов в семена (повышения К ). Результаты опыта согла-
хоз' J
суются с ранее полученными данными о роли архитектоники растений в продукционных процессах гречихи.
Литература
1. Фесенко Н.В. Генетический фактор, обуславливающий детерминантный тип растения у гречихи//Генетика, 1968. -№ 4. - С. 165-166.
2. Фесенко Н.В., Фесенко Н.Н., Романова О.И., Алексеева Е.С., Суворова Г.Н. Теоретические основы селекции растений. Т. 5. - СПб.: ГНЦ РФ ВИР, 2006. -196 с.
3. Фесенко А.Н., Мазалов В.И., Шипу-лин О.А., Бирюкова О.В., Мартыненко Г.Е. Влияние архитектоники вегетативной сферы растений на урожайность де-терминантных сортов гречихи//Аграр-ная Россия, 2011. - № 3. - С. 17-19.
4. Фесенко А.Н., Фесенко И.Н., Бирюкова О.В., Шипулин О.А. Генетический контроль числа соцветий на побегах де-терминантной формы гречихи//Доклады РАСХН, 2010. - № 1. - С. 9-10.
Production peculiarities of determinant buckwheat plants
A.N. Fesenko, O.A. Shipulin, I.N. Fesenko, O.V. Biryukova
There have been studied production peculiarities of determinant buckwheat morphotypes with a different number of generative nodes on the stem. It is shown that strengthening of development of sprouts generative sphere contributes to the increase of total plants productivity as well as that of assimilators outflow in fruits.
Keywords: Fagopyrum esculentum, breeding, adaptation, determinant variety of buckwheat.
E.B. ГОЛОВИНА, кандидат сельскохозяйственных наук В.И. ЗОТИКОВ, доктор сельскохозяйственных наук
Всероссийский НИИ зернобобовых и крупяных культур E-mail: office@vniizbk. orel. ru
Изучена взаимосвязь фотосинтетических показателей и урожайности сортов сои северного экотипа с климатическими факторами. Установлено наличие компенсаторной реакции сортов сои, обеспечивающей стабильность урожайности в различные по погодным условиям годы.
Ключевые слова: сорта северного экотипа, погодные условия, фотосинтетические признаки, продуктивность.
Важнейшее условие продвижения сои в северные регионы - наличие сортов, соответствующих местным условиям. В настоящее время созданы сорта сои северного экотипа, которые дают стабильные урожай в ЦЧР [I, 2]. Их реакция на погодные условия представляет особый интерес.
Влияние пониженных температур и засухи на содержание хлорофилла в листьях бобовых и зерновых культур было изучено ранее [3, 4, S]. Большинство авторов придерживается мнения, что под воздействием неблагоприятных факторов содержание хлорофилла в листьях в начальный кратковременный период возрастает, а затем происходит его снижение, необратимое при заморозках и продолжительной засухе [6]. Исследования о влиянии климатических факторов на количество зеленых пигментов в листьях различных культур встречаются редко [7], а по сое отсутствуют.
Мы изучали влияние климатических факторов на содержание хлорофилла в листьях и другие фотосинтетические признаки сортов сои северного экотипа в условиях северозападной части Центрального Черноземья. В 200S-2007 гг. на опытных полях нашего института было изучено пять сортов сои северного экотипа, различающихся по происхожде-
нию, скороспелости, длине стебля, объему вегетативной массы и урожайности зерна: ультраскороспелый, короткостебельный сорт Магева (уч-реждение-оригинатор Рязанский НИПТИ АПК), скороспелые Белор (Белгородская ГСХА), БММ 1/90, Свапа и Ланцетная (ВНИИ ЗБК).
Общая площадь делянки - 13,S м2, повторность опыта четырехкратная. Размещение делянок рендомизиро-ванное. Опыт включал варианты с инокуляцией семян ризобиями и без нее. Семена обрабатывали за 2-3 ч до сева высокоактивным нитрагином, приготовленным на основе штамма Rhizobium japonicum 634 б. Количество хлорофилла определяли с помощью спектрофотометра по методу Годнева [8], площадь листьев - гравиметрическим способом, основанным на устойчивой корреляции между массой и площадью листьев [9, 10], фотосинтетический потенциал (ФП) - по методу [11]; чистую продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) - как частное от деления прироста сухой массы на ФП [12].
Погодные условия в годы исследований были контрастными. По данным агрометеорологической станции г. Орла, в 200S г. среднемесячная температура в мае, июле, августе и первой декаде сентября (период уборки) была выше среднемного-летней на 1-3 °С. Увлажнение в мае-июле в период вегетативного роста было достаточным, в августе в фазе налива бобов - пониженным, т.е. погодные условия соответствовали климатическим требованиям культуры. 2006 г. был самым холодным из трех лет, особенно в период всходы - ветвление и во время плодообра-зования, когда среднемесячная температура была ниже среднемноголет-ней на 1,S °С. В течение вегетационного периода выпало большое количество осадков, в том числе в период налива бобов, когда сое требуется более низкая влагообеспе-ченность (60-70 % ППВ). Весна и лето 2007 г. характеризовались температурой выше среднемноголетней в среднем на 2 °С и недостаточным
I. Содержание хлорофилла а + Ь в листьях сои в фазе налива бобов в зависимости от условий года, мг/г сухого вещества
Сорт Вариант* 2005 г. 2006 г. 2007 г. В среднем
Белор 1 9,3 10,8 4,5 8,2
2 11,1 8,5 8,6 9,4
БММ I/90 1 5,4 6,7 5,4 5,8
2 7,4 7,9 7,1 7,5
Ланцетная 1 6,1 7,8 3,6 5,8
2 6,7 6,7 4,9 6,1
Свапа 1 6,4 9,0 4,1 6,5
2 8,9 7,9 8,2 8,3
Магева 1 4,7 8,3 3,9 5,6
2 5,3 6,5 5,3 5,7
НСР05 1,008 1,509 0,845
*1 - без инокуляции семян, 2 - с инокуляцией.
увлажнением. К периоду полной спелости сумма осадков составила 164,4 мм, что в два раза меньше требуемого для нормального развития сои.
В течение онтогенеза содержание хлорофилла а + b в листьях сои изменяется. Нами отмечено два пика накопления хлорофилла: в период ветвления (до 12 мг/г сухого вещества) и в фазе начала плодообразо-вания (до 14-1S мг/г). В фазе цветения количество хлорофилла ниже в среднем на 10 %, в фазе налива бобов - на 21 %. В фазе зеленой спелости бобов концентрация хлорофилла резко снижается и составляет в среднем 3,1 мг/г сухого вещества.
В прохладном, влажном, с большим количеством пасмурных дней 2006 г. концентрация хлорофилла а + b была на 30 % выше, чем в засушливом 2007 г., и на 11 % выше, чем в теплом и достаточно влажном 200S г. (табл. 1). Максимальное содержание хлорофилла отмечено у сорта Белор в 200б г.
В 200S и 2007 гг. растения сформировали активную азотфиксирую-щую систему, что способствовало интенсивному накоплению хлорофилла. В вариантах с инокуляцией семян содержание хлорофилла было выше, чем без инокуляции. В холодном, переувлажненном 2006 г. сложились неблагоприятные условия для развития ризобий, поэтому количество клубеньков на корнях растений были на 9S % ниже, чем в 2005
г., и на 74 % - чем в 2007 г.; масса клубеньков - соответственно на 87 и 49 %. В 2006 г. в варианте с инокуляцией семян количество хлорофилла в листьях большинства сортов ниже, чем в варианте без обработки семян ризобиями.
Формирование таких фотосинтетических признаков, как фотосинтетический потенциал (ФП), площадь листьев, чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ), хлорофилловый фотосинтетический потенциал (ХФП), удельная поверхностная плотность листьев (УППЛ), урожай сухого вещества, также в значительной степени зависели от погодных условий. Во влажном 2006 г. ассимиляционная поверхность листьев сои была на 14 % выше, чем в 2005 г., и на 46 % больше, чем в засушливом 2007 г. (табл. 2). Максимальные значения ФП отмечены в жарком и засушливом 2007 г. В среднем по сортам этот показатель был выше, чем в 2005 и 2006 гг., соответственно на 7,5 и 1,5 %. Способность сортов сои формировать мощный ФП в условиях засухи свидетельствует о достаточно высоком уровне системы саморегуляции растений в зависимости от погодных условий. Наиболее эффективная работа фотосинтетического аппарата листьев, направленная на накопление фитомассы (ЧПФ), наблюдалась в 2006 г.
Как биологическая, так и хозяйственная продуктивность работы ХФП
оказалась наиболее интенсивной в благоприятном 2005 г. В холодном 2006 и в засушливом 2007 гг. этот показатель был в среднем ниже на 20 и на 60 % соответственно.
Удельная поверхностная плотность листьев (УППЛ) обусловлена размером и плотностью упаковки клеток палисадной и губчатой паренхимы мезофилла листа и содержанием в них сухого вещества. УППЛ тесно связана с интенсивностью фотосинтеза при световом насыщении. Рядом исследователей установлено, что генотипы с более высокой удельной поверхностью листа обладают и более высокой интенсивностью фотосинтеза [13, 14]. С возрастанием УППЛ увеличивается суммарная поверхность мезофилла и вследствие большего контакта с молекулами углекислоты уменьшается его сопротивление.
Величина УППЛ возрастает в течение вегетации. В нашем опыте сорт Магева обладал наибольшей УППЛ (в среднем 0,54 г/дм2, что на 15 % выше, чем у остальных сортов). В засушливых условиях 2007 г. УППЛ в среднем по сортам была на 27 % выше, чем в 2005 и 2006 гг.
Повышенная влагообеспечен-ность и прохладная погода вегетационного периода 2006 г. не отразились на урожайности. Зерновая продуктивность сои в 2005 и 2006 гг. находилась приблизительно на одном уровне (табл. 3). В засушливых условиях 2007 г. урожайность снизилась на 30 %. Таким образом, для сортов сои северного экотипа засушливые условия - наиболее сильный стрессовый фактор. По данным трех лет наиболее урожайными сортами были Свапа и Ланцетная.
Взаимосвязь между содержанием хлорофилла и такими показателями, как площадь листьев, сухая фитомас-са, ФП за три года исследований была положительной, а в 2007 г. - довольно высокой (соответственно 0,834; 0,860 и 0,801). В засушливом 2007 г. между урожаем зерна и содержанием хлорофилла, площадью листьев, ФП, урожаем сухого вещества обна-
2. Влияние погодных условий на фотосинтетические показатели сортов сои (в фазе налив бобов)
Сорт Площадь листьев, м2/га ФП, млн м2 ■ сут/га ЧПФ, г/м2-сут
2005 г. 2006 г. 2007 г. 2005 г. 2006 г. 2007 г. 2005 г. 2006 г. 2007 г.
Белор 76,7 71,9 42,3 0,83 0,91 0,93 4,2 4,3 4,5
БММ 1/90 69,9 53,7 41,2 0,80 0,69 0,84 3,7 4,9 4,2
Ланцетная 20,3 49,3 25,4 0,62 0,64 0,67 4,5 4,7 5,3
Свапа 41,8 65,4 34,0 0,74 0,68 0,79 5,0 5,1 5,9
Магева 45,8 52,6 33,0 0,51 0,85 0,53 8,5 5,9 5,8
НСР05 16,518 35,190 16,852
U ф
2 ф
Ь
Ф
s
ф
Z
IO 01
P
о
4S
3. Урожайность сортов сои, т/га
Сорт 2005 г. 2006 г. 2007 г. В среднем
Белор 1,88 2,13 1,62 1,88
БММ 1/90 1,54 2,13 1,35 1,67
Ланцетная 2,21 1,95 1,69 1,95
Свапа 2,42 2,20 1,45 2,00
Магева 1,82 1,82 0,86 1,50
НСР05 0,408 0,507 0,197
4. Связь урожайности зерна сортов сои с фотосинтетическими
показателями
Показатель 2005 г. 2006 г. 2007 г.
Коэффициент корреляции между урожайностью зерна сортов сои и
содержанием хлорофилла площадью листьев урожаем сухого вещества ФП 0,204 -0,108 0,194 0,194 0,637 0,404 -0,108 0,356 0,583 0,700 0,687 0,682
ружена тесная положительная корреляция. Это свидетельствует о высокой пластичности сортов сои в условиях засухи (табл. 4). В прохладном и переувлажненном 2006 г. эта взаимосвязь была несколько слабее.
Таким образом, компенсаторная реакция сортов сои северного эко-типа на неблагоприятные условия года состоит в увеличении содержания хлорофилла в листьях при недостаточной инсоляции, высокой вла-гообеспеченности и пониженной температуре, и в формировании значительного фотосинтетического потенциала в засушливых условиях.
Литература
1. Гуреева Е.В., Фомина Т.Д. Соя для Центрального Нечерноземья//Земледе-лие, 2010. - № 3. - С. 45-46.
2. Шевченко Н.С., Смуров С.И., Зеленская Т.И. Соя на Белгородчине// Земледелие, 2010. - № 3. - С. 9-12.
3. Лаханов А.П. Селекция и семеноводство зернобобовых культур. - Орел, 1987. - С. 110-119.
4. Мамедов Т.Г., Абдуллаева Э.Б., Ха-лаг-заде М.Н. и др. Тез. докл. третьего съезда Всерос. общества физиологов растений - СПб., 1993. - С. 642.
5. Шадчина Т.М., Дмитриева В.В.// Физиология и биохимия культурных растений, 1995. - Т. 27. - № 3. - С. 146151.
6. Гапоненко В.И. Влияние внешних 1- факторов на метаболизм хлорофилла. -8 Минск: Наука и техника, 1976. - 240 с. ш 7. Зеленский М.И., Могилева Г.А., Ро-z манова Л.В. и др.//Физиология растений, ф 1981. - Т.28. - В. 2. - С. 307-318.
| 8. Баславская С.С., Трубецкова О.М. Jjj Практикум по физиологии растений. -<К М., 1964. - 328 с.
S 9. Корнилов А.А. Метод определения $ площади листьев зернобобовых культур/
Методы исследования зернобобовых культур. - Орел, 1971. - С. 40.
10. Коломейченко В.В. Методические указания по изучению основных показателей фотосинтетической деятельности растений в посевах. - Орел, 1987. - 9 с.
11. Ничипорович А.А., Строганова Л.Е., Чмора С.Н. и др. Фотосинтетическая деятельность растений в посевах/ Методы и задачи учета в связи с формированием урожаев. - М., 1961. - С. 1146.
12. Синякова Л.А., Иванова А.И. Методические указания по определению показателей фотосинтетической и корневой деятельности растений. - Л.: Пушкин, 1981. - 17 с.
13. Delaney R.H., Dobrenz A.K. - Crop Science., 1974. - V. 14. - P. 444-447.
14. Каллис А., Сыбер А., Тооминг Х.// Экология, 1974. - № 2. - С. 5-12.
Weather conditions and their influence on photosynthetic activity and grain productivity of northern ecotype of soya varieties
E.V. Golovina, V.I. Zotikov
There has been studied the interrelation between photosynthetic indicators and yield of soya northern ecotype on the one hand and climatic factors on the other. There has been established some compensatory reaction of soya varieties, which ensures yield stability during many years with different weather conditions. Keywords: northern ecotype of soya varieites, climatic conditions, photosynthetic indicators.
УДК 633.12: 63S.6S6: 631 .S3.027.34
Применение
электромагнитных
полей для
предпосевной
обработки
семян
А.И. ЕРОХИН, кандидат сельскохозяйственных наук
Всероссийский НИИ зернобобовых и крупяных культур E-mail: [email protected]
Опыты показали, что обработка семян гречихи и гороха электромагнитным полем сверхвысокой частоты (СВЧ) способствует уменьшению семенной инфекции и росту урожайности культур. Особенно эффективно применение СВЧ на инкрустированных семенах.
Ключевые слова: электромагнитное поле сверхвысокой частоты (СВЧ), семена, обработка, посевные качества, проростки, всхожесть, урожайность.
Изучать влияние на семена различных физических факторов - ультрафиолетового и лазерного облучения, водородно-плазменной энергии, гамма-излучения, электромагнитного поля, токов высокой частоты - ученые начали в середине S0-x годов прошлого столетия [1, 2]. Исследования показали, что физические воздействия могут повышать посевные качества семян - энергию прорастания, лабораторную и полевую всхожесть, силу роста, обеспечивая прибавку урожая сельскохозяйственных культур на 1S-30 %, а в отдельных случаях - и более [3, 4]. При этом снижаются общие энергетические затраты, сокращается число обслуживающего персонала и улучшаются санитарно-гигиенические условия труда при работе с семенами [S, 6]. Технология подготовки семян сельскохозяйственных культур к посеву с использованием энергии электромагнитных полей ВЧ и СВЧ основана на применении специального оборудования, высокочастотных генераторов типа ВЧД [7, 8].
Предпосевная обработка семян электромагнитным полем высокой и сверхвысокой частоты дает возможность сохранить их природные свойства и получить высококачественный посевной материал. В нашем опыте семена гречихи сорта Баллада мы
