Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ПИТАТЕЛЬНОГО РАСТВОРА НА ПРОДУКТИВНОСТЬ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В ИСКУССТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ПИТАТЕЛЬНОГО РАСТВОРА НА ПРОДУКТИВНОСТЬ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В ИСКУССТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

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

ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ПИТАТЕЛЬНОГО РАСТВОРА НА ПРОДУКТИВНОСТЬ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В ИСКУССТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ

(Специальность 03.00.12 — физиология растений)

На правах рукописи

БУЛГАКОВА Наталья Николаевна

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА — 1Ш

Работа выполнена в лаборатории потенциальной продуктивности пшеницы Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института удобрений и агропочвоведения им. Д, Н. Прянишникова.

Научный руководитель — доктор биологических наук, профессор Н. Т. Ниловская.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Е. Е. Крастина, кандидат биологических наук В. В. Ефремов.

Ведущее предприятие — Университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы.

Зашита состоится ъЫЖСНаХ/']982 г. в «в » часов на заседании Специализированного совета К-120.35.06 в Московской сельскохозяйственной академии им. К- А. Тимирязева.

Адрес: 127550, г. Москва, И-550, ул. Тимирязевская, 49.

Ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан 1982 г.

Ученый секретарь Специализированного совета — кандидат биологических наук, доцент

В. Г, Марьенко

Актуальность проблемы. Разработка рациональной системы питания растений, в частности установление оптимальной концентрации питательного раствора, является первоочередной задачей при создании условий, выявляющих генетические потенциалы продуктивности форм и сортов сельскохозяйствен -ных.культур.

Несмотря на давнюю практику выращивания растений в искусственных условиях, проблема выбора оптимальной концентрации, позволяющей, наряду с другими условиями, получить наибольшую продуктивность, изучена недостаточно. Не установлен точно сам факт и остаются малоизученными механизмы влияния концентрации питательного раствора па продуктивность растений, что находит отражение в обилии противоречивых литературных данных.

Цель н задачи исследования. Цель данной работы состояла в изучении влняния концентрации питательного раствора на продуктивность яровой пшеницы в искусственных условиях выращивания.

В диссертации поставлены следующие задачи:

1. Выяснить влияние концентрации питательного раствора на накопление сулой биомассы в онтогенезе и урожай зерна пшеницы в зависимости от комплекса внешних условий.

2. Изучить влияние концентрации питательного раствора на формирование элементов продуктивности пшеницы и длительность основных этапов органогенеза.

3. Исследовать связь между некоторыми показателями водообмена н фотосинтетнческой деятельности пшеницы и концентрацией питательного раствора.

4. Определить содержание, соотношение п накопление основных элементов питания (МРК.) в растениях пшеницы в зависимости от концентрации питательного раствора.

Научная новизна. Впервые в контролируемых условиях при поддержании постоянства заданной концентрации раствора показано, что оптимальная'величина общей солевой концентрации меняется в В благоприятных

зависимости от условии выращивания. У КУТКТИШфП^ется более ГГ'" VI М." "!•""!

ЦЭГ ИС1 '

л-

А

высокая концентрация питательного раствора для получения максимального урожая зерна.

Новым является изучение влияния концентрации питательного раствора на формирование элементов продуктивности в онтогенезе (кустистости, числа колосков, цветков, зерновок). Показано, что в условиях низкой скорости органообразователь-иого процесса оптимальная концентрация усиливает степень развития и реализации основных элементов продуктивности яровой пшеницы. Определены этапы органогенеза, на которых растения наиболее чувствительны к изменению общей солевой концентрации.

Изучено действие концентрации питательного раствора на показатели фотосннтетнческой и дыхательной деятельности, а также водообмена растении пшеницы.

Практическая ценность работы. Результаты н выводы, представленные в работе, могут быть использованы при выращивании пшеницы в водной культуре н гидропонике, а также позволяют обосновать прнмененне высоких доз и способов внесения удобрений в зависимости от климатических условий.

Апробация работы. Материалы исследований докладывались на конференциях молодых специалистов ВИУА в 1979 и 1980 годах.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, четырех экспериментальных глав, выводов н списка литературы. Работа изложена на 159 страницах машинописного текста, включает 49 таблиц, И рисунков, 4 фотографии и 17 приложений. Список литературы представлен 193 наименованиями, в т. ч, 47 иностранных.

Материал, условия н методы проведения исследований

Эксперименты проводились в лаборатории потенциальной продуктивности пшеницы ВИУА в 1977—1980 гг.

Объектом изучения служила мягкая короткостебельная пшеница мексиканской селекции Сете Церрос 66.

Для изучения влияния концентрации питательного раствора на рост, развитие, продуктивность, химический состав, показатели водного обмена было поставлено пять экспериментов.

Опыты проводились в установке с частичным регулированием параметров внешней среды; в условиях водной культуры.

Изучаемые концентрации питательного раствора располагались в диапазоне благоприятного осмотического давления. Минимальной была выбрана концентрация, близкая к содержанию солей в почвенном растворе без внесения удобрений.

Соотношение ЫРК в растворе соответствовало накоплению элементов яровой пшеницей в искусственных условиях выра-2

щнвания в период их наиболее интенсивного поглощения (по данным первого эксперимента).

Характеристики питательных смесей представлены в таблице 1.

Содержание железа и микроэлементов в растворах всех вариантов было одинаковым и составляло в мг/л: Ре-2; В-0,2; Мо-0,03; Си-0,02; 2п-0,02; Мп-0,02. Питательные элементы вносили в виде солей: КМОз. Са(М03)г, КС!, М^ЭСи, РеС6Н507, МпЭО,, Си504-Г)Н20, (1\Н<)6Мк702.4Н£0, Н3В03:

Таблица 1

Характеристики питательных растворов

Концентрация питательных растворов Содержание мг/л элементов рН

неход-

г; ких

а м я N р К Сэ М|Г раствороа

*иГ г К ГЭ

0,20 0,39 0.98 2.46 3,45 1.64 3,28 8,21 20,52 28,73 2,37 4,73 11.83 29,58 41,40 0,13 0,22 0,49 0.92 1,19 20 40 100 248 346 4,2 8.4 21,0 52,5 73,5 36 72 180 450 630 18 36 . 90 225 315 6.6 13,2 33,0 82,5 115,5 4,85 4,80 4,75 4,70 4,70

Питательные растворы готовились на дистиллированной воде. Постоянство концентрации поддерживали сменой раствора. Истощение по основным питательным элементам допускалось не более 10—15% от их исходного содержания. Для контроля степени истощения питательной среды измерялось содержание калин в питательном растворе, как наиболее интенсивно поглощаемого элемента. Ежедневно измеряли кислотность и доводили ее до 5,6 и 6,0 0,05Ы НаЭО*. Питательные смеси интенсивно аэрировались. В течение всего вегетационного периода регистрировали температуру раствора и воздуха, влажность воздуха (4 раза в сутки). Раз в неделю измеряли облученность посева фотоинтегратором типа ФИ-1, Растения выращивались под лампами ЗЫ-8 с водным экраном при 16-часовом фотопериоде. Условия проведения экспериментов приведены в таблице 2.

Растения культивировались в 12-лнтровых сосудах. Плотность посадки нрн посеве составляла 15 растений на сосуд. К моменту уборки урожая в сосудах оставалось по 5—8 растений. Повторность опыта 5-кратная.

В течение вегетационного периода за растениями осуществляли постоянный уход, вели дневник фенологических наблюдений, проводили морфофнзнологическнй контроль за на-

Таблица 2

Условия проведення экспериментов по этапам органогенеза

Интенсивность ФАР, Вт/м1 Температураде1Ш ночь °С Влажность воздуяа, день ночь %

»— а ти дул а раствора

о в 3 <5 г О Оч Сезон года VIII— XII в 3 а 2 ^ г» с* о а 3 К о С 1-Х XI — XII 1-Х ХІ-ХІ I

1* лето 240 280 — 20—23 18—20 24—25 23—24 50 ВО

2 весна — лет о 320 ■100 370 2117- -23 -18 2020- -23 -22 . 50 70

3 осень — зима 200 300 260 19—21 15—17 2120- -24 -23 50 50

4 весна — 250 300 290 19—21 22_26 20—22 23—25 50

лето 14—17 17—19 19-21 22—24 70

5а весна — 280 350 320 20—22 23—27 20_22 22—25 60

лето 16—18 19—21 18—20 21—24 ВО

56 весна — 60 100 90 20—22 23—27 20_22 22—24 60

лето 16-18 19—21 18—20 21—23 80

* Эксперимент проводился до X этапа органогенеза.

ступлением этапов органогенеза (по Куперман Ф. М„ 1958, 1977).

Растительные пробы отбирали по основным этапам органогенеза. При этом определяли следующие показатели: сухую массу по органам, высоту растений, число стеблей, колосьев, колосков, цветков, площадь листьев. На III—VII этапах число колосков и цветков считали с помощью микроскопа МБС-2 при увеличении в 16 и 32 раза. Плошадь ассимиляционной поверхности измеряли на фнтопланнметре «ФПЛ-74». На основе полученных данных рассчитывали величины фотосинтетиче-скнх потенциалов, чистую продуктивность фотосинтеза, реализацию заложнвшихся элементов продуктивности.

Количество поглощенной растениями воды измеряли путем ежедневного ее долина .мерным цилиндром до метки. На V этапе органогенеза определяли скорость плача методом, предложенным Черновым В. К. (1973) для злаковых культур. Интенсивность плача рассчитывали путем деления количества выделившейся пасоки в единицу времени на сухую биомассу корневой системы растения.

Осмотическое давление пасоки измеряли методом Шарда-

кова, а осмотическое давление раствора — криоскопическнм метолом.

В пасоке определяли нитратный азот колориметрическим методом с дисульфофеноловой кислотой, фосфор — методом Троуга-Мейера, калий — на пламенном фотометре.

В растительном материале после сухого озоления определяли зольные элементы следующими методами: Фосфор — по Троугу-Мейеру, калий — на пламенном фотометре. Азот определяли после сжигания в серной кислоте с катализаторами по Кьельдалю. Расчеты велись на элементы. Белковый азот определялся по Плсшкову Б, П. (1976). Белок и сырой протеин рассчитывались умножением белкового н общего азота на коэффициент 5, 7.

Для характеристики полученного урожая определяли сухую биомассу по органам и массу 1000 зерен.

Все показатели рассчитывали на 1 растение.

Определение влияния концентрации питательного раствора на интенсивность газообмена растений пшеницы проводилось в герметическом фитотроне. Изменение содержания СОа измерялось при помощи газоанализатора ГОЛ-5. Для анализа кислорода воздуха применялся газоанализатор ГТМК-4. Фотопериод, температура и влажность воздуха, содержание СОг и Ог поддерживались такими же, как и в установке с частичным регулированием параметров внешней среды.

Основные экспериментальные данные обрабатывались методом дисперсионного анализа (Доспехов Б. Л., 1973) с использованием ЭВМ «Мпр-2».

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ

1. Влияние концентрации питательного раствора на продуктивность пшеницы

В литературе нет. единого мнения о влиянии концентрации питательного раствора на продуктивность растений. Ряд исследователей (Hoagland D. R., Jonston Е. S„ 1929; 'Olsen С„ 1950; Вильяме М, В. и др., 1979) полагают, что концентрация питательного раствора не влияет на продуктивность растений. По мнению других авторов (Авдонин Н. С., 1940, Журбнц-* кий 3. И. и др., 1961, 1962. 1964, Станков Н, 3. и др., 1969, Александрова Л. С.,1968, Leggett J. Е„ Free М. Н„ 1971, Пет-ков В., Калайджиев И., 1974, Медведева И. В., 1976), концентрация питательного раствора является фактором, оказывающим влияние на продуктивность растений. В опытах с яровой пшеницей результаты подобных исследований также противоречивы (Петров-Спиридонов Л. Е„ 1971, Къдрев Т., Чулджи-ян X., 1971, Petrovic М., Saric М„ 1973, Пандев С., Къдрев Т., 1974, Крастнна Е.Е„ 1979).

Подобная неоднозначность результатов, возможно, объясняется разнообразием объектов исследований, условий проведения экспериментов, а отчасти и тем, что не во всех опытах поддерживалось постоянство заданной концентрации питательного раствора, допускалось значительное истощение питательной среды и фактически изучалось влияние не концентрации питательного раствора, а уровня питания.

В наших экспериментах, проведенных в условиях, обеспечивающих постоянство концентрации (частая смена и хорошая неремешиваемость раствора), установлено, что влияние концентрации питательного раствора на продуктивность яровой пшеницы зависит от комплекса внешних условии (табл. 3). Показано, что в осенне-зимний период вегетации при невысокой интенсивности лучистого потока (эксперимент 3) .концентрация питательного раствора не влияла на продуктивность пшеницы. Однако в весенне-летний период при более высокой интенсивности ФАР действие концентрации проявилось и наибольший урожай зерна пшешшы был получен при концентрации 8,2 мМ (опыты 2 и 4). Изучение влияния общей солевой концентрации питательного раствора на продуктивность растений на фоне разной интенсивности ФЛР (эксперимент 5) показало, что снижение облученности с 320 до 90 Вт/мг значительно уменьшает урожай пшеницы. Условия облученности растений определяют и величину оптимальной концентрации питательного раствора. При высокой интенсивности ФЛР лучшей была концентрация 8,2 мМ, а при пониженной — 3,3 мМ.

Абсолютное увеличение урожая зерна при выращивании растений на растворе с оптимальной концентрацией, как правило, составляет 10—30% по сравнению с другими концентрациями. .

Эти различия в урожайности не сопровождались изменением содержания белка и сырого протеина, в зерне пшеницы. При значительном уменьшении продуктивности растений, выращенных на растворе с концентрацией 20,5 мМ в условиях слабой интенсивности лучистого потока, наблюдалось повышение содержания сырого протеина в зерне растений.

Характер динамической кривой накопления биомассы пшеницы не зависел от концентрации питательного раствора. Отмечалось лишь отставание накопления сухого вещества растениями,-выращенными на питательном растворе с концентрацией 20,5 мМ при низкой интенсивности ФЛР. Изучение хода накопления сухого вещества отдельных органов пшеницы также не выявило различий между вариантами с разной концентрацией, Однако в конце вегетации масса колоса оказалась больше у растении, выращенных на питательном растворе с оптимальной концентрацией, причем анализ источников накоп-6

Влияние концентрации питательного раствора на продуктивность пшеницы

3 О Я и 2 £■2 в С «т а 5&3 — П У- 5 « .3 я <0 М с е. Биомасса, г на 1 растение

к (3 а о » О о « и п а о » о О о о те « в о * 2 и £. а ■у, и « Е? о ^ 2 в Й в « 9 о о * 2 н „ с* са о

опыт 2 опыт 3 опыт 4 опит 5

а | б

1.6 3,3 8,2 20.5 28.7 22 4 27,2 20,4 18.6 7.00 3,5 2,3 12,0 14.7 10,2 0,2 4.9 4,9 1,7 11,411,4 10.3 0,7 3.9 6,4 6.4 5.5 0,7 5,4 14,0 16,6 1.1 ■(,9 »— 6,7 8,6 2,0 5.4 1,4 20.5 22.3 23.4 19,8 1,9 3,5 2 2 8,8 9.6 10,9 8.9 2.0 4.1 1.2 9,0 7,5 5,7 7,9 3,9 0,9 3,9 3.2 2,1 6.3 5,8 0.6

НСР

ления биомассы показал, что 70—85% сухого вещества колоса образуется за счет фотосинтеза в период налива зерна.

Определение газообмена целого растения в период молочной спелости не выявило различив в интенсивности фотосинтеза и дыхания прн'вырашнвашш растений на растворах с разной концентрацией в условиях высокой ннтснснвности лучистого потока. При низкой интенсивности ФАР, где отмечалось значительное снижение продуктивности -у растений,' выращенных на растворе с повышенной концентрацией, происходило уменьшение в 1,5 раза интенсивности фотосинтеза по сравнению с растениями, культивируемыми на менее концентрированных растворах.

Итак, проявление действия концентрации питательного раствора на урожай зерна пшеницы зависит от комплекса внешних условий. В благоприятных условиях продуктивность растет и для создания максимального урожая требуется более высокая концентрация питательного раствора. Общая солевая концентрация, как правило, не влияет на содержание белка и сырого протеина в зерне пшеницы, на динамику накопления сухого вещества вегетативным» органами и на интенсивность газообмена.

Отрицательное действие повышения .. концентрации питательного раствора в большей степени проявляется в неблагоприятных условиях низкой интенсивности ФАР и сопровождается значительным снижением накопления сухой биомассы, уменьшением интенсивности фотосинтеза н повышением содержания сырого протеина в зерне яровой пшеницы,

2. Влияние концентрации питательного раствора на органообразовательный процесс яровой пшеницы

Представляет интерес проследить влияние концентрации питательного раствора на формирование отдельных элементов структуры урожая и онтогенезе.

В проведенных исследованиях повышение продуктивности пшеницы при выращивании на растворе с оптимальной концентрацией происходило за счет увеличения числа продуктивных стебле», числа зерен в колосе и в меньшей мере за счет массы зерновки, причем в разных опытах урожай зерна возрастал за счет различных элементов продуктивности (рисунок, табл. 4). Это можно объяснить тем, что в разных опытах внешние условия в отдельные этапы органогенеза отличались, что отразилось на их длительности и на числе элементов продуктивности, формирующихся на этих этапах. В наших опытах выявлена сильная коррелятивная зависимость между длительностью III—IV этапов и числом продуктивных стеблей (г= 4-0,78), между продолжительностью V—VII этапов и количеством развитых цветков (г= 4-0,90).

Изменение-концентрации питательного раствора не сказывалось на сроках наступления фенологических фаз, этапов органогенеза и числе заложпвшихся элементов продуктивности, однако оптимальная концентрация явилась фактором, способствующим лучшему развитию и сохранению элементов структуры урожая в благоприятных условиях выращивания. Например, такие условия для формирования продуктивной кустистости сложились во 2 и 5-м опытах, где заложилось много побегов кушення (7—9 шт.) и при оптимальной концентрации питательного раствора образовалось максимальное число продуктивных стеблей (рисунок).

Интересно отметить, что варьирование концентрации питательного раствора на этапах органогенеза, ответственных за формирование основных элементов продуктивности, показало, что кратковременное применение оптимальной концентрации на III—IV этапах в течение 8 дней или на V—VII этапах ^ течение 28 дней дает такой же результат, как и выращивание*-, растений всю вегетацию на растворе с оптимальной концентрацией.

Вероятно, положительное влияние оптимальной концентрации питательного раствора на органообразовательный процесс заключается в большей синхронности образования и развития основных элементов структуры урожая.

3. Влияние концентрации питательного раствора на некоторые показатели водообмена яровой пшеницы

Ряд исследователей связывают влияние концентрации пи-

3.3 8,2 .. • .20г5 28,7 . 3,3 8,2 Ковдввтравия питательвог© рвомора,иМ

В*ияяиекояцентрвцийпитатальногорвотворвя« жуцевие. яровой левкои.

Коэффициент овщего куяения на УН этапе ; Коэффициент продуктивного кувення на XIX этапе Номер эксоерииеям: 2. Э. 4. 5а.

Влияние концентрации питательного раствора на формирование цветков и зерновок в колосе пшеницы на разных этапах органогенеза

опытов Концентрация питательного раствора, Число кветгсо^ в главном колосе, шт. Число зерновок в главном колосе, шт. .Масса 1000 зерен, г

мМ V VII XII XII

2 3,3 «.2 20.5 28,7 Р[/Ртс,та Р% ЗЕ 160 167 165 158 0,3 4,4 68 ' 91 92 84 1,9 5.0 13.0 55 58 55 50 3.2 3.5 6,0 45,8 ■ 46,0 44.4 48,8 1 ° 2 ° 2^9

3 3.3 8,2 20,5 Н/Рто.оз Р % НСР 132 127 118 0.4 4,1 69 75 66 0,7 4,1 40 46 42 1,9 2,9 3,8 45,4 44,3 39,7 3.6 1,9 2.5 '

4 3,3 8,2 160 182 101 121 57 72 40,1 44,8

5а 1,6 3,3 8,2 20,5 РГ/Рт^ Р% ЗЕ . 163 170 174 175 0.7 2,1 88 82 107 97 У,7 2.0 3.6 61 60 63 68 1.1 3.0 5,6 35.6 37.7 37,1 34.8 0,4 3,3

56 ' 3,3 8,2 ' 20,5 Р[/Рт<м,5 Р % НСР 174 165 147 3,3 2,2 10,9 93 81 76 1,2 4,5 11,2 48 47 48 0,03 4,6 34,5 35,1 28,1 4,3 2,8 2,7 ■

тательного раствора с действием осмотического давления на процесс поглощения воды и солей; при этом отмечается зависимость скорости плача и скорости поглощения воды от общей солевой концентрации (Сабинин Д. А. и др., 1929; Станков Н. 3. и др. 1969; Журбникнй 3. И., Хуан В. И., 1961; Трофимова Р. К., Мавжудова Н. Т., 1976, Медведева И. В., 1976).

В наших экспериментах якал из поглощения воды растениями пшеницы показал, что в вариантах, где концентрация пи-

о

тателыгого раствора не влияла на продуктивность растений, скорость поглощения воды растениями, выращенными на растворах с концентрацией 3,3 и-8,2 мМбыла примерно одинаковой (эксперимент 3). В условиях, когда.урожай растений зависел от концентрации питательного раствора (эксперимент 4), ее повышение вызывало снижение поглощения воды пшеницей. Эта зависимость наиболее четко прослеживалась в период формирования цветков (V—VIII этапы).

Выращивание растений на растворе с общей солевой концентрацией 20,5 мМ, как правило, снижало скорость поглощения воды во все периоды онтогенеза. ' <•

Исследование плача растений проводилось в один из самых ответственных периодов развития яровой пшеницы — в период формирования цветков (табл.: 5}.\

Анализ полученных результатов показал, что характер выделения пасоки зависел как от сезона года, так п от интенсивности лучистого потока. В условиях осенне-зимней вегетации скорость и интенсивность плача были очень низки и, как и продуктивность растений, не зависелиот концентрации питательного раствора. В весенне-летний период вегетации скорость и интенсивность плача были значительно выше и с ростом концентрации питательного раствора снижались. В условиях слабой интенсивности;ФАР по сравнению с высокой скорость плача была ниже при всех исследованных концентрациях; при этом снижение скорости плача по мере роста концентрации раствора сопровождалось уменьшением- накопления биомассы растений.

Для оценки обеспеченности растений питательными веществами определяли содержание ЫРК. в пасоке (табл. 5). Было показано, что содержание элементов питания в ней повышалось с ростом концентрации питательного раствора и в то же время зависело от условий ■ проведения экспериментов: как правило, было выше в 1,5—3 раза в более благоприятных условиях (высокая интенсивность ФАР в весенне-летний период вегетации). •

Накопление элементов питания в пасоке (произведение содержания элементов на количество пасоки) мало зависело от концентрации питательного раствора, а определялось в основном условиями выращивания и было выше в лучших условиях культивирования растений.

Сопоставление приведенных данных с показателями органогенеза позволяет сделать предположение, что возможной причиной различий в органообразовательном процессе является различное содержание элементов питания в пасоке и разные скорости плача и поглощения воды, растениями пшеницы, 10

Влияние концентрации питательного раствора на некоторые показатели плача растений в зависимости от условий выращивания

(V этап органогенеза)

Условия проведения опытов

Показатели ноябрь апрель

220 Вт/м' ФАР 300 Вт/м' ФАР 70 Вт/м* ФАР

3,3 мМ 8,2 мМ 20,5 мМ 3,3 мМ 1 8.2 мМ | 20,5 мМ | 3,3 мМ 1 8,2 мМ \ 20,5 мМ

Скорость плача, мл/час на 1 растение ....... 0,010 0,015 0,013 0,130 0,092 0,060 0,062 0,054 0,014

Интенсивность плача, мл в час на 1 г корней ...... 0,054 0,043 0,043 0,330 0,250 0,190 0,367 0.309 0,122

Содержание в пасоке, мг/мл . К 0,275 0,340 0,396 0,555 0,749 0,900 0,194 0,284 0,500

Р 0,072 0,087 0,091 0,125 0,156 0,150 0,092 0,107 0,106

К 0,700 0,891 0,924 1,430 1,702 1,821 1,325 1,325 1,815

Накопление б пасоке м г/я а с на

растение N 0,004 0,005 0,005 0,072 0,068 0,063 0,012 0,014 0.005

Р 0,001 0,001 0,001 0,016 0,014 0,010 0,005 0,005 0,001

К 0,0)1 0,013 0,012 0,180 0,157 0,127 0,060 0,066 0,018

4. Зависимость содержания, соотношения; и накопления NPK в растениях яровой пшеницы от концентрации питательного раствора

В работах ряда исследователей (Sabet S, Л. et al„ 1964, Къдрев Т., Пандев С., 1969, Александрова Л. С., 1968, Жур-бникий, 1968, Legßett J. Е., Free М. Н„ 1971, Ермаков Е. И., Медведева И. В., 1974) показано влияние концентрации питательного раствора на продуктивность растений, которое объясняется ее воздействием на поглощение и накопление элементов питания в тканях. Однако, по мнению других авторов (Но-agland D: R„ Jons ton Е. S., .1929; Костычев С. П., 1933, Olsen С., 1950),- концентрация питательного раствора в широком диапазоне не влияет на скорость поступления ионов и их содержание в растениях и соответственно не влияет на продуктивность растений. Кларксон Д. (1978) отмечает стабильность содержания элементов в растениях даже в случае зависимости продуктивности от концентрации питательного раствора.

Результаты собственных исследований показали, что в диапазоне значений 1,6—8,2 мМ концентрация-не влияет на содержание и соотношение' основных питательных элементов (NPK) как в целях растениях, так н в отдельных органах (табл. 6). Повышение ее значения до 20,5 мМ ведет к росту содержания элементов питания (особенно калия) в растениях, что в условиях высокой интенсивности ФАР происходит в конце вегетации (XII этап). При низкой облученности растений рост содержания элементов питания более выражен и отмечается уже на ранних этапах органогенеза (табл. 7). Следует сказать, что повышение содержания элементов питания сопровождается снижением накопления биомассы растений.

Результаты наших исследований также показали, что со держание NPK в единице массы растения с возрастом умень-

Таблица 7

Влияние концентрации питательного.раствора на содержание NPK в растениях пшеницы в условиях слабой интенсивности ФАР (эксперимент 56) •

Концентрация питательного раствора, мМ Выход в трубку (V эгап органогенеза) , Полная спелость (XII этап органогенеза)

N Р к' N Р К

мг на г сухого вешсства

3,3 8,2 20,5 . 58,0 60,5 "4,2 10,4 9,3 11,2 74,2 74,4 01,2 18,2 .19,1 .22 0 ■ 5.3, -. 5.8 6,8 27 2 27 !Е 10,0

Содержание ЫРК в растениях пшеницы (мг/г) в разные фазы развития

Концентрация пита- Эксперимент

2 3 5а

тельного

раствора N Р К N Р К N Р К

мМ

Выход п тр>бку (VII этап органогенеза)

1,6 37,4 6,8 49,8

3.3 34,7 7,0 59,4 37,4 7,4 46,3 40,2 6,8 48,1

8.2 34.1 0,8 62,0 35,0 7,2 45,5 39,5 6.6 49,0

20.5 32,3 6,5 55.9 33,4 6,8 48,1 41,8 6,6 48,4

28,7 34.0 6.9 58,9 — — — — — —

РГ/Рт0,а5 0,7 0,7 0,7

Р% 2,0 2,3 2,8

Полная спелость (XII этап органогенеза)

1,6 17,5 4.8 24,1

3,3 17,1 3,9 24.4 19,6 5,0 24.1 15.5 4,5 23,2

8,2 18,2 3,9 21,4 20,8 5.2 27,3 17,6 4,8 26,0

20.5 • 18.6 4,1 29,6 21,8 5,0 31,3 19,0 4.7 27,7

28.7 18,2 4,1 29,7 — — — — — —

РІ/Рто.« 1 4 0,7 6,4 1,2 0,2 4.3 0,9 0.0 1.0

Р ¿4 2,0 2,5 2,6 3.8 3,2 4,7 4,0 4,4

НСР 1,2 - 2,0 1,6 2.6 3,4

шается и концентрация питательного раствора не влияет на этот процесс. Темпы накопления элементов питания в основном соответствуют темпам накопления биомассы.

Выводы

1. Установлено, что влияние концентрации питательного раствора в диапазоне от 1,6 до 28,7 мМ на урожай мягкой ко-роткостебелыюн яровой пшеницы зависит от условий выращивания растений. При неблагоприятных условиях (осенне-зимний период вегетации, интенсивность ФАР ниже 100 Вт/м2) действие концентрации или пе проявляется, или продуктивность растений больше на растворе с невысокой концентрацией (3,3 мМ). Улучшение условий культивирования (весенне-летний период вегетации, интенсивность ФАР 300—400 Вт/м2) приводит к повышению продуктивности и для получения максимального урожая требуется более высокая концентрация питательного раствора (8,2 мМ). Величина урожая зерна, полученного при выращивании растений на растворе с оптимальной концентрацией, на 10—30% выше, чем при культивировании растений на растворах с другими концентрациями.

• 2.'Показано, что повышение урожая зерна при выращивании растений на растворе с оптимальной концентрацией происходит за счет увеличения числа продуктивных стеблей, числа зерен в колосе и в меньшей мере за счет массы зерновки. Так как число заложи вшихся элементов продуктивности, как правило, одинаково у растений, выращенных на растворах с разной концентрацией, то рост урожая происходит за счет их более эффективного развития н лучшего сохранения в процессе онтогенеза. '

' 3. Установлено, что кратковременное применение оптимальной концентрации питательного раствора на этапах органогенеза, ответственных за формирование основных элементов продуктивности (III—IV этапы — 8 дней или* V—VIII этапы— 28 дней), является благоприятным для развития цветков и образования максимального числа зерновок. В итоге достигается такой же-урожай зерна, как н при выращивании растений на питательном растворе с оптимальной концентрацией в течение всей вегетации,

4. Анализ газообмена растений показал, что повышение урожая зерна при выращивании растений в благоприятных условиях на растворе с оптимальной . концентрацией не сопровождается изменением интенсивности фотосинтеза и дыхания растений. В неблагоприятных условиях культивирования (низкая интенсивность ФАР), где отмечено значительное снижение (на 90%) продуктивности с повышением" концентрации питательного раствора до 20,5 мМ, происходит уменьшение в 1,5 раза интенсивности фотосинтеза по сравнению с выращиванием растений на менее концентрированном растворе (3,3 мМ).-

5. Влияние концентрации питательного раствора на характер выделения пасоки зависит как от сезона года, так и от облученности растений. В осенне-зимний период вегетации скорость и интенсивность плача очень низки и ие зависят, как и продуктивность растений, от концентрации питательного раствора. В весенне-летний период выращивания повышение концентрации питательного раствора снижает как скорость, так и интенсивность плача растений, причем. в*условиях низкой интенсивности ФАР, в отличие от высокой, скорость плача ниже и наблюдается взаимосвязь между скоростью выделения пасоки и. продуктивностью растений: уменьшение накопления био, массы сопровождается снижением скорости плача.

6. Повышение концентрации питательного раствора ведет к росту содержания элементов питания (NPK) в пасоке. Однако количество питательных элементов, подаваемых с пасокой в надземную часть растения в единицу времени (произведение содержания на количество пасоки), в основном не зависит от общей солевой- концентрации и определяется фактора-

ми внешней среды. В менее благоприятных условиях этот показатель значительно снижается.

7. Содержание элементов питания (ЫРК) в тканях растений, как правило, не зависит от концентрации питательного раствора в изучаемом диапазоне и не связано с продуктивностью растений. Однако в условиях низкой интенсивности ФЛР повышение общей солевой концентрации до 20,5 мМ приводит к росту содержания ЫРК в тканях растений при одновременном снижении накопления биомассы.

Полученные данные о стабильности содержания элементов питания в тканях растений подтверждают положение о действии механизма авторегуляинп в растительном организме, в неблагоприятных условиях при повышенных концентрациях работа этого механизма нарушается. Эти результаты важны при программировании урожаев н при математическом моделировании продуктивности пшеницы.

Синеок

статей, опубликованных по теме диссертации

1. Влияние концентрации питательного раствора на накопление сухой биомассы и содержание ХР1< в яровой пшенице Церрос в онтогенезе. — Бюллетень ВИУЛ, 1980, № 48, с. 47— 49.

2. Влияние концентрации питательного раствора на продуктивность яровой пшеницы. — Бюллетень ВИУЛ, 1981, № 56, с. 63—65.

Л 101579 24/У—82 г. Объем 1 п. л. Заказ 1222. Тираж 100

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