Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ИЗУЧЕНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ ПШЕНИЦЫ В КОНТРОЛИРУЕМЫХ УСЛОВИЯХ ВЫРАЩИВАНИЯ

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "ИЗУЧЕНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ ПШЕНИЦЫ В КОНТРОЛИРУЕМЫХ УСЛОВИЯХ ВЫРАЩИВАНИЯ"

4 '¿Ш&

министерство сельского хозяйства ссср

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имешг К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи ОСИПОВА Людмила Владимировна

ИЗУЧЕНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ ПШЕНИЦЫ В КОНТРОЛИРУЕМЫХ УСЛОВИЯХ ВЫРАЩИВАНИЯ

(03,00.12 — физиология растений)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА г—. 197»

Работа выполнена во Всесоюзном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте удобрений и агропочвоведения им. Д. Н. Прянишникова.

Научный руководитель — доктор биологических наук Н. Т. Ннловская.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук профессор М. М. Гукова, кандидат биологических наук А. П. Примак.

Ведущее предприятие — Институт агрохимических проблем и гидропоники Ар; "

в «/5» час. на за , иного совета

K-I20.35.06 в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева. Адрес: 127550, Москва, И-550, ул. Тимирязевская, 49. Ученый совет ТСХА. С диссертацией можно озн.

Защита состоится

. 1979 г.

Автореферат разослан

Ученый секретарь Специализированного сов> доцент

В. Г. МАРЬЕНКО.

л-пт

Актуальность проблемы. Изучение потенциальной продуктивности пшеницы является актуальной проблемой современной биологической науки, направленной на увеличение производства зерна.

Выявление генетических потенциалов форм и сортов растений требует создання оптимального комплекса условий выращивания. В наибольшей мере это осуществимо в контролируемых условиях, обеспечивающих возможность регулирования и поддержания заданных параметров среды в течение всего онтогенеза.

Оптимизация условий культивирования включает установление оптимума минерального питания, что при искусственном выращивании сводится к подбору питательного раствора, способствующего реализации потенциальной продуктивности. Создание оптимальной системы минерального питания предполагает также удовлетворение потребностей растений в питании в отдельные периоды роста и с учетом сортовых особенностей яровой пшеницы. .

Несмотря на давнюю практику выращивания растений в искусственной среде и наличие большого числа питательных смесей, оптимального питательного раствора для выращивания пшеницы не установлено.

Важнейшими вопросами, возникающими при создании оптимального питательного раствора, являются определение концентрации и соотношения основных минеральных элементов в питательной среде. В настоящее время существуют различные теоретические подходы к поискам оптимального соотношения элементов в среде и различные мнения о влиянии этого соотношения на продуктивность растений (Журбицкий 3. И.. Вахмистров Д. Б., 1963, 1964; Steiner А. А., 1966; Homes М:, 1967; Мосолов И. В., 1968; Хеди Э., Диллон Д., 1968; Ingestad Т., 1971, 1973; Bussler W„ 1973).

В основу поиска оптимального соотношения основных элементов питания в наших исследованиях было положено предположение о существовании видовой специфики химического состава растений, согласно которому, количество и соотношение накапливаемых элементов является отражением биоло-

} ¿.тг-/? .

гической потребности растительного организма- в питании (Нилов В. И., 1936; Вавилов Н. И., 1968; 1лдез1ас1 Т., 1971; Лавриченко В. М., 1971; Тнтлянова А. А., 1974; Ильин В. Б., 1975; Ринькас Г. П., 1976). Подобный физиологический подход позволил сузить диапазон исследуемых соотношений элементов.

Цели и задачи исследований. Цель данной работы состояла в установлении оптимального соотношения элементов в питательном растворе, способствующем проявлению потенциальной продуктивности пшеницы.

В задачу исследований входило изучение следующих вопросов:

1) влияние соотношения ЫРК в питательной среде на рост, развитие и продуктивность пшеницы;

2) действие соотношения ЫРК в питательной среде на содержание и. соотношение этих элементов в растениях пшеницы;

3) установление онтогенетической изменчивости: соотношения ЫРК в растениях пшеницы;

4) сравнительная оценка минерального питания различных сортов пшеницы.

Научная новизна. Впервые вопросы по оптимизации мине* рального питания яровой пшеницы изучались в контролируемых условиях, полностью удовлетворяющих потребности растений в питании.

»

Результаты исследований показали, что при:неограниченном запасе питания, обеспечивающем избирательное поглощение элементов, соотношение элементов в среде не влияет на характер формирования продуктивности и ее величину, химический состав пшеницы и характер изменения соотношения основных элементов в растениях в онтогенезе. Показано, что он-тогенетияаская изменчивость соотношения основных элементов питания в растениях является отражением биологических потребностей пшеницы в питании в конкретных условиях выращивания и не зависит от соотношения элементов в среде..

Практическая ценность работы. Результаты и выводы, представленные в работе, могут быть использованы, при выращивании-растений в водной культуре и гидропонике. При неограниченном запасе питания можно выращивать растения на питательных средах с широким диапазоном соотношений основных питательных элементов без ущерба для их продуктивности. Однако для поддержания постоянства сбалансированности питательного раствора наиболее благоприятной является питательная смесь, соотношение элементов в которой составлено с учетом сортовых и онтогенетических особен-2

Костей в накоплении элементов минерального питания в соответствующих условиях выращивания. „

Апробация работы. Материалы исследований докладывались на кокференцнн молодых специалистов ВИУА в 1077 г., на конференции по Фрунзе «Управление комплексом факторов жизни растении на мелиорируемых землях».

Объем работы: диссертация изложена на 118 страницах, машинописного текста, состоит"из введения, 5 глав и выводов, включает 45 таблиц, 9 рисунков. Список литературы представлен 273 наименованиями, из которых 211 отечественных и G2 иностранных.

Объекты исследования. Опыты проводили с сортами яровой пшеницы двух видов: Triticum aesticum, TrHicum durum. Изучали 3 сорта короткостебелъных пшениц: Верлд Сндз 1877, Сете Церрос 60, СВ-151 и 8 сортов длинностебельных: Ленинградка, Диамант, Московская 35, Саратовская 29, Пнро-трикс 28, Шортандннская 25, Харьковская 46, Зерноград-екая 39.

Условия н методы проведения экспериментов. Исследования проводились' в лаборатории потенциальной продуктивно» сти пшеницы ВИУА в 1975—1978 гг. в установке для выращивания растений с частичкой регуляцией внешних параметров среды и в герметическом фитотроне.

Для изучения влияния соотношения NPK в питательной среде на рост, развитие, продуктивность, химический состав и онтогенетическую изменчивость соотношения элементов в растениях яровой пшеницы были поставлены опыты в вегетационной установке с короткостсбсльним сортом Верлд Сидэ 1877. Эксперименты в 1975 и 1976 годах проводились по полной схеме, в 1977 г. схема была сокращена и растения выращивали на питательных растворах 2 и 3 вариантов. Схема опытов представлена в таблице 1.

Соотношение NPK в питательной смеси в первом варианте соответствовало соотношению этих элементов в смеси Кнопа, широко применяемой в практике вегетационных опытов; во втором варианте—соотношению NPK,свойственному пшенице исследуемого сорта, полученному в экспериментах, проведенных в фитотроне; в третьем варианте — соотношению NPK У яровой пшеницы,, выращиваемой о природных условиях на черноземах. Это сооотношение било рассчитано по литера- ' турным данным о накоплении элементов в выносе высокопродуктивных пшениц.

Солевой состав и содержание микроэлементов было одинаковым во всех вариантах опыта. Питательные растворы готовили на дистиллированной воде.

Изучение биологической потребности пшеницы в элементах питания требует создания условий, при которых растения

Вариант (соотношение Соль Содержа»»«, Общая кон- Содержание элементов, мг/л рН

в % от суммы №К) г/л центра ин я, т/л (м эк в/л) N Р К Са м8 а исходи.

I . N :Р:К 42:11:47 квд, КНгРОч МЕБО* ' 0,125 0.5 0,06 0,125 0,125 0,935 (11,55) 102 23 115 122 25 16 29 5,2

2 N : Р: К 30:10:60 Са^КО»)» КНаРО« М^О, 0,125 0,3 0,105 0,130 0,125 0,785 (10,18) 68 29.9 ¡40 73 25 16 49 5,4

3 N : Р;К С6 :7:25 КМО* Са(М03)г КС1 КН5РО( м^о. 0,072 0,77 0.015 0,06 0,125 1,01 (12,64) 141 13,7 53 187 25 16 7 5,4

Содержание микроэлементов, ыг/л: Ре—I, В — 0,2. Мо —0,03. Си —0,02, 2п — 0,02, Л1л — 0,2.

были бы полностью обеспечены веема необходимыми элементами на протяжении всего периода роста и развития и в то же время не испытывали отрицательного воздействия повышенных концентраций. В связи с этим запас питания в опытах поддерживался неограниченным, что достигалось частой сменой питательного раствора. Показателем необходимости смены раствора служило поглощение калия на 25% от исходного содержания в третьем варианте, т. к. данные анализа питательных растворов показали, что при таком режиме смен питательных смесей поглощения N. Р, во всех вариантах опыта и К я 1 и 2 вариантах было меньше 25% их исходных количеств. Контроль за состоянием питательных смесей вели ежедневно. Смену питательных растворов проводили всегда одновременно во всех вариантах. Кислотность замеряли каждый день рН-метром типа 340 и доводили ее до 5,6—6,0 0,05 N НаЗО*. Питательные смеси интенсивно аэрировались. В течение всего вегетационного периода регистрировали температуру, влажность воздуха и интенсивность освещения. Исследования проводились при 16-часовом фотопериоде. В качестве источника освещения использовались лампы накаливания марки ЗН-8. Растения выращивались при облученности 300 ватт/см2 ФАР. Повторность опыта 10-кратная. В 1975 г, растения выращивались при температуре воздуха 25—27°С, влажности 40%. В каждом сосуде было по 14 растений. В 1976 и 1977 гг. температура воздуха поддерживалась на уровне 25СС, а в период от выхода в трубку до цветения — начала молочной спелости снижена до 20°С. Относительная влажность воздуха поддерживалась в пределах 60—70%, при плотности посадки 7 растений на сосуд.

В течение всего! вегетационного периода за растениями осуществлялся постоянный уход, велся дневник фенологических наблюдений, проводился морфофизиологический контроль за наступлением этапов органогенеза.

В 1975 н 1970 гг. растительные пробы отбирали по фазам развития растений. При этом определяли следующие показатели: сухую биомассу по органам; высоту растений; количество листьев, стеблей и колосьев, площадь листьев, которую измеряли на фитопланиметре марки ФПЛ-74. В 1977 г, учитывали только урожайные данные. При уборке урожая во все годы эксперимента, кроме перечисленных показателей, определяли структуру урожая и его элементы. На основе полученных данных рассчитывали величины фогосинтетических потенциалов, темпы и интенсивность накопления биомассы в онтогенезе, реализацию заложнвшихся элементов продуктивности, В растительном материале после мокрого озоления по Гинзбургу определяли фосфор методом Труога-Мейера, ка-

лпй — на пламенном фотометре, азот определяли после сжигания с H2SO( по Кьельдалю. Расчеты вели на элементы.

Изучение сортовой специфики минерального питания проводили в вегетационной установке в 1977 г. Сорта выращивали на питательной среде второго варианта. Условия выращивания, методы измерения всех показателей были такими же, как в предыдущих экспериментах 1976—1977 гг.

Определение влияния соотношения NPK на интенсивность фотосинтеза было проведено в герметическом фитотроне. Концентрация СОг Поддерживалась автоматически в диапазоне 0,05—0,07% днем и ночью; Ог — 21,3—21,6% круглосуточно. Изменение концентрации СОг измерялось при помощи га* зоаналнзатора ГОА-5, с диапазоном шкалы — 0—0,3% С02 и непрерывно фиксировалось на ленте вторичного прибора KCII-4. Фотопернод, температура и влажность воздуха сохранялись и похтержнвалнсь такими же, как в вегетационной установке в 1976 г.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ

1. Влияние соотношения основных минеральных элементов в питательной среде на физиологические показатели жизнедеятельности пшеницы и ее продуктивность

Вопрос о влиянии соотношения минеральных элементов в питательной среде на формирование продуктивности растений широко освещен в литературе. Большинство исследователей считают, что интенсивность и сопряженность обменных процессов в растительном организме и урожай растений во многом определяются соотношением элементов питания в среде (Гедройц К. К.. 1932; Мосолов И. В. и др., 1962, 1968, 1969; Журбицкнй 3. И., 1963; Габр Р., 1964; Хоменко А. Д., 1972; Кошелева Л. Л., 1973; Bussler W., 1973; Homes At., 1970; Vajberger A., Sestic S., 1977 и др.). Сведений о влиянии соотношения минеральных элементов в среде на темпы органооб-разовательных процессов и фотоеннтетическую деятельность растений значительно меньше, но в основном они также свидетельствуют о взаимосвязи этих показателей (Петинов Н. С., 1959; Зуев Г. А., 1961; Дорохов Л. М., 1962; Salanfjeana N.; Pristavu ■ N., 19G6; Евграфова H.H., Яркова П. С., 1967; Haysshi К., 19G9; Алиев Д. А., 1974; Жакотэ А. Г., 1974). Наряду с этим имеются данные о том, что соотношение элементов в среде не влияет на продуктивность растений, которые хорошо растут и развиваются на питательных смесях с широким диапазоном соотношений минеральных элементов (Журбицкнй 3. И., Вахмистров Д. Б., 1964; Steiner А. А., 1906; Invested Т., 1971; Кыдрев Г. Г., Чулджнян X., 1971).

Необходимо отметить, что в экспериментах, где констатируется наличие зависимости между соотношением элементов r среде и характером формирования продуктивности растений, условия минерального питания являлись, как правило, лимитирующим фактором и, кроме того, действие соотношения элементов в большинстве опытов изучалось совместно с дозами применяемых питательных веществ, что осложняло получение ответа на вопрос о влиянии соотношения NPK в питательной среде на характер развития растений и их продуктивность.

- В наших экспериментах, проведенных в условиях, обеспечивающих бездефицитное поглощение растениями элементов литания из растворов невысоких концентраций, найдено, что различные соотношения NPK в питательных смесях не влияли на показатели фотосинтетической деятельности растений. Величина ассимиляционной поверхности, динамика ее нарастания и продолжительность работы листового аппарата были одинаковы у растений различных вариантов. Так, в фазу колошения величина площади листься в 1975 г. составляла 200, 210, 190 см2 на растение по вариантам, в 197G г; — соответственно 420, 430 и 440 см2 на растение. Изменение фотосинтети* ческого потенциала (ФП), который отражает величину н продолжительность деятельности листьев в онтогенезе растений, представлено в таблице 2.

Таблица 2

Изменение фотосинтетического потенциала пшеницы в онтогенезе (см3 дней на растение)

Как видно из таблицы 2, различия в величине ФП в отдельные периоды и характере его изменения в онтогенезе пшеницы в изучаемых вариантах находились в пределах допустимых ошибок. Продолжительность работы листьев в оба года проведения исследовании по вариантам была близка, однако

увеличение их размеров в 1976 г. способствовало повышению продуктивности пшеницы в этом году.

Определение интенсивности фотосинтеза в период максимального нарастания листовой поверхности растений не обнаружило различив в величине асснмкляцнн углекислоты по вариантам опыта (табл. 3).

Таблица 3

• Влияние соотношения NPK в среде на интенсивность фотосинтеза

0976 г.)

Варианты Количество поглощенной СО ]В иг в час на:

1 дм1 аесичилац, | поверхности | 1 дм1 листа 1 растение

1 27.3 42.1 109,4

2 24,1 . 39.8 103,5

3 26.0 40,8 114,3

Из таблицы 3 видно, что количество поглощенной углекислоты п час. (в среднем за сутки) в расчете на растение, на единицу площади листа и всей ассимиляционной поверхности пшеницы было примерно одинаковым в вариантах с различным составом питательной среды.

Анализ динамической характеристики темпов и интенсивности накопления биомассы растений показал, что эти вели- • чины близки у растений, выращенных на питательных средах с различным соотношением NPK п питательной среде. Ве- -личины потенциальной продуктивности и степень реализации за ложившихся структурных элементов урожая (число колосков в колосе, цветков в колоске и продуктивных стеблей на VII этапе органогенеза) также оказались одинаковыми-во всех изучаемых вариантах, что привело к формированию идентичной структуры растения н колоса (табл. 4).

При сравнении показателей элементов продуктивности по годам выращивания видно, что, в отличие от 1975 г., в 1976 и 1977 гг. растения пшеницы во всех вариантах отличались более высокой кустистостью, причем почти все образовавшиеся стебли были продуктивными, и большим числом зерен в колосе.

Идентичный характер роста и развития растений пшеницы, выращиваемой на питательных средах с различным соотношением элементов, привел к формированию одинаковых величин продуктивности (табл. 5).

Во все годы проведения экспериментов количество образо-

Влияние соотношения ЫРК в среде на биометрические показатели н элементы структуры урожая пшеницы

Год »- в ч в О. Л са •и « 5 5 г У с 3 я и са 6,3, Число листьев с одного растения 1 Кустистость Число зерен в колосе Масса 1000 зерен,г

общая О А СХ к В Р- <9 а 2 я о В) с 3 V т к

1975 1 68 7.6 ' 5.9 33.0 18.0 26,3

2 65 — 7.9 5.5 32.0 17,0 28,2

3 65 — 7,6 5.1 32.0 17,4 21,9

1976 1 83 42.0 9.5 9.3 34,0 26.3 30,1

2 82 45.0 10.5 9.7 34.0 23.3 31.5

3 84 41,5 9.8 8,8 32.0 25,7 33,7

1977 2 79 44,7 10,6 9,5 ,--„ _ 31,9

3 81 47,8 12,0 9,0 — 32,6

Таблица 5

Продуктивность яровой пшеницы сорта Верлд Сндз 1877

Вариант 1975 г. (976 г. 1977 г.

оошая касс» эбшая вцо- мкн. эеряо общ»« биомасс* крм> *

г/ра-стенне г/сосуд . г/растение г/сосуд г/ра-стенне г/сосуд

1 8,0 3.5 49,0 \7Л 7,5 52,5 * .

2 7,4 3,2 44,8 16.3 7,4 51,8 16,8 7,6 534!

3 72 2.8 • 39,2 18,5 8,1 56,7 16.4 7,5 52.9

Р 3.3 2,8 _ 2.7 0.97 — 0.4 0.4 _

Р% 3.1 5.0 3.6 4.Б — 3,6 2,2 _

Р я» ей! 3.5 3,5 3.9 3,9 5.3 5.3

ванной растениями биомассы и величина урожая зерна не зависели от соотношения элементов в питательной среде. Однако, несмотря на то, что условия минерального питания были совершенно одинаковыми во всех опытах, абсолютные показатели продуктивности единичного растения значительно различались по годам. В 1976 и 1977 годах растения отличались более мощным развитием вегетативной массы и более высоким урожаем зерна, что было обусловлено более благоприятным температур но-влажности ым режимом, а также- лучшим распределением освещенности растений, благодаря уменьшению плотности посадки.

Урожай зерна с сосуда был близок по годам, что во многом определялось способностью растений пшеницы к куше-иию. Уменьшение плотности растений в сосуде в 1976 и , 1977 гг. способствовало увеличению продуктивного кушення и урожая зерна каждого растения. В 1975 г. большее число растений в сосуде компенсировало их меньшую продуктивность. В результате урожаи зерна с сосуда были близки по годам.

Таким образом, проведенные исследования показали, что в условиях неограниченного запаса питания, несмотря на различия в условиях выращивания, обусловившие неодинаковую продуктивность единичного растения по годам, соотношение элементов в питательной среде во все годы исследований не' влияло на характер формирования и величину урожая пшеницы.

2. Влияние соотношения NPK в питательной среде на химический состав пшенины

На основании сведений, имеющихся в литературе, нельзя сделать однозначный вывод о влиянии соотношения минеральных элементов в питательной среде на химический состав растений. Накоплено значительное количество данных о влиянии условий выращивания на содержание и соотношение элементов в растениях (Церлннг В, В., 1964, 1976; Сатклифф Д., 1964; Штраусберг Д. В., 1965: Коровин А. И., 1972; Ры-син Л. П., Антюхина В. В., 1977; Сооро, 1972; Hansen Е., 1973; Ангелов А. П., 1974). В связи с этим выращивая растения на питательных средах с различным сооотношением элементов, можно было ожидать изменения химического состава пшеницы, которое могло сказаться на ее продуктивности.

Наряду с этим существует мнение -о стабильности элементного состава растений вне зависимости от условий питания, что, по мнению ряда исследователей, генетически обусловлено (Иванов С.' Л., 1924; Виноградов Л. П., 1952; Журбиц-кнй 3. II., Вахмистров Д. В., 1963; Steiner Л. Л., 1966; Титля-нова А. А., 1972, 1974; Лаврнченко В. М., 1971; Ильин В. Б„ 1975).

Результаты исследований показали, что содержание и соотношение азота, фосфора и калия в пшенице как в целых растениях (табл. 6), так и в отдельных органах на протяжении всего периода вегетации не зависели от состава питательной среды. Одинаковый химический состав пшеницы, выращенной на питательных смесях с различным содержанием и соотношением элементов, вероятно, объясняется тем, что при неограниченном запасе элементов питания растения поглощали минеральные элементы избирательно и согласно сво-

Содержание КРК в растениях пшеницы (иг/г) в различные фазы развития

Вариант 1975 г. 1976 г. 1977 г.

N Р К N Р К N Р К

Цветекне

I 23.7 5,9 51,1 26.7 6,3 44,2 — — —

2 23,9 6,5 50,9 26.5 7.1 43,8 — — —

3 28,9 6.1 49,3 20.1 6.4 42,0 — — —

П одная спелость

1 22,2 6,7 35,8 19,5 5,4 31,1 _ _ —

О 22,3 6,7 34,9 20,3 5.6 28,4 19.6 5.2 28,0

3 23,0 6.7 37,6 20.8 5,5 30.2 21,0 5.5 26.8

р •0,75 0,06 4,5 1.3 0,32 5,0 2.4 1,8 . 1,0

р% 2,1 1,9 1.8 2.8 2,5 1,6 3.1 2,6 2.1

4,5 4,5 4.5 4,5 4.5 4,5 5,3 5.3 5.3

им возможностям & данных условиях выращивания. Избирательность подтверждается тем, что соотношения элементов, накопленных растениями за отдельные периоды роста, отличались от фактического соотношения элементов в питательных растворах (табл. 7),

Специфические условия выращивания пшеницы в наших опытах привели к увеличению содержания фосфора и калия в вегетативных органах. Отношение азота к фосфору в листьях в фазу цветения было около 4, в то нремя как, но литературным данным, это отношение у пшениц, выращенных в поле, колеблется от 10 до 15 (Волков Е. Д., 1969; Болдырев Н, К., 1972). Элементный состав зерна пшеницы, полученного б наших экспериментах, был близок к составу зерна пшениц, выращенных в естественных условиях обитания, что говорит о более строгом генетическом контроле за химическим составом репродуктивных органов. Повышенное содержание Р и К в вегетативных органах характеризует большую способность клеток накапливать эти элементы, так как растительный организм обладает богатым комплексом наследственных свойств, приспосабливаемых к весьма переменным параметрам внешней среды. Увеличение содержания фосфора и калия в вегетативных органах повлияло на содержание элементов в целых

Соотношение №К в питательных растворах н растениях пшеницы в различные периоды роста (1975 год)

Период роста Анализ и- ^ руемый показатель Вариант 1 ! Соотношение 2 1 3 в % от сумми ЫРК

N Р К N Р | К N Р К

Кущение Раствор , . • 42,5 103 46,7 31,5 11,5 57,0 70.9 5,8* 233

Растение . . 39,в 5.8 54,4 39,7 6,1 59.0 40,3 6,1» 533

Кущевне—в ветение Раствор , . . 43,0 10,1 46,3 29,1* П.2 59.6* 71,2 53 23.0

Растение , , 29,6 7.5 62,9 31,1* 8,3 60,7' 31,6 7,7 СО ,9

Цветение полна я Раствор . , 42,2 11,0 46.8 28,7 11,9 59,4 70,0 6,1 23,9

спелость

Растение . . 30,7 17,9 45,4 37,2 15,4 47,4 33.8 163 49,4

* Рамкчия негостов«'рни при Р —0,03.

растениях пшеницы, и соотношение NPK и них было близко к 30: 10:60.

Оценивая действие внешних факторов среды в отдельные годы, можно отметить, что улучшение внешних условий выращивания в 1976 и 1977 гг. по сравнению с 1975 г. привело к уменьшению содержания калия в целых растениях пшеницы и снижению затрат всех элементов на создание единицы массы зерна (табл. 6, 8).

v Таблица 8

Затраты элементов на создание единицы массы зерна я зависимости от комплекса внешних условий (иг/г)

Год Лзот Фосфор Калий'

1075 51,7 15,5 81.3

1976 45,0 12.4 63.0

1977 43,6 11,6 62,1

Итак, при выращивании растений в условиях неограниченного запаса питания соотношения NPK в питательной среде не оказало влияния на химический состав яровой пшеницы. Специфические условия выращивания способствовали повышенному содержанию Р и К п вегетативных органах. Внешние условия проведения экспериментов обусловили различия в потреблении калия и затратах'элементов на создание единицы массы зерна.

3. Онтогенетическая изменчивость соотношения элементов в растениях пшеницы

Неравномерность и разнокачественность ростовых процессов, связанная с физиологическими особенностями образующихся органов, обусловливает различия'в содержании и накоплении элементов питания и определяет различия в потребности растений в отдельных элементах в онтогенезе.

Одним нз показателей изменяющейся потребности растений в питании является изменение соотношения элементов в растениях на протяжении вегетации. Наличие онтогенетической изменчивости соотношения NPK отмечается во многих работах, но в каждом конкретном случае характер этой изменчивости обусловлен специфическими условиями выращивания (ЖурбицкиЙ 3. И.„ 1963; Шкурнхина А. К., 1965; Угаров Л. И., 1967; Яковлев Е. Н., 1972; Кафкафи У., Галеви Д., 1974; Дворянинова Н. Н„ 1975; Schult J. Е., Jrenck. R, Е„ 1976).

la.

Соотношение элементов лигами я, накопленных пшеницей в отдельные

периоды

Периоды поглощения 1975 г. 1976 г.

Со лш ¡ленке (в % ог МРМ

N Р К N I» ( К

Всдоды—кушеяие . . . . , , 39,7 5.7 54,4 41,2 7,3 51.5

Куигенне—цветение ...... 30,7 7,9 61.4 33.6 8,7 57,7

Цветение—восковая спелость . . 36.0 18,5 47.2 34.0 17,3 48.6

. . ......... 17,4 64.8 29,8 8&,8 34,2 20.6

Р% .«•*..... 3.1 7,1 2.4 1,1 6,5 1.5

ЗЕ............ 3,3 2,1 3,9 1.2 2,1 2.5

Проведение исследований в условиях константного соотношения элементов в среде при неограниченном запасе питания показало наличие онтогенетической изменчивости соотношения основных питательных элементов в растениях пшеницы (табл. 9).

Характер изменения соотношения ЫРК в отдельные периоды роста был одинаков в различных вариантах опыта, что дало возможность представить усредненные данные по трем вариантам (табл.9).

Математическая обработка данных подтвердила наличие онтогенетической изменчивости соотношения ЫРК в поглощении за отдельные периоды. Из табл. 9 следует, что относительно большая потребность в калии приходится на период кущение— цветение. В период образования и налива зерна повышается доля фосфора в общем накоплении элементов. Наибольшая доля азота в сумме ЫРК отмечается в первые фазы развития. Наблюдаемые различия в относительном накоплении элементов в отдельные периоды являются, вероятно, отражением биологических потребностей пшеницы в питании в конкретных условиях выращивания.

Наличие определенной закономерности в изменении соотношения ЫРК в онтогенезе за периоды подтверждается одинаковым характером этой изменчивости в отдельные годы проведения экспериментов.

Результаты исследований показали также, что онтогенетическое изменение соотношения элементов в целом растении связано с изменением содержания и соотношения ЫРК в отдельных органах и изменением структуры растения в течение вегетации, »

4, Сравнительная оценка минерального питания различных сортов яровой пшеницы

Оптимизация минерального питания яровой пшеницы и, в частности, установление оптимального соотншсиня ЫРК в питательном растворе требует изучения сортовой специфики в накоплении основных элементов растениями. Наличие у сор-топ полевых культур различной способности к поглощению и использованию элементов литания отмечали многие исследователи (Майте Ои)ае Л., 1934; Княгиничев М. М., 1936; Лег1оГГ О. С„ 1963; Ре1;го\'1с АЦ Бапс М„ 1973; Саг^апип! N. а. оШ., 1973; Чернышева Н. Ф., Бурденков II. М,, 1974; Воуз П. Б., 1974).

При сравнительной оценке продуктивности II сортов яровой пшеницы различного географического происхождения, выращенных на питательном растворе с одинаковым соотношением ^К при неограниченном запасе питания, было установлено преимущество короткостсбелышх сортов перед длнн-ностебельнымн в наших условиях (табл. 10).

Короткостебельные сорта пшеницы отличались более рациональной структурой, что нашло отражение в меньшем количестве непродуктивных стеблей (16—20% у короткосте-болышх против 30—50 у длннноетсбсльных) и меньшими затратами элементов питания на создание единицы массы зерна. Так, если затраты азота у короткостебельных составляли 37,7—49,0 мг на единицу массы зерна, то у длннностебельных величина затрат колебалась от 82,1 до 113 мг.

Показатель—чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ), по мнению ряда исследователей, имеет сортовую специфику (Авакумова Л. Г., Королькова Н. А., 1975; Лкеенович А. В., 1975). В наших опытах эта закономерность не проявилась, как не проявилась и корреляция между ЧПФ н продуктивностью сортов.

Проведенные исследования показали, что соотношение азота, фосфора н калия во всех изучаемых сортах имело одинаковый характер и не зависело от продуктивности и структуры растений.

Так, у короткостебельного сорта .Верлд Сндз 1877 и длннностебельных Ленинградки и Саратовской 29 урожай зерна с растения составлял 6,9; 4,9;, 5,6 г, а отношение соломы к зерну было соответственно 1,4; 4,5; 2,9, в то время как соотношение элементов в целых растениях было одинаковым. У сортов Ленинградка и Шортандннская 25, структура которых одинакова, доли отдельных элементов в соотношении ЫРК различались (табл. 10).

Сортовые особенности в значительной степени проявились в распределении поглощенных элементов по отдельным орга-

п чз

Э г«

■О -О О -о X» Ж < Я

я: и

п

ю «л

„ № - С

кэ я —

™ м ь*

и я

п

I

ш

длииностебельные

коротко-стебельные

м 00 .Ь --Ь. I) СП 1Л !Л » Л о>оо> "м Ь Ъ "а *. "о Ъ и *щ Ь 41. 'о

I I | СП О (п О ел ® « Ч 05 <й

I ' 1 'ю О « Ь Ч А (Л -I 1л — 'о

I | с> со ~ ~ у — е> ¡о ¡а

1 1 0>М"'010«,»<01 о 11

I | I А И О! * а ^ в» к) д> ч

I I I ® о Ь ь Ь Ъ "ю

и 10 и

М М О 5 00 -4 — Я «3 щ ы

Ъ И 'м 'о» в Ч 4 ч О оо "(Л

'<£> о М ^ О Ц5 '-4 Л.

Оо оо

—1 Лп

йлл^^^йолеп СЛ (Л №

о — 'о м о м Ь <в и м "ьп

п

о пэ

УрокаЙ зерна, г/ра-стенне

Чистая продуктивность фотосинтеза, г/«* сут.

обшая

продуктивная

(1

о о

а о

А

я "а 7!

1 | | юка-ь-ымы-^л, о •— —

< I 1 'о Ъ 1л Ц о ч Ь Ь Ьо Ь

Отношение соломы к зерну

нам. Сравнительные данные по содержанию элементов в различных органах растений у отдельных групп сортов показаны в таблице 11 на примере короткостебельного сорта Верлд Сидз 1877 и длинностебельного Саратовской 29.

Листья и стебли, и особенно полова, короткостебельных пшениц содержали меньше азота и больше калия по сравнению с длинностебельными. В корнях последних содержание всех элементов было выше, чем у короткостебельных сортов, что, связано, вероятно, с физиолого-биохимическими особенностями этих групп сортов.

Таблица 11

Содержанке ИРК в отдельных органах пшеницы (мг/г)

Сорт Верлд Сндэ 1877 Саратовская 29

N Р К N Р К

Лист 17,9 7.4 58,9 20.8 7,2 50,8

Стебель 10,8 3.9 65.4 14,0 3,6 55.8

Корни 19,а 3.7 28,0 30.0 5.1 36,9

ГТолова 9.2 5.3 39,6 19,7 6,6 18,1

Зерно 28,9 3.1 6.6 28,2 4.2 6,8

Выводы

Результаты экспериментальных исследований, полученных за период 1975—1978 годов по изучению минерального питания яровой пшеницы в условиях водной культуры при неограниченном запасе питания, позволяют сделать следующие выводы:

1. Соотношение основных минеральных элемектов-в питательной среде, в изучаемом диапазоне N : Р : К (42 :11 : 47, 30: 10:60, 68:7:25) не влияет на продуктивность коротко-стебельной лшенииы,

2. Время наступления и продолжительность этапов органогенеза, динамика нарастания площади листьев, величина фотосинтетического потенциала, интенсивность фотосинтеза были одинаковы у растений, выращенных на питательных средах с различным соотношением азота, фосфора и калия.

3. Соотношение и содержание элементов, накапливаемых пшеницей как в целом растении, так и в отдельных органах не зависит от соотношения питательных элементов в среде.

2 17

4. В константных условиях минерального питания наблюдается онтогенетическая изменчивость в соотношении элементов, накапливаемых растениями. Наибольшая доза азота в сумме элементов отмечается от всходов до кущения, доля фосфора увеличивается к концу вегетации, калия — от куше-ния до цветения. Онтогенетическая изменчивость соотношения ЫРК в целых растениях определяется изменением структуры растения и соотношения элементов в отдельных органах пшеницы.

5. Соотношение элементов в питательной среде не влияет на характер онтогенетической изменчивости соотношения МРК в растениях.

6. Соотношения МРК в целых растениях пшеницы изучаемых сортов, несмотря на значительные различия в продуктивности и структуре отдельных сортов, было близким, хотя и наблюдалась сортовая специфика в распределении элементов по органам.

По материалам диссертации опубликованы следующие* работы

1. К вопросу об оптимальном соотношении питательных элементов при выращивании пшеницы. Тезисы Всесоюзного совещания «Управление комплексом факторов жизни растений на мелиорируемых землях». Фрунзе, 1977, в соавторстве.

2. Влияние соотношения элементов в питательной среде на продуктивность яровой пшеницы. Доклады ВЛСХНИЛ, 1978, 5, в соавторстве.

3. Изменение соотношения основных питательных элементов в онтогенезе яровой пшеницы. Бюллетень ВИУА, 1979, 43.

Л 68688 10/Х—79 г.

Объем 1>Л п. л. Заказ 1400. Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44 1