CC BY
38
Влияние склонового агроценоза на накопление хлорофилла и продуктивность кукурузы
Л.А. Кононенко, к.б.н., И.Е. Солдат, к.с-.х.н.,
(Белгородский НИИСХ)
Эрозионно опасными в Белгородской области являются 75% пашни, расположенной на склонах круче 1°.
За счет снижения урожайности на склоновых почвах ежегодно сельское хозяйство ЦЧЗ недобирает в пересчете на зерно около 600 тыс. т продукции.
Влияние на растения относительной высоты, экспозиции и крутизны склонов проявляется не прямо, а косвенно, через перераспределение агроклиматических ресурсов. В связи с изменением условий инсоляции, ветрового режима, перераспределением воды и тепла продуктивность растений на разных элементах может различаться в несколько раз. Эти условия в земледелии учитываются крайне слабо, хотя состояние их изученности и имеющийся практический опыт позволяют существенно изменить размещение сельскохозяйственных культур и технологию их возделывания.
Как известно, повышение урожайности сельскохозяйственных культур - исторически главная задача ученых-аграрников.
Необходим поиск параметров активности фо-тосинтетического аппарата, позволяющих проводить эффективный отбор на улучшение фото-синтетической деятельности сельскохозяйственных культур. Важно определить показатели, характеризующие фотосинтетический аппарат с учетом того факта, что селекция по физиологическим тестам на фотосинтетическую продуктивность должна базироваться на данных количественной оценки генофонда сельскохозяйственных культур по признакам фотосинтеза и их корреляции с урожаем. Важнейшим показателем работы фотосинтетического аппарата является содержание пигментов. Однако взаимосвязь продуктивности работы фотосинтетических пигментов с урожаем растений изучена недостаточно.
Известно, что кукуруза - непревзойденная фуражно-зерновая и силосная культура. На территории Белгородской области кукурузой занято около 13% всей посевной площади. Из них около 10% занимают посевы кукурузы для получения силоса.
Цель настоящей работы изучение влияния рельефа и удобрений на биосинтез пигментов фотосинтетического аппарата кукурузы и на ее продуктивность.
Исследования проводились в Белгородском районе на склоне юго-западной экспозиции кру-
тизной 1-5°, расположенном в зоне неустойчивого увлажнения. В качестве объекта исследования использовали гибрид кукурузы Белкорн 250 МВ, выведенный в лаборатории селекции кукурузы БелНИИСХ.
Исследование динамики содержания пигментов в листьях растений в онтогенезе наряду с другими физиологическими процессами необходимо для создания посевов с оптимальной структурой, обеспечивающей наиболее полное использование энергии солнечной радиации.
Как показали наши исследования, содержание пигментов в листьях кукурузы в исследуемых фазах онтогенеза подвергалось изменению. Максимальное накопление пигментов приходилось на фазу молочно-восковой спелости (табл. 1). В исследуемых фазах максимальное количество пигментов накапливалось в нижней части склона.
1. Динамика изменения содержания пигментов в листьях кукурузы сорта Белкорн 250 МВ в онтогенезе (мг/дм2)
Рельеф 0-3° 0-3° 3-5° 3-5°
Хл а 10-12 листьев 1,52 2,81 1,53 3,99
м.-в. спелость 1,60 3,39 2,92 5Д5
ХлЬ 10-12 листьев 0,71 1,42 0,78 2,10
м.-в. спелость 0,66 1,50 1,50 2,55
Хл (а + Ь) 10-12 листьев 2,23 4,23 2,31 6,09
м.-в. спелость 2,26 4,89 4,42 7,7
Хла/Ь 10-12 листьев 2,15 1,97 1,96 1,90
м.-в. спелость 2,43 2,27 1,95 2,02
8 (каротиноиды) 10-12 листьев 0,55 0,79 0,44 1,25
м.-в. спелость 0,58 1,12 0,93 2,40
8+Ь 10-12 листьев 1,26 2,21 1,22 3,35
м.-в. спелость 1,24 2,61 2,43 4,94
Хл 8 + Ь 1а 10-12 листьев 0,83 0,79 0,79 0,84
м.-в. спелость 0,77 0,77 0,83 0,96
Известно, что при поверхностной плотности хлорофилла в листьях 3 мг/дм2 кривая фотосинтеза выходит на плато насыщения[1]. В полевых условиях при значительном ценотическом взаи-мозатенении и взаимовлиянии растений повышение поверхностной плотности хлорофилла в листьях является важнейшим показателем, ха-растеризующим потенциальную ассимиляционную способность. Несмотря на генетическую детерминированность, содержание хлорофилла в листьях меняется в пределах нормы. Это опре-
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
деляет не только степень поглощения солнечной энергии, но и интенсивность фотосинтеза в целом [2].
В наших опытах при внесении ]Ч80Р80К80 содержание Хл а, Хл Ь, также их суммарное содержание Хл а+Ь в листьях растений кукурузы увеличивалось в верхней и в нижней точках рельефа приблизительно в два раза. Поверхностная плотность хлорофилла в верхней и нижней частях склона достигала соответственно 4,9 и 7,7 мг/дм. Внесение удобрений значительно увеличивает ассимиляционную поверхность хлорофилла.
Имеются многочисленные сведения о наличии прямой пропорциональной связи между продуктивностью растений и содержанием хлорофилла в листьях[3]. В то же время имеются противоположные суждения, то есть считается маловероятным активирование фотосинтеза и повышение урожайности при увеличении содержания хлорофилла в листьях[4].
В условиях нашего опыта можно говорить о прямой связи между продуктивностью растений кукурузы сорта Белкорн 250 и содержанием хлорофилла.
Накопление сухой надземной массы имеет такой же характер распределения. Этот показатель в нижней части склона гораздо выше ,чем в верхней (табл. 2). Сорт Белкорн 250 МВ силосного направления, поэтому данное обстоятельство имеет важное значение.
2. Динамика накопления сухого вещества в растениях кукурузы
Рельеф 0-3° 0-3° N goPsoKso 3-5° 3-5° N goPsoKso
Фаза 10-12 листьев Фаза молоч-но-воековой спелости 25,56 101,93 62,72 158,29 41,84 123,03 91,23 187,36
Уравнение регрессии связи продуктивности с содержанием хлорофилла в фазу молочно-вос-ковой спелости имеет вид:
У = 65,0126+16,1162811=0,95 (где х-Хл а+Ь) Помимо этого мы выяснили, что большой вклад в формирование продуктивности вносит светособирающий комплекс (8+Ь). Связь между величиной светособирающего комплекса и продуктивностью также положительна.
Уравнение регрессии связи продуктивности с величиной светособирающего комплекса в фазу молочно-восковой спелости имеет вид:
У = 70,1063+36,0926811 = 0,96 (где х - Б+Ь). На примере гибрида кукурузы Белкорн 250 МВ нами было показано, что относительная высота, экспозиция склона и условия минерального питания влияют на биосинтез фотосинтети-ческих пигментов. Перечисленные факторы воздействуют на изменения количественного соотношения фотоактивных пигментов, ответственных как за поглощение и преобразование света, так и за восстановление С02, что в конечном счете влияет на продуктивность растений. Необходимо отметить, что содержание пигментов (хлорофилла и каротиноидов) можно использовать для характеристики потенциальной способности образования урожая не только у отдельных растений, но и посевов.
Литература
1. Ничипорович А.А. Фотосинтез, почва и единая система питания и продуктивности растений // В сб.: Параметры и модели плодородия почв и продуктивности агроценозов. - Пущино, 1985. - С.5-28.
2. Албегов Р.Б. Оптимизация продукционного процесса посевов кукурузы в предгорьях Северного Кавказа в системе "почва: удобрение: сорт": Автореф. докт. дисс. - М., 1990.
3. Хотылева Л.В., Войнило В.А., Лемеш А.А., Божко Н.И., Лу-канская А.Э. Онтогенетическая динамика фотосинтетической деятельности растений льна в связи с их продуктивностью. // С.-х. биология. - 1998. - №3. - С.98-104.
4. Ничипорович А.А. Хлорофилл и фотосинтетическая продуктивность растений // В сб.: Хлорофилл. - Минск: Наука и техника, 1974. - С. 49-62.
