Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ СРЕДЫ НА ГАЗООБМЕН И ПРОДУКТИВНОСТЬ ТОМАТА В ФИТОТРОНЕ

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ СРЕДЫ НА ГАЗООБМЕН И ПРОДУКТИВНОСТЬ ТОМАТА В ФИТОТРОНЕ"

Д-2863#

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

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

На правах рукописи

ПЕТРУЧУ-К Татьяна Евгеньевна

УДК-58: 02.084.1-.635.64

ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ СРЕДЫ НА ГАЗООБМЕН И ПРОДУКТИВНОСТЬ ТОМАТА В ФИТОТРОНЕ

(Специальность 03.00.12 — физиология растений)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА- 1987

Таи&урс -СС^Л-ср-уСС-сЯ

Диссертационная работа выполнена в лаборатории энергетики отдела защищенного.грунта ордена «Знак Почета».Научно-исследовательского института овощного хозяйства и в лаборатории потенциальной продуктивности растений Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института удобрений и агропочвоведения им. Д. Н. Прянишникова.

Научный руководитель — кандидат сельскохозяйственных наук Л. А. Девочкин. '

Официальные оппоненты: доктор > биологических наук, профессор А. Ф. Клешнин, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник М. В. Моторина.

А Ведущее учреждение— Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт селекции и семеноводства овощных культур.

Защита состоится «* Л£

/АсАГлл *лг

1987 г.

в «//» час. на заседании Специализированного совета Д.120.35.07 при Московской ордена Ленина и ордена Трудо-, вого Красного Знамени сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

С'диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

"Адрес: 127550, Москва, И 550, Тимирязевская ул.г 49, корп. 8; Ученый совет ТОХА.

Автореферат разослан «

а?

ли*. &Ьі&~

.1987 г

Ученый секретарь Специализированного совета

Кондратьев

СЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Для изучения возможности управления продуктивностью томата путем регулирования температурно-СЕетовых режимов необходимо знать их действие на динамику роста и развития, интенсивность протекания таких основных процессов жизнедеятельности как фотосинтез и дыхание, взаимосвязь этих процессов с формированием урожая в зависимости от факторов среды. Эти исследования позволят разработать и обосновать с физиологических позиций технологию интенсив- . • ного выращивания томата в условиях защищенного грунта, что в настоящее время является одной из актуальных проблем растениеводства.

Несмотря на успешную разработку в последние десятилетия теории фотосинтетического процесса (Ничипорович, 1956,1977,1982, ТарчввС5сийЛ 1971,1982, Семихатова, 1980, 1982, Мокроносов.1981," Куперман, 1984) чет-;ких выводов о взаимосвязи газообмена и продуктивности растений, и в частности, томата, нет. Это может быть объяснено.тем, что большинство исследований проводится на уровне клетки или отдельного органа, и в большинстве случаев не позволяет выявить закономерности, присущие целому растению или ценозу. Отсутствие фитотронов с полностью регу- , лируемыми параметрами среды также"затрудняет изучение'многофактор-кых зависимостей газообмена и продуктивности растений на ценотичес-ком уровне. Актуально и изучение путей повышения продуктивности томата' при неблагоприятных температурных и световых режимах. Большой -интерес в этом плане представляет изучение регуляторов роста, типа цитокининов, применение которых, как показывают единичные исследования, оказывается очень эффективным Б повышении урожая. ;

.' Цель'и задачи исследований. Цель исследования - выявить взаимо- ' связь"газообмена и продуктивности интактного растения томата при различных температурно-светоЕых режимах. >'.-.., '• Б настоящей работе поставлены следующие задачи:

Центральная

Научвая Библиотека Московская ордеаа Леивм сельскогчзяйствгч. л» -демад "м- К. Д. Тимирязева

- изучить интенсивность фотосинтеза и дыхания растения в онтогенезе при варьировании факторов Еневшей среды; •»._ •:•> ,'

- оценить продуктивность томата и взаимосвязь продуктивности с ; ;-газообменом в течение вегетации при различных температурно-световых режимах;.1. «.'„".'" ■ • >•»>.».> лу-,,.."".'.'

-исследовать комплексное влияние лучистого потока,,температуры и концентрации С0£ на интенсивность газообмена и продуктивность»; ;

- оценить влияние ростовых веществ на урожай и газообмен в1 небла>-гоприятных-условиях выращивания растений. /

Научная новизна. В условиях фитотрона изучена зависимость гозо- . обмена и«продуктивности ценоза томата в онтогенезе от температурно-световых режимов, на основании чего установлено, что линейная связь между этими процессами наблюдается до 3 0 - 4 0 дневного • fibipfi\&&. С переходом к репродуктивному развитию характер зависимое* 'ка«шнявтся.

/Использование многофакторного плакируемого эксперимента позволило определить влияние сочетания облученности, концентрации COg,. температуры в световой и темновой период на рост, фотосинтетическую и дыхательную деятельность интактного растения, что позволило впервые провести многосторонний анализ реакции растений и оценить взаимовлияние и взаимообусловленность действия.различных факторов среды. В длительных экспериментах изучены режимы для формирования высокопродуктивных посевов и определены оптимальные сочетания факторов'для получения высоких урожаев томата.

; Изучение компонентов темноього дыхания томата позволило впервые оценить зависимость этих показателей от температуры и облученности и определить степень актиьации дыхания поддержания по мере ухудшения условий ЕЫраа\ивания.

Обоснована ьооможность применения росювых Еез;еств tuna цитоки-нинов с целью повышения уро*ая в неблагоприятных условиях йыращива-

- з -

ния» где э<*?ектиЕность обработки растений неге.

Практическая | .енность. Полученные закономерности по ьлиянию «факторов среди на основные прогессы жизнедеятельности и продуктишости были использованы при создании динамической модели продукционного процесса томата. Данные, полученные Б экспериментах могут служить " обоснованием при разработке принципов управления ('акторауи среды при интенсивной аехнолопш ььралиьаьия томата. Полученное данные по ьлиянию ростовкх 1едесТБ типа гитокининов на пэыыение устойчивости тома" * та при дё?стЕии неблагоприятных факторов могут быть использованы при разработке путоЯ их практического применения.

. • Апробация- работы. Материалы исследований были представлены и доложены: на конференции "Теория фэтосинтетическоЯ продуктивности растений" (Ш5,Москва, Г9 84) , на научно-координационном совецании "Мето-, ды и режимы ЕыращиЕания растений в установках искуссТЕенного климата" (АСИ,' Ленинград, 19 85) ; на Республиканской кон?еренции"<Зизиолого-био-' химические осноги повынения продуктивности и устойчивости растений" •

(ИБР, Клише в, 19 8 6) , на XII конференции молодых ученых и аспирантов - НИИОХ (ыоскЕаДЭ&б) . ~ '

; Публикации. По результатам исследований опубликовано 5 работ .

Структура и объем'работы. Диссертация состоит из введения, обзо-

• ра литературы, пяти экспериментальных глав, заключения, БЫВОДОП И ' списка литературы. Работа изложена на 175 страницах ыапинописного

текста, включает 4 0 таблиц, 2 4 рисунка. Список литературы представлен 232 наименованиями, в т.ч. 87 на иностранных языках.

......\ ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ КССВДОЗАИШ ' ,

'/'• Зксперимектсльнув работу проводили Е КИИ овощного хозяйства и

* Ьо"Ьсесокгнок институте удобрений и агропочвоведенкя им. Д.Н.Пря-"нилникзьа в 1981-1984гг".," в условиях искусственного гьрелдеьанкя

растений в герметичном фитотроне ив установке с частичным регулированием параметров внекней среди (УЧР). Объектом изучения служил ин-детерминантный гибрид томата Ревермун. • '

-•; Опыты по изучению влияния темпоратурно-светоЕЫх режимов выращивания на газообмен и продуктивность, томата проводили по следующей схеме, (табл. 1). , *', •

•';"'•......... •• .••','•' • • . '": • ",'.- • •• Таблица I '

• ».'•.♦." Схема проведения экспериментов . .

Год исслед.:Место -: Вариант:'Температура, С :Лнтенсиьность

:•-•':• .: проведения ••••.:• : -день , ночь ФАР, Вт/м2

"-" Isel" ФитотршГ— " ~ I ~ ** "Г2 0 ".Т'7 ?7 150

• • \t-* ':"••• • • ' v,'.' 2' - '"'•• ;-25'\v'' 22 150

,:. ••).> .. •;'. • v ! '• «'Л? л \2\-;-,*! L.2B- Ч-';7' 2 5 150

" v .."■:= •'; • УЧР' ' J 1WV ">'• 2 2 '•'.'..'. 3 8 15 0

/' " '••}/'.'.;•• '••'.•••. . ,•;':... 2',.',,•"', 22 •:,;/-. 18 " 300

""Г 1982~ ~ "~ ФитоТрсн ~ I . 20 .; . 17 150

}••[}-: '•:.••••'•'••-•.""- '../'• \2,,-•"•!. 25.'.':!; -; 2 2 ' 150 :";\ ' V УЧР . I.\'. .;.•'•• 22'. » 1 8 ' 50 -

•.w;;-' -"2'\-"... 22/"..;:''-18 ' iso

~ ~ 1983, ........ Фитотрон"" ~ " 1 ~ .*".,т ПК' " ' . .' T 14 150 ""

'>'."'':. !V' .-;-.;.>2' •; •' ••" £0 V-у". 14 150

." 7 T©84~ * ~ Фитотрон" ~;T-'V. I • :?:7~2&-T- -14 " 50

'/, > j ,"v'"2':!-'\-!,!-25 f<—"V-22 .50

' Изучение влияния ростовых,веществ типа цитокининов на газообмен и продуктивность проводили в УЧР. при варьировании интенсивности ФАР от 50 до 300 Бт/м2. Обработку растений регуляторами роста осуществляли 5 раз оа вегетацию в концентрации 100 мг/л с использованием смачивателя (теин 80) , из расчета 5 мл раствора на сосуд. : . В камерах герметичного фитотрона "до 40 дня Евгетации поддерживалась' концентрш;ия СОА - 0,030-0,0355? днем и 0,10-0,12Я COg ночью. После 40 дня концентрация СОА в"дневкой и ночной период - 0,100,12£ С0£. В УЧР концентрация;С0тнаходилась на ypoine 0,С6£ в те-

чекие бсой вегетации. Длина фотопериода в экспериментах составляла -16 часов, влажность 60-65%.

Компоненты темнового дыхания изучали с помощью темнового катода ( лСсстие. - ,1974). Зависимость дыхания роста и поддержания от температурно-световых условий сроды определяли в опыте с растениями постоянного возраста (20 дней) при трех уровнях температур (25/22°С, 28/22°С, 30/22°С) и при трех уровнях света ( 50 Вт/ц2, 150 Вт/ы2, 250 Бт/м* ФАР) . Возрастное изменение компонентов дыхания определяли На 20 и 50 день вегетации при температурном режиме 25/22°С и облученности 150 ВтЛгсАР. Для изучения компонентов дыхания томата использовали малую камеру фитотрона, позволяющую с большой точность» определить изменения газообмена растений.

Изучение комплексного действия Докторов внешней среды на Газообмен томата проводили путем измерения углокислоткых (0,03-0,20%) и световых (50-000 ВтЛгйАР) кривых фотосинтеза, а также с использованием методики математического планирования эксперимента, позволяющей б количественной форме определить взаимосвязь СОл-газообмона и роста интактного растения томата с совокупностью факторов внешней ере- . ды. Было проведено две серии экспериментов с использованием центрального' композиционного рототабельного планирования второго порядка (Таблицы планов эксперимента для факторных и полшюминальных моделей, 1984)^ В первой серии опытов изучали влияние интенсивности света (от 50 до 300 БтЛЯйАР) , концентрации С0-> (от 0,03 до 0,30% С02) И.температуры в дневной период (от 25 до 30°С) на интенсивность фотосинтеза культуры тсмата.прй облем числе вариантов опыта 20. Во второй серии опытов при^стабильной концентрации СОд - 0,10% изучали комплексное действие СЕвт* (50-250 Бт/м2 САР),,температуры дня (14-30°С)-и температуры ночи (10Л26°С) на рост, интенсивность светового я темносого газообмена при ]&гри мюле вариантов 15 (Еоэрсст 40-45

ДНвй). • •'.» ,•"Í"•'^>'-,'.У 'А Тл"-'..'/ - А '-;." АА'Л'А'-у'"

Во всех (экспериментах растения:1дфалл.ьали «втором -гидропоники на'питательной среде с соотношением *РК,:30:10:60-дри обцвИ-соаееоа Ко1шеН1ра1аш 0,94 г/дитр. Кислогнэсть -раствора/поддбрльали на. урзь- • но 5,0-6,2 рН. Источником ссета служили лампы'накалиьания-ЗН-8 с А':.* , водным окранэи. Тсмат Зормироьади б один стебель на две «нисли. Плотность растений к моменту уборки урожая составляла 6 ЕТ/М-Г В,ходе "А" -вегатаиии определяли динамику -накопления сухой массы по органам по общепринятой методике и изменение площади ассимиляционной поьорхнос» ти с псмодью фотспланиметра СИЛ-74.. Интенсивность фотосинтеза Ьо дыхания иеноза томата определяли на основе изменений концентрации СОл (газоанализатор ГОА-5) и 0% (газоанализатор" ГПй1-4) ь камерах герметичного фитотрона, что регистрирс .залось на лентах потеш-дометра, КСП-4. Рассифровка ленты позволила рассчитать газообмен с единицы посевной плоцади за любой отрезок времени, а также сделать расчет на одно растение, или единицу ассимиляционной поверхности или грамм биомассы. Основные экспериментальные данные обрабатывали математически (Доспехов,1973).

РЕЗУЛЬТАТ ИССЛВДОВАЖП -г- •, ' - -

I. Изменение газообмена томата в онтогенезе

Изменение интенсивности фотосинтеза интактного растения томата в течение вегетации характеризуется одновершинной криьой с максимумом в период плодоношения'(45-ЬО день вегетации), что обусловлено, в основном, снижением фотосинтетической активности больхей части листьев в результате старения и ухудшением радиационных режимов при увеличении ассимиляционной поверхности (рис.1). Сба слагаемых являются функцией структуры ценоза, а также услосий ьирадива-ния ростекцй. 1*ги изменения определяет, и характер кривой ассимиля-*

РЙС1. ^СНСНИЕ мнтошчхти «ггоивдая тай(ТО(<Р-):1(НТЕНМ40ЛН«тШМЕ-, « АМлиСТ* (1о —) ;Плоиф» iweittft I--) «НАМ ь МТСГСНИЕ

к » • м » - » -

РНС£ кзийсвд МНШШМСМ МКМЖЙ

; мв д 1 г. бюцдсШ (о —) • и«ии - (--) томт & ОКТогНс

СИИ СОо единив листовой площади растений оа вегетацию, которая, в основном, имеет ЕИД убывающей кривой с максимумом в начальный пэриод развития. Подъем готосинтетичвской активности единиц листа к 40-50 дням обусловлен принятой технологией Екрацивания томата в наших экспериментах, в'частности, формированием растений. В результате при-ципки увеличилась" аттрагирущая способность листьев ьерхнего яруса, что привело к усиленному росту и активации газообмена.

Изменение интенсивности дыхания в онтогенезе интактного растения томата имеет вид двухвергиннрй кривой (рис.2) с максимумом во время перехода растений к генеративному развитию и в период созревания плодов.-Характер возрастного изменения дыхательного газообмена определяется изменением биомассы и структуры растений, а также интенсивностью дыхания единицы биомассы. Подъем дыхания в период созревания плодов приурочен к окончанию активной жизни тканей перикарпия и их дряхлению,„что обусловлено происходящей в ото время перестройкой дыхате"л1нкх фрментнкх систем (Джеймс, 19л6, Кружилин.йЕвд-ская.1970,' Рубин, 1971) . Дальнейшее снижение интенсивности дыхания происходит по мере созревания плодоь. •- * , - .

lia основании данных интенсивности {отосинтоза и дыхания растений в онтогенезе иожно рассчитать нотто-фотосинтеэ и сопоставить этот показатель с величиной накопления биомассы. Определено, что коэффициент эффективности фотосинтеза (Кэх) изменяется с возрастом растений. В период вегетативного развития Кэ* достаточно вксок (0,49-0,59) и . бпкаок к теоретически рассчитанной величине, которая по данным Ничи-роровича (1959) составляет 0,64- В дальнейшем КэЛ> снижается, что говорит о недостаточно эффективном использовании поглощенной растениям» СОл на построение литомассы. Рассчитано, что о среднем за вегетацию ,Кэф равен 0,324),35г что близко к величинам, установленным другими авторами"(Ничипорович;1952,1959,1967, Строгонова,1959,1963,1968, Н'Цкнь , 1 9 6 6 , fytclt , 1967, Наабер и др.,1969, Наскров,1969» КоржвЕа;1975).'Таким образом, .величию, интенсивности фотосинтеза в г' рассадный период (до 40-45 дней) , может быть &нкциоЯ, опрадвляпцой оптимум условий для,интенсивного культивироь&нил томата в это время. В период репродуктивного развития пропорциональность между накоплением биомассы и газообменом томата нарушается.

2. Влияние температуры.на газообмен и продуктивность томата

' Интенсивность газообмена интактного растения томата (таблЛ) определяется действием температур дня и ночи на основные составляющие ассимиляции СОр растения: нарастание ассимиляционной поверхности, активность работы единицы ее поверхности, а также длительность функционирования ассимиляционного аппарата. Снижение температуры дня с 25 до 2Q°C (температура кЛчи - 14°С) увеличило фотосинтетический потенциал (СП)сЛ418 до 2521 дм2 сутки, при незначительном уменьшении активности единицы ассимиляционной поверхности, что и определило больсуо •величину светового газообмена растений в температурном варианте опыта 20/14°С. Снижение температуру ночи с 22 до 14°С при оди-

накоЕой дневной темпоратуре (25 °С) отрицательно влияет на ассимиляцию С0£ растениями в световой период. * „ ,' - Таблица й . , Влияние температуры на газообмен томата

Темпе-:Длина: СП, . : Интенсивность: Интенсивность ратура:Еегет:дм2 сутки:ф-за,мгС0о/час дыхания, C :период, : *• :мг СОо/час

* день/ : Д1Ш : : дм2 :1 раст:1г би5м:1раст

% :Нотто-ассими-. диха -; ляция ,С0, мг / ния от сутки*2 £-за :

«очь-1_

'28/25 75 1135,7,- 9,21 216,25 1,93 73,40 17 2872,75 25/22 75 975,0 13,39 234,26 2,15 76,53- 16 3136,85 25/14 92 1417,9' ,9,98 197,67 0,75 34,70 ,9 2855,12 -.20/14; 115 2 52 0 , 5- 8,52 214 , 44 0,66 47,11 " II \. 3054, 16

t; ' В насих опытах "изменение температуры дня не оказало оначитель- г ного влияния на интенсивность дыхания томата, в то Еремя, как сниже-нив температуры в ночной период более чем в 2 раза уменьшило этот показатель. В итоге процент дыхания от фотосинтеза снизился с I6& (25/ ', 22* С) до 956 (25/14'С) ." . ' * ' ,

. "\ Анализ действия различных температурных ретимов на биологический и хозяйственный урожай томата показал, что максимальные величи- -_ ;ны продуктивности растений были получены при поддержании пониженной ночной температуры,(табл,Д) . Урожай плодов в этих вариантах опыта - составил 6,4-6,8 кг/м2 (20/14 'С) и 4,6-4,8 кг/м2 (25/14'С), что в/ Ii4-2,7 раза Elba урожая растений томата, выращиваемых при 20/17 и* '«25/22'С. Благоприятное' дейстЕие снижения ночных температур на уро-" дай томата обусловлено лучшим обеспечением точек роста, плодов и корневой системы пластическими Еецестьами, которые поступают из листьев. •'Еысокие температуры ночи, как это установлено многими исследователя-' мн,'работающими с томатом Тараканов,1952;1982,Екухкина с соаьторами, ' 1953 , КурсанзвД97 6) задерживают процессы расцепления крахмала и тем.

Таблица <£

Характеристика томата при различных температурах

» :1емпература,°С: Сухая опыта день ночь : биолог.

3

4

20 V? 25 &£ 2 8 -25

20 25

20 25

-2Б

25

ЗЕ Р

17 22

Ы

и

1А

14

76,66 62,79 63,87

7,50 3,70

ЬО.Бб 70,43

3,93 1!73

119,82 70,96 121,20 72 ,"75

2,59 0.91

хозяйств: ' "/Б: г/м2

17,31 23 2499

21,49 34 3497

22,20 35 3802

0,81 1!33

16,09 20 2420

18,66 28 . 1 3235

0,84 1,61

57,16 48 6422

41,02 50 4611

60,ь8 42,82 1,18 о.Ьо 50 59 6840 4810

1

2

самым ухудаают отток углеводов из листьев к различным органам растений. Кроме этого, низкие температуры ночи более долго поддерживали в активном состоянии ассимиляционный аппарат, что в конечном итоге привело к лучиему снабжение ассиыилятами растений, а также замедлили развитие растений, что увеличило число эалэжиршихся репродуктивных органов. Согмирогание Солее ЕЫСОКОГО урожая томата могло,Скть обусловлено и луААаш сое"ношением мозу,у интсчсиенос1ьь *о?Ь>синтеза и дыхания в вариантах опыта с пониженной температурой ночи.

3. Влияние световых режимов на рост, продуктивность и газообмен томата

Изучение действия различных сгетогых режимов на газообмен и продуктивность тоыата показало больиую отзывчивость отой культуры на изменение интенсивности!ЗАР. Бия о-установлено, что увеличение света повышает Лэтосинтетическую и дыхательную деятельность интоктного растония томата (табл.ч). Наибольшая активация ассимиляции СО £ при повышении облученности наблЕДЕ-:г сь в более раннем возрасте (28-29 дней) , когда интенсивность процесса возрастала о 3,3 раза. Посинение инченсиьности фотосинтеза интактного растения томата при увеличении модности лучистой энергии в зависимости от возраста достигается различными путями. У молодых растений ото обусловлено в основном активацией работы единицы'листовой площади, в более зрелом возрасте --увеличением ассимиляционной поверхности. Оти закономерности связаны • с тем, что при высокой облученности (300 Бт/млСАР) наблюдалось интенсивное нарастание листовой поверхности, что привело к ухудшению сне- . тоеых режимов в посеве и вызвало снижение интенсивности фотосинтеза единицы ассимиляционной поверхности к середине вегетации. . . . j * ' Таблица 4

Влияние облученности на газообмен томата

Моц-:Плоцадь:ИнтенсиБность :Интенсивность :Био- ;Нетто- :% дыхания ностьлистьеЕ;фотосинтеза, гдыхания, : масса,гассими-:от £ото-лучис- дм2 : мг СОр - : мг СОо ; г :ляыия,,: синтеза того: : - .за СЕв+ • :за тем-; :мг СОо/:

потока, :дм2/час:товой :1г био*-новой . : ; сутки

Ьт/м2 : , :п9риод:-массы:пориэд ; :

ФР £ Л_1_- 1_:___. 1_1. _. . „J»'_:_

. ' ' - • * * ~ * 26-29 дней

1Б0 8,3 ,17,01 2352- - 7,9э . 370 5,8 1962 16 300 - 16,3 * 29,78- 7b04 .10,16 I46B IB.I 6346 IS

" .У - ' / .."•<• 42-43 лня '

ISO ' 5 4,1' • •,'"5,03'4349 2,fc9 1019 49,1 3330 23 •330. 100 Jo * ,4.33 6931, :3|Ь7 '2ЫЗ - 90,4 4117 41

(

Радиационные режимы Еырациьания растений определили и дыхательный газообмен томата, С посинением облученности наблюдается стимулирование темнового дыхания, которое засисит от возраста растений. Если на 20-29 день гегетаэди интенсивность дыхания при 300 Бт/*с SAP была Еьке, чем при 150 Ет/м2, ь 3,9 раз, то на 42-43 день - лис* в 2,7 раза. Влияние условий предьарительного режима облучения на последующее темновое дыхание может реалихоьаться через уьоличенио асси-милятов- субстрата дыхания (Бриллиант, 1949, Stttlft ,1960, Разорено ьа, 1971) . Различная интенсивность темнового дыхания томата & наших опытах обусловлена в значительной мере и величиной дышл;ей массы растений. Действие интенсивности света на соотношение <*отосинтетичес-кого и дыхательного газообмена зависало также от возраста.

Анализ данных по обцей продуктивности показал, что растения варианта 50 Бт/м2 ОАР накопили за вегетацию 99,05 г сухого вещества би-« ологического урожая и 24,77 г хозяйственного. При поскоении уровня облученности в три раза (150 Бт/м* ФАР) продуктивность томата возросла в 1,5-2 раза. Изменение облученности со 150 до 300 Вт/*£ «АР в меньшей мере увеличивало накопление обцей биомассы и массы плодов (табл.£). ,. .

• , , ; • " Таблица £Г,

Продуктивность томата при различных световых режимах

Wv ;.. * :Интенсив-:Сухая масса,г/раст, опыта:вари-:ность ОАР, :

:анта : Бт/м2 :биолог. :хозяЯств.

:Урожай плодов,

1

vy

1 2'

,300 .150 ЗЕ.-' . . .Р.-.

ЬО » 150

.Г-

.96,37 150,32

99,05 147.32

53,20 45,46 2,92 2.С6 24,77 41,25

27 30

6500 5600

25 • 2970 '<da 4950

Ь.&Ь

2

3 2

4. Влияние комплексного действия факторов ьнеиней среды на рост, газообмен и продуктивность томата

Оценка световых и углекислоткых зависимостей интенсивности фотосинтеза интактного растения томата показала,, что эффект действия интенсивности ФАР и концентрации С0>> снижается по мере роста и развития растений. Стимулирующий эффект повышенной концентрации СОо усиливается с возрастанием облученности (табл.6), что определяется знергети-' ческой обеспеченность» растений, обуславливающей утилизацию высоких доз СС>£. Насыщающая концентрация СОА находится в диапазоне 0,09-

о^бб со2: -

-Таблица б "

Интенсивность, фотосинтеза (мг СОо/час на растение) в _

зависимости от облученности, концентрации СОр и возраста

Интенсив-: С02 -0

ность ФАР,""* 27" 2 Бт/м2 : дней * дня

*7Z

•Концентра-

:цияСОр, % •

ФАР - 3 00 Бт/м2 - 2 7 ~Т w

дней: -42~т-тгт.*"-

50 32 7 169, 7 45, 7 0, ,03- -0, ,06 106, 5 : : 1ЯЙ я

100 72, 1 367, ,5 67, 6 0, ,09- 0 ,12 ; ' 178, 0 733 ,2 167 ,3

200 117 ,6 565, 1 122 5 0, ,09- 0 .12 . . 178, 0 733 ,2 167 ,3

300 178, 0 733, ,4 167 3 0 ,25- 0 26 166, 1 .751,3 165, 9 .

Использование многофакторного планирования эксперимента позволило получить уравнения (1-41 взаимосвязи интенсивности фотосинтеза {У\> дь'ханил (У2А» нетто-фстосинтеяа' (уА) и прироста биомассы (уд) с интенсивностью ФАР (xj) , «емперагурой дня (х.Л, разностью температур дня к ночи (x-j) для культуры томата в рассадный период (4045 дней) . V" ■•■•*...........•, •

У2Р* 134 + ПО xj + 47*2 - 23XjZ + ГГА2 . lbrf *¥*{*&" . У .

уу-"УА,:у;уу,,'-(Аг-

1Л *

■ ч*з

V -Л ■■■■■■ Л- -V- Г-■ Ол Ї Гч :

,':■;■.:■'* ч. ¿у-' •■..--.г.г-чч\i-VV

■■Г^-ч-": ' •. '¿і

• •ч. і ' ¿ .І І'Л ч і и ■ ¿•.V і -ТІ*

'.Г Ш^МШ^Шф^ШШІ^ШШ

■'■'- - ■ Ж-. Ч< Л'Ч - ''ду^і-м ' Ч 'VI.",

^ ТГГч^чЧ';--.:

Ч0 ;а.* y-.ii ' * Л *,1/С. -,* 3» а » л л у

Рис.З Интенсивность фотосинтеза (Ф). дыхания СЛ) нетто-ассиилпяции, прироста биомассы в зав] симости от те>'лем/гуры воздуха. С, , сичности ФАР. Вт/м2 - • -1 А-ЬО Вг/м2: Б-150 Вт/м2; • -""" ~ ^ Вт/ы2 . - <

зави-и кнтен-

., Б-110 Вт/и2; Г-250 •уК 4Т+16х1л15х2-4у22-«5іх:, ' (2)

УЗЛ» ал10к:*9х2-3)11г-5хг2.3х1х'2. - (3) '.."',"

у4*>« 2720 + ІС30хІ + 640х2- 350Іа2+І9Ох22+250х3а+710хГ2"?30хГ3 (4) • .

Результат опытов приведены в виде графиков, оЛгажагцих оави-т. СКУос.пі изучаемую факторов среды с пок:»за7е.*.яии жизнедеятельности „

томта Срис.й) ( ,-'л ,. - ', • '","./, >• л ,- - "'. .4

При облученности 50 Вт/м" <?АР интенсивность фесосинтеэь не зависим 07 А«вв4»й температуры,' так как пул немлокой мощности'яулис-

того потока уровень фотосинтеза лимитируется-количеством энергии. С повышением облученности зависимость фотосинтеза от температуру приближается к линейной, что обусловлено активированием теиновых реакиий Влияние мощности лучистого потока на интенсивность темнового ды хания также зависит от температуры выращивания. Это связано как с действием света, повышение которого увеличивает количество ассимиля-тов, являющихся субстратом для дыхания» так и температуры, которая увеличивает скорость протекания Ферментативных реакций. Полученные данные показывают, что пропорциональной зависимости между газообменом растений и накоплением биомассы не наблюдается. Повышение интенсивности света последовательно увеличивает уровень насыщающих температур для образования биоиассы вплоть до 24-2б0С (2£Ю Ьт/м2 САР) . / Дальнейшее повышение температур не э$?ективно для накопления биомассы, в то время как для интенсивности фотосинтеза насыщения не наблюдается вплоть до 3 0°С Активирование различных процессов также идет неодинаково. 1ак, например, при температуре 24-26°С увеличение интвн сивности света (Б0-гЬ0 Вт/м2 БЛР(повышает прирост биомассы примерно в два раза, в то же время наблюдается стимуляция более чей в 5 раз _ фотосинтетического Ъроиесса, и, соответственно величины нетто-фото-

синтеза. '-'У..................■ ■ ч

Для оценки комплексного действия температурно-световых режимов на биологический и хозяйственный урожай томата был проведен длительный эксперимент. Определено, что действие света па продуктивность -. обусловлено температурным режимом выращивания. Повышение интенсив-, ности света с 50 до 150 Вт/м2 при температуре 2Ь/14°С увеличило накопление массы плодов с 16 до 42 г,.в то время как при.температуре 25/22°С аналогичное изменение мощности лучистого потока повлияло на уьеличенио массы'плодов в значительно моньсей степени. Снижение о}-'^.' фоктиензсти де.Чстьин возраставшего уровня облученности 'напродук1И1-

ность растений может бить объяснена отрицательном дейстшем ьксокой температуры ночи на отток пластических ьецестЕ", что тормозит процессы синтеза, причем в более сильной степени ото наблюдается в условиях, обеспечиьахгдех интенсивное протекание процессов биосинтеза, как это имело место в ьариантах с интенсигностыо SAP 1ь0 Ът/tr (табл.ф. "',*""»' ' ' ' Таблица ) 7

ЛВлияние температурно-сьеМЕЦХ режимов вырациьания на * '

i

, ~ - - - продуктиЕность' . ,

У. ..: Температура, Кнтен* Сухая масса,г/раст. гори* - оС , : сиен . :

анта:-„ень.: ночь :SAP : (5иологич. :хозяйств. _:Ьт/м2:_

) з .

:Урожай плодов, : г/м2 , .

I <м .га .22 150 . 62,79 - 21,49 * ' 34 3479

2. 25 '- 14 150v 70,96 /- 41,04 . 58 4 611"

3 25 22 to 30,52 13,36 - '44 *1487

4 . '"25 -, 14 ' 50 2в",60 с" 16,84' , 59 , 1827 „ ' .

3S - 10,2 . - ,

!!!! "Р '14,7" о. % * " і

Аналогичное глиякие температурно-СЕетовых режимов на биологи-

ческий и хозяйстьенньй урожай томата было отмечено и во второй пов-

торности опыта. .....* * <ч

5. Компоненты дьхания томата > ' „ ч i " ; ,

Результаты исследоханиД по изучению дойстеия температурных.и сЁетоы-х режимов на ьеличхн/ дыхательных затрат, осязанных Лоддёр-жанием структур, показали," что при ухудшении услоЕИЙ выращивания," %

как по.светоььм (снижение модности лучистого потока с 2 50 до 50 Ёт/ь> ФАР) , так и пзЧемгературны! условиям (поёыгениеАтемпературы дня * -* . Ь от 25 цо Х С ! , ко,»:ж?и..иэнг "дыхания поддержания возрастает, что может, бкть сьязанэ с Д е£льгоприяткьм дейстгием зтих режимов на -,

ч

растение;(Куперман,Хитрово,19?7, Кравец, Колой»,1962) (табл.3). • -• • • , . Таблица £ :'.".,"

Характеристика компонентов темнового дыхания томата в *, . зависимости от {акторов среды и возраста

№ : Изучаемый :Коэ*1?иииент :Коэ?$ициент сари-; фактор : роста : поддержания , „

£нта_:____ъ___.„,,;.___ „______'__.«._. г

Елияние интенсивности света (Бт/»?ФАР) (1£30/22"С, воэраст-20 дней)

1 50 0.22 О.ОЗО: •..."'. ';- ;

2 1 5 0 0 , 2 2 0 , 0 2 6 , '. •;

3 250 0; 20 0,021 \ . - ' - ' . Влияние температуры (°С день/ночь) (150 Бт/мЛАР, возраст 20 дней)

1 ,• 25/22 * " 0,20 0,018 ''..:'

2 26/25, . , 0,20 0,020 , .. \- , ,

3 30/22 0,22 0,026 ./ Слияние возраста (дни) (1£'-£и/22°С при 160 Вт/м2 САР)

1 , 20 0,22 0,026

2 . 50 , 0,20 0,022

Спиты, проледенныв нь*ад по изучению кооЛфиишнта дыхиния подержания томата в онтогенезе, показали, что по мере увеличения возраста растений наблюдается снижение величины атого показателя, что сог- . ласуется с пэлученньэш ранее результатами исследований на других культурах и объясняется, по мнению бользднстца аьтороь, возрастными изменениями интенсивности дыхания ь рисчете на единицу белкового азо-! та. . / ' • ., ,' ' '"

Спредо-зено, что затраты дыхательного субстрата на ростовые проверен не эагисят от условий ььдадеишшл и возраста растений, что сея-Г занэ, по мнению Ьши/уЖейШ (19ьЗ) с тем; что этот показатель опре- Л деляется химическим сэмьсом образуемых гоЛеств, гариабедьность ко-Тор1« негелика ь зависимости от факторов С£еды..

- ю - . - •-,.;.

6. Влияние ростошх ьецести на продуктиЕНОСть и газообмен тоиата .в зависимости от сгетсньх услогий ьь.рао;игания

Одним из объективных способов погызения продуктииюсти растении является экзогенная обработка их ростогьэ.й1 £ез;естг*ми, типа иггоккнн-нов, эАектисность действия хоторьгх усилиЕается при неблагоприятных услошях г'крацивакия ( Млгтл, /ал*- ,1972, ки£Еа*/и ,1976-, Будыкина и др., 1980)..Как показали-наги исследоЕания, опрыскивание тсмата кинотином поЕЬппает их биологических и хозяйственный урожай, особенно в услошях недостатка сгета (табл.9)).

' - , '• - . Таблица 9;

"Влияние уинеиша на продуктирность тсмата * • - . *

Мощность : Сухгл Сиомасса.г/раст : ФП. • : ,ЧГЭ, лумютого: :дм2сутки :г/м2сутки потоки, :СИОЛОГИЧ. хозяйствен.:за вегетац: ЫЫ СйЛ:___] _

шр.

300 - 196,37 " 53,20 \ , 4469,61 4,39 _ 1,64-

ГЬ0.32 45,46 • -3012,52 4,99 .". 2,51'

1ЬО+кинетин 162,05 4о\67 - . ., 3628,20 - 4.23 2,71

0,67 * - 1 л

Б 3,92 3,51 , ' - •

50 9Э.С5 24,77 2679,61 . з,70 1; . 3,99

ЬО+кинеткн 122,67 < •30.17 5114,59 2,40 • 4,94

'ЗЕ 4,18 '. 1

г -* - 5.03 -* —

£еЯст!иа кинетина проявляется Б перрую очередь б увеличении листовой площади, а также в торможении старения листового аппарата что определило' и .лучшую ассимиляцию С0£ растениями в этом варианте опыта £табл.1Р.). \ , '*__». "........._'»._»_>.*»

— 'Таблица Ю

Характеристика (ЯЛ-гаэообмена I растения томата л

-у"*.' '; -

Еоэраст.:Ыоп;ность:Ш1о:цадь:1{нтенс1:1.ность л:Интенсишость :Натто-:5» ды-- : дни :лучистого листьев <*отосинтеэа, гдыхьния, ;аасим.:хания" *

:потокп, : дм2 : мг СОо : ыг С0? :мг. С0?:от -' :Бт/«22лР: :дм2/час:оа С1ет:1г био-тэа токи суткп:*-за Л

~ * _:_ _ і__I_— !П£ТЛ°А і.м£с£и_ 1.П££Я°Д:_ _ — І.1 с/тки) -

7603 ,6~ То716 ~"1468,0 -0345,6 • 1Ь . У,

26-29

297?8

300 . 16,3*" 150 8,3

150+кинетин 13,3 42-43 300 ; 100,0 150 54,03 150+кинотин 60,4 Увеличение листоьой поьерхности обусловлено тем, что кинатин; " поьигает аттрагирущую активность клеток, что способствует усилению

17,01 2352,1 7,95 370,2 1981.9 :1б

18, 52 3920,0 7,40 4Ь2,5 3407,5 * 2

4,33 6930,7 3,Ь9 2ЫЗ.З 4117,3, .41

5,03 434Ь,Ь 2.57 1019,2. 3329,0 23

5,23 5055,2 2,42 ' 9-15,5 .4109,7 19

притока пластических Еецеств ( МоШ*

,1360,Л///«^Л<

. 1960лиарданов' и др., 1975); .Замедление старения листьев под ьоэдойст- Г; шеи кинетика связано с тем, что сохраняются структуры хлоропластов, .усиливается белковый синтез (КулавЕа, 1973,19Ь2).' Воздействие кинети-_' .-;<га приводит к более высокой ассимиляции СОд растением при неизменном . уровне дыхания, что приводит к снижению доли фотоассимилятовлрасхо- .'Л ,' дуемых в процессе дыхания в 1,2-1,3 раза.'-".-. ,. ' ;

іґ;.; ;Аттрагируицая активность кинетика могла прояьитъся в нахзи опи- ,\'<< .-У*ах и при. опрыскивании растений томата в период генеративного разБИ--'-;тия| что усилило приток ассимилятов к содьетиям и плодам, в реэуль- ' " ; ;тате.чего увеличилось число цветков и средняя масса плодов у обрабо- П'

• тайных растений.

щ,........

..............

У\*ь":

'*\Г,:'<'.1]спытанив.';ье1цесть,с.и1токининйЕ>им типом дейстьия - картолина и К ; бензиламииопурина (БАЛ) на росіоЬЬЬ ?унк«ии томата' в рассадный пери- ; : - од (до 30 дней) показало эффектигнссть.применения Э1их пj епараіоЬ . "" " при heu:coKJfl 'обеспоченн-с".и растений'сватом (50 бт/и2, фА?), чю .....

А

А А

свидетельствует о перспективности дальнейшего их изучения, особенно картолина - препарата отечественного производства, для разработки рекомендаций по его использоЕанию В условиях закрытого грунта.

ЕЫБОДИ -' :

. Изучение газообмена и продуктивности томата в условиях модель- -ных посевов( проведенное в контролируемых условиях герметичного £и-тотрона, позволяет сделать следующие выводи: I

1. Изменение ассимиляции СС£ интактного растения томата в онтогенезе в услоБиях модельного посева выражается одновершинной кривой с

, максимумом в период плодоношения и обуславливается ксмплоксным дей-стгием условий. :куалиЕания на формирование и активность фэтосинтети-ческого аппарата. , '

2. Динамика дьчания растения томата в онтогенезе характеризуется Д1'УХ1ер:зшнэй крипоЯ с максимумами во время п орех ода растений х генеративному развитие и в период созрвЕания плодов,'что обусловлено* • изменением структур и активности дыхательного метаболизма растений.

3. Каксимодьк!,? урожай плодов был получен при поддергаши'температуры воздуха" в днеьной/ночнзЯ периоды 20/14°С. ЕцраЛаьшше при температурном рсяа/о 2С/14°С, ускоряя рост и развитие растений,'привело к накопление мсньсой биомассы и снижения урэкая плодов с 6,4-6,8 до 4,6-4,5 кгДг.

4. Перепад температур Могду днем и ночьс играет существенную роль в формировании урожая растений. Снижение температуры в ночной период с 17-223С до 14°С при гцсоццЕаики томата пэзьодило поьУсить продух-

■ тиеность растений в 2-3 раза р зависимости от температуры дня. °

5. С-Лект де?ст?ия сЕе1а на продуктивность тсмата определяется температурой ножного периода. Повьд:ение модности лучистого потока *

с £0 до 150 Бт/и*- СДР при температуре 14 С увеличило накопление мае- ,

сы плодов п 2,7 раза. Еырациваше при температуре 22°С снижало эффект, повышения облученности до 1,7 раза. ••'.._."

6.. Стимулируюций эффект, еысокой облученности проявляется в акти- ,., ваади фотосинтеза и дыхания, Б увеличении биологического нехозяйственного урожая растений. При повышении мощности лучистого потока с

• 50;до: 150 Вт/ыл5АР продуктивность томата возросла "в 2 раза, асо -1и) до, 300ВтД12Ш'; - 'в. 1,2-1,3 раза.; ' ; ; Л л Л "•'.'. Ч'Ч-

.'7. При невысокой мощности лучистого потока (50 Вт/м2 «АР) интен- "{ сишостьГ" фотосинтеза не зависит от дневной температуры. С повышением *<; .облученности до 300 БтДг ЙАР характер этой связи приближается к ли- '.; нёйной, аГмаксимумы температурных зависимостей дыхания и прирост биомассы сдвигаются в сторону более высоких температур - 24-26°С. .; ; 8 .'.Коэффициент дыхания роста не эависитот возраста растений* тсм-,;-

• пературного.и радиационного режима. Коэффициент дыхания поддержания .;;: :снижается в онтогенезе растений, но возрастает по,мере ухудаения световых и температурных условий. "*]'**'_/;*;; ' У.

у 9. Стимулирунций! эффект повышенной концентрации СО* на интенсив-•••{ ' ность фотосинтеза"усиливается с возрастанием облученности. Насыщав- . щая концентрация СО»»> для томата находится в диапазоне 0,09-0,12$ СОд-/ С увеличением возраста растений эффективность повышения интенсивное- . /ти света и концентрации СОд снижается. ' •

У'...'К). Характер взаимосвязи между величинойнетто-лесимиляции СОд и л ; накоплением^биомассы определяется условиями выращивания и возрастом : растениш..:Линейная.связь между этими процессами наблвдается до 30- : , 40 дневного возраста. С переходом к репродуктивному развитию харак- *-.,"' тер зависимости изменяется. . Л"; - Г

;. .1 * II, Обработка растений томата иитокининами способствует увеличе- | нию площади листьев, замедлению их .-старения* что приводит к пог«е- "•"• •• '.ни» ко/.ИЧесЯЬа поглощенной углекислоты:» урожая томата.; о*фвктигноств' (обработки БЬее'в нео*/?<ггапЕш1ня"к условиях 'вкачивания, 'особенно

кой облученности. ' '- . • -

Список работ, опубликованных по материалам диссертащи:

1. ПетручукТ.Е.'Изучение температурных режимов выращивания то-матов//Бюллетень ЕИУА '-11., 19841-.¥66.-с.55-58. с

2. Петручук Т.Е. Оценка действия кинетина на продуктивность томатов в зависимости от световых режимов гь-рацивания//Доклады ВАСХНИА.-м!,1984. - Ш.-с.26-2а. . .' \ . •

3. Ниловская Н.Т.,Петручук Т.Е.,Сиаман E.W. Влияние факторов . ьне&ней среды на газообмен и продуктивность томата //Проблемы культи- , *ироьания растений Е регулируемых условиях.-.Л.ч,А5И,1984тс.77-67.

4: Петручук Т.Е. Продуктивность томата Б различных условиях вы-рациьания при обр.-.ботке кинетином//Еитамины и £итогормоны в растение-' 1о,;еТЬе. Тез. докл, республиканской научной кон?..'- Вильнюс,1986.-

с . 9 о . - • _.>-.;-' \ •-• . •

- ' 5. Петручук „Т.Б- Влияние кинетина на продуктивность томата • Сиэиолого-биохикичесхие ССНОЕЫ погышения продуктивности и устойчивости растений. Тез .дока ЛУ республ. ' конф. физиологов и биохимиков Мол- -' ■ дагии. - Килинеь Ттиинца", 1986. - сЛ59. '_ . "

Л-58011. 13/V-87 г. Объем 172 п. л. Зак. 1548. ' Тир. 100

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

Бесплатно