Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Физиологическое обоснование критериев оценки агроценозов хлебных злаков в связи с формированием их хозяйственной продуктивности

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Физиологическое обоснование критериев оценки агроценозов хлебных злаков в связи с формированием их хозяйственной продуктивности"

А1ОДКМЙЯ ШУИ БЕЛАРУСИ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГХ) ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ЭКСПЕРИМШ'АЛЬНОЙ БОТАНИКИ им.В.й.КУПРЕВИЧА

ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ КРИТЕРИЕВ ОЦЕНКИ АГР0ЦЕН030В ХЛЕБНЫХ ЗЛАКОВ В СВЯЗИ С ФОРМИРОВАНИЕМ ИХ ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ

03.00.12 - физиология растений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

На правах,рукописи ,

ПРОХОРОВ ВАЛЕРИЙ НИКОЛАЕВИЧ

уда 631.1 :ЬЫ-13:5Ы. 14:561.5

Минск 199г

Работа выполнена в лаборатории роста и развития растений Института экспериментальной ботаники им.В.Ф.Купревича АН Беларуси.

Научный руководитель - кандидат биологических наук Н.А.ЛАМАН

Официальные оппоненты: доктор биологических наук В.М.ИВАНЧЕНКО

кандидат биологических наук К.Г.1ШК0

Ее дуд ее учреждение - Белорусская сельскохозяйственная , академия '. .

Защига состоится ¿¿^ " (¿¿й-ч: 1992 г. в ■¿У часов на заседаний специализированного совета К ,006.04.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата биологичес-,ких наук при Ордена Трудового Красного Знамени' Институте экспериментальной ботаники им.В.Й.Купревиче АН Беларуси (220733, г.Минск, !ул.Ф.Скоринц, 2?).

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке им.Я*Колеса АН Беларуси.

Автореферат разослан 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат

|/V4iWUlW4 V VVD91«) папдгцэ I уп Л

биологических наук ^ ys^e^f 'И.В.Рогульченко^ v

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Для управления развитием посева и формированием хозяйственной продуктивности необходимы объективные критерии оценки его состояния на любом из этапов онтогенеза. Агроце-ноэ как биологическая система включает различные блоки: рост и развитие, фотосинтез, дыхание, минеральное питание, водообмен и 1 другие. Энергетический блок изучен наиболее полно, что позволило предложить ряд критериев оценки развития посева: листовой индекс, фотосинтетический потенциал, чистая продуктивность фотосинтеза, затраты на дыхание и другие (Ничипорович, 1956,1963; Кумаков,1977, 1985; Мокроносов, 1976,1901; Тарчевский, 1971,1977; Гуляев, 1963, 1969; Довнар, 1985; Беденко, 1980; Куперыан и Хитрово, 1977).

Однако оценка развития посева и формирования урожая только по энергетическим, показателям недостаточно полна. Требуется разработка критериев, которые интегрировали бы взаимодействие различных блоков биологической системы в продукционном процессе.

В тоже время без системного подхода к изучению агроценоза ' на всех уровнях структурной организации нельзя получить эффективные критерии его развития и формирования хозяйственной продуктивности. Только на основе комплексного изучения растения как системы побегов и посева как системы растений можно найти критерии, объясняющие ход продукционного процесса (Ламан, 1987,1988).

Все это позволяет считать актуальными исследования, направленные на изучение закономерностей формирования агроценозов, поиск и обоснование морфофизиологических критериев оценки их состояния.

Цель и задачи исследования. Основная цель данной работы со- ' стояла в изучении закономерностей формирования агроценоза, поиске и обосновании, морфофизиологических критериев оценки его «стояния. В задачи исследования входили следующие вопросы:

- изучение динамики формирования агроценоза ярового4 ячменя по комплексу морфофизиологических показателей'на фоне различных уровней обеспеченности азотом; '

- изучение динамики роста главного и боковых побегов кущения и ее взаимосвязь с продуктивностью посева;

- обоснование критериев оценки состояния посева и возможности их применения на практике.

Научная новизна. Установлены закономерности формирования

агроценозов ярового ячменя различающиеся по продуктивности. Сделан анализ фаз развития с точки зрения их информативности для прогнозирования хозяйственной продуктивности, построена корреляционная матрица связи показателей продукционного процесса с урожаем зерна на II фазах вегетационного периода, установлена самая 'информативная из них. Впервые показано, что показатель обеспеченности единицы белка хлорофиллом может быть использован как критерий оценки состояния агроценоза ярового ячменя на ранних фазах. вегетации. Установлены особенности хода продукционного процесса ярового ячменя в условиях высоких азотных нагрузок, которые объясняют нестабильность урожаев по годам при применении интенсивных технологий в растениеводстве.

Практическая значимость работы. На основании проведенных исследований выявлены закономерности формирования высокопродуктивных агроценозов ярового ячменя, позволяющие проводить оценку состояния посева на разных фазах вегетационного периода. Полученные результаты помогают лучше понять ход продукционного процесса в агроценозех, формирующих урожай зерна на уровне 70 ц/га и вше, что мажет быть использовано при разработке интенсивных технологий возделывания зерновых культур. Предлагаемые критерии дают возможность проведения оценки состояния посева на ранних фазах вегетации, для прогнозирования конечной продуктивности и своевременного управления посевом. Накопленная база экспериментальных дан. ных может служить основой для разработки моделей продукционного процесса.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Всесоюзной научной конференции "Фотосинтез и продукционный процесс" (Саратов, 1969), на конференции молодых ученых Беларуси и Литвы (Марцинконис, 1969), на П Всесоюзном съезде физиологов растений (Шнек, 1990), на научной сессии Института экспериментальной ботаники им. В.Ф.Купргчича АН Беларуси посвященной 60-летию Института (Минск, 1991).

• Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 160 страницах машинописного текста и состоит из введения, семи глав, выводов; списка цитируемой литературы и приложения. Работа иллюстрирована 27 рисунками и содержит 37 таблиц. Список литературы включает ¿¡Ь0 источников, в т.ч. 97 иностранных. Приложение пред-

ставлено на 26 страницах.

Объекты и- методы исследований. Объектом исследования служил районированный в Республике Беларусь интенсивный сорт ярового ячменя Зазерскйй-65. Полевые опыты проводили в I9b7-I9b9 годах на стационаре Беларуского НИИ почвоведения и агрохимии Минсельхозпрода Республики Беларусь (Минский район). В качестве фактора, наиболее сильно влияющего на рост растений и урожай, использовали разные дозы и сроки внесения азота.

Схема опыта включала следующие варианты:

^60*70^120 посева)

2. ^90^70^1^0 (д0 посева'.

3. ^60*70^1.20 посева^ + "зо (при формировании 1-го узла на стебле)

^90*70^120 П0се8а^ (ПРИ формировании 1-го узла на

стебле)

^60*70^120 посева^ + ^30 (ПРН формировании 1-го узла на стебле) + ^ gQ (в фазу флагового листа) 6. A^qPyqKj^q (до посева) + /VfcQ (в фазу флагового листа) + А/^о

(в фазу колошения) В I9t¡9 году из схемы опыта был исключен вариант с общей дозой азота 160 кг/га по д.в-ву.

Почва опытного участка дерново-подзолистая, временно избыточно увлажняемая, суглинистая по гранулометрическому составу, развивающаяся на мощном лессовидном суглинке. Агрохимическая характеристика почвы опытного участка ' ^ ~ гумус - 1,7-1,9$; Р205 - 26-32; К20 - 17-21; СаО - 3,4-6,0; % 00,46-1,35; В - 0,5-0,7; - 10-12 мг/100 г почвы. Лосез семян проводился зерновой катковой сеялкой СЗК-3,6. Норма ш;сзва 5 млн. всхожих зерен на I га. Глубина заделки семян - 2,5 см. Обработка почвы общепринятая для данной зоны.

Повторность опыта 4-х кратная. Общая площадь делянки - 34,5 м*. учетная - 19 м^.

Отбор проб проводили в 19Ь7 году на фазах 1,3,5,7 развернутых листьев на главном побега, флагового листа, колошения, молоч-но-восковой и полной спелости, а d I9bü-I9b9 годах дополнительно отбирали пробы на фазах 2,4,6 развернутых листьев на главном побеге. Б 1967 году для морфофигиологичесхого анализа брали по 30 растений с качсдой делянки (всего 60 растений с варианта), а в I9ob-19o9 годах по 50 растений (всего ICO растений с кагиянтя).

На вариантах с дробным внесением азота отбор проб проводили после

внесения подкормки.

Морфологический анализ растений включал определение сухой массы растений и их вегетативных органов, их размеров, количественный и качественный состав побегов кущения. В образцах определяли содержание общего азота по-Къельдалю, белкового путем осаждения 5% ТХУ, небелкового по разнице между общим и белковым. Количественное определение углерода проводили на автоматическом газовом анализаторе СМ "КОРДЕР".

Площадь листьев опредоляли до фазы 7-ми листьев на главном побеге по формуле В.В.Аникеева и Ф.Ф.Кутузова (1961), а с фазы флагового листа весовым методом. Чистую продуктивность фотосинтеза рассчитывали по методу, предложенному А.А.Ничипоровичем с сотр. (1961), фотосинтетический потенциал посева по Л.М.Дорохову (1959), хлорофилловый индекс посева по И.А.Тарчевскому (1971).

Метеоусловия за годы исследований ртличались большим разнообразием. 1967 и 1969 годы были относительно благоприятными по влагообеспеченности, но различались по температурному режиму. В тоже время 1967 год был одним из самых урожайных по зерновым культурам в Республике Беларусь, чему способствовало оптимальное сочетание осадков и среднесуточных температур воздуха в течение вегетационного периода. 1966 год характеризовался сильным дефицитом влаги до фазы выхода в трубку. Эти различия в годы исследований оказали влияние на формирование уровня продуктивности агроцэ-нозов ярового ячменя (табл. I).

Таблица I

Хозяйственная продуктивность агроцэноэов ярового ячменя в зависимости от уровня обеспеченности азотом (1987-1989 гг.),ц/га

Варианты опыта Годы исследований

1987 : 1968 : 196У в среднем за 3 года

■ • I 2 : 3 : 4 5

' I 77,3 60,3 70,3 69,3

2 76,9 54,0 71,9 67,6

3 75,1 47,9 69,9 64,3

4 77,3 45,5 67,6 63,4

Продолжение таблицы I

I : 2 : 3 : 4 : 5

5 74,7 39,3 70,8 61,6

6 70,9 30,1 - 50,5

НСР05 2,2 6,1 3,7 -

.Результаты опытов статистически обработай при консультативной помощи сотрудников Института почвоведения и фотосинтеза Российской Академии наук А.С.Комарова и Л.Б.Пачепской и сотрудников лаборатории оптимизации продуктивности агроценозов Института экспериментальной ботаники нм.В.Ф.Купревича АН Беларуси В.А.Боброва и Т.Г.Янчевской.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

ячменя. Одной из важных задач по изучению хода продукционного процесса является установление оптимальных графиков формирования листовой поверхности агроценозов (Ничипорович, 1956; Беденко, 1980; Кумаков, 1965). Изучение роста и развития листовой поверхности различающихся по продуктивности посевов показало, что в течение 3-х лет исследований наблюдались три отличные 'друг от друга динамики в течение вегетации (рис. I). Для них были характерны следующие особенности:

1) плавное нарастание в начале вегетации до максимальных значений листового индекса, продолжительный максимум и медленнее отмирание листьев после него (1987 г.);

2) медленное нарастание в начале вегетации, быстрое увеличение в период интенсивного роста растений, непродолжительный максимум и быстрое отмирание листьев после него (1988 г.);

3) быстрое нарастание в начале вегетации, продолжительный максимум и быстрое отмирание листовой поверхности после него (1989 г.). ,

Существует мнение (Федоров, 1987), что первый вариант можно считать теоретически возможным идеалом формирования и работы листовой поверхности. Наши данные подтверждают это, так как именно посевы с такой динамикой в 1587 году сформировали наивысший хозяйственный урожай. Кривая динамики 1989 года сильно отличалась от первого варианта, но способствовала достижению очень близкого

к2/«2 .

3

'А2

Л

'Л

/

\\з

л*-

»•V»

2

5

7 4 К ■ М 123456 7 Ф КМ 1234567ФКМ Фаэьг развития

Рис. 1. Динамика форми рования листовой поверхности посева в зависимости от уровня обеспеченности азотом; а - 1987 г., б - 1988 г., в - 1989 г. Условные обозначения:

1987 1988 1989 ' 1987 1988 1989

вариант I ^60^70^120 —*— —А—.....х-— зариант 4 Л'до^Т'ЛгО'^ЗО

вариант-2 ^д^о^го —— —«---------- вариант 5 ^бо^о^го^ЗО^ЗО -0- -о— -о.»

вариант 3

А'б0Р70К120+

г30

вариант "6 ^60Р70К120+У60+^30-

—

Ло оси абсцисс фазы развития: 1-7 соответственно 1-7 развернутых листьев на главном побеге; Ф -флагового листа, Н - колошения, М - молочно-восковой спелости, П - полной спелости.

б

7

I

с 1987 годом урожая. Медленный рост и развитие в начале вегетации в 1988 году, с последующим быстрым достижением максимума и быстрым отмиранием листьев после него, негативно влияли на продуктивность посева. Исходя из этого.можно заключить, что график,формирования листовой поверхности посева должен обладать следующими свойствами: плавным или быстрым нарастанием в начале вегетации, продолжительным максимумом и медленным отмиранием листьев в конце вегетации. Такой ход динамики позволяет наиболее полно поглощать ассимилирующими тканями солнечную радиацию. Продолжительный максимум и медленное отмирание листьев после него дают возможность эффективно, использовать ессимиляты на формирование' репродуктивных и запасающих органов.

При смещении периода максимального развития листовой поверхности посева в ту или другую сторону от оптимальной точки происходит снижение его зерновой продуктивности. Такой оптимальной точкой для посевов ярового ячменя сорта Зазерский-85 является фаза флагового листа.

Анализ распределения листового фотосинтетического потенциала посева (ЛФП) в течение вегетации растений показал (табл. 2), что высокопродуктивные' ценозы характеризуются высокими приростами до фазы 5-ти листьев на главном побеге (ГП). Коэффициент корреляции в межфазный период 35 листьев на ГП составил +0,97±0,17, Р=0,99. Увеличение периода кущения оказывало благоприятное воздействие на величину ЛФП и конечную продуктивность. Удлинение межфазного периода с момента появления 5-го листа на Ш и до развертывания на нем флагового повышало ЛФП, но отрицательно сказывалось на продуктивности посева. Особенно негативное влияние отмечалось при высоких приростах между фазами 7-го и флагового листа. Коэффициент корреляции между приростом ЛФП в этот период и урожаем зерна составил —0,77+6,08, Р= 0,99. Это объясняется тем, что быстрое нарастание листовой поверхности на данном этапе онтогенеза увеличивает приток к образующимся листьям ассимилятов и вызывает снижение снабжения ими быстрорастущего колоса. Высокие приросты с момента развертывания флагового листа на. ГП и до колошения положительно влияли на продуктивность ценоза, что подтверждается исследованиями других авторов Шумаков, 1985). При снижении приростов ЛФП между фазами флаговый лист - мо-лочно-воскозая спелость наблюдается быстрое "размыкание" листовой

Таблица 2

Суммарный Ш посева и его формирование в течение вегетации (1267-1989 гг.),млн.м2/га

Вари- :Года Не- Ы е ж ф а з н ы е' пери оды Суммарный

анты опыта федов е-ний 1-3 : 3 - 5 : 5-7 : 7 - $ : Ф - К : К - М.в.сп. : ЛФП

1987 0,04 0,25 0,19 0,32 0,78 0,54 2,10

I 1958 0,03 0,09 0,23 0,48 0,56 0,43 1,82

1989 0,04 0,20 0,37 0,29 0,62 0,36 1,88

19В7 0,04 0,26 0,20 0,35 0,91 0,67 2,43

2 1988 0,03 0,09 0,25 0,46 0,52 0,47 1,82

1969 0,04 0,21 . 0,49 0,39 0,80 . 0,46 2,39

1987 0,04 0,25 0,19 0,29 0,75 0,69 2,20

3 1988 0,03 0,09 0,26 0,52 0,54 0,46 1,90'

1909 0,04 0,20 0,46 0,39 0,61 0,42 2,31

1987 0,04 0,26 0,20 0,35 0,98 0,72 2,54

4 1988 0,03 0,09 0,30 0,63 0,62 0,45 2,12

1989 0,04 0,21 0,53 0,50 1,09 0,55 2,92

1987 0,04 0,25 0,19 0,29 0,73 0,63 2,13

5 1986 0,03 0,09 0,26 0,52 0,45 0,35 1,70

1989 0,04 0,20 0,46 0,39 0,72 0,53 2,34

1987 0,04- 0,25 0,19 0,29 0,69 0,59 2,05

6 1988 0,03 0,09 0,26 0,52 0,49 0,39 1,78

НСР05 0,004 0,03 • 0,08 0,07 0,12 0,0В 0,23

Р % 0,3 3,4 4,4 5,3 5,9 5,2 3,6

поверхности посева. Проникновение солнечной радиации в нижние ярусы ценоза инициировало развитие побегов вторичного кущения при наличии достаточного количества влаги и питательных веществ в почве. В результате этого отмечается интенсивный рост подгона, что в.последующем приводит к снижению механической прочности продуктивных побегов и массы 1000 зерен у них. Максимальные значения приростов ЛИ1 отмечались перед выколашиванием растений. Для высокопродуктивных посевов 1987 и 1989 годов были характерны большие приросты в этот период. После фазы колошения наблюдается падение приростов ЛЙ1.

Более продуктивным ценозам свойственен и более высокий общий за вегетационный период ЛФП посева. Коэффициент корреляции для вариантов с однократным внесением азота составил - +0,73+0,13, Р=0,95. При дробном внесении азота теснота связи с урожаем снижалась из-за увеличения вклада листьев непродуктивных побегов в ЛФП посева.

УУ£тая_щощктивность_фотосинтеза. Во все годы исследований отмечалось снижение величин чистой продуктивности фотосинтеза (ЧПФ) во время фазы кущения (рис. 2), на что указывают и другие авторы (Кумаков, I9B5). Особенно резкое уменьшение величины ЧПФ на фазе кущения отмечалось в 1988 году на фоне сильного водного дефицита. С началом роста стеблей и увеличения массы колоса в 1967 году наблюдалось повышение ЧПФ до 6,0-11,3 г/м^-сутки, а в 1988-1989 годах она оставалась до фазы 7-ми листьев на ГП на одном уровне (4,5-5,5 г/м2 •сутки), что объясняется отсутствием реакции данного показателя на повышение температуры воздуха в последующие фазы развития, так как растения первоначально адаптировались к низким температурам. Наличие такого механизма адаптации у ■ растений подтверкдают работы Довнара B.C. (1967). В период развернутого 7-го-фдагового листьев на ГП отмечался второй минимум в динамике ЧПФ, причем абсолютные значения показателя были ниже, чем во время фазы кущения. Это объясняется формированием в эти фазы максимального листового индекса, в результате чего сильное затенение листьев нижнего и среднего ярусов приводило к снижению ЧПФ. Если снижение ЧПФ в первый минимум было непродолжительным и наблюдалось в течение 4-7 дней, то продолжительность второго периода колебалась от 9 до 16 дней. Следуэт отметить также наличие тесных корреляционных связей с урожаем зерна (Р- »+0,96+0,03, Р=

0,99) во время первого минимума и отсутствие во втором О1-— 0,20). Значения ЧПФ во время ее максимальных величин не коррелировали с конечной продуктивностью посева. Средняя за вегетацию величина ЧГ1Ф по годам исследований изменялась от 4,4 до 6,9 т/уГ-сутки и такле имела слабую связь с урожаем зерна.

Межфазные периоды

Рис. 2. Динамика ЧПФ в течение вегетации в зависимости от уровня обеспеченности азотом (1967-1969 гг.): а -однократное внесение азота, б - дробнее внесение; усл.обоэн. см.рис. I.

^орофилловый_индекс_посева. Изучение связи хлорофиллового индекса (ХИ) с продуктивностью агроценозов в различающиеся по урожайности годы исследований выявило существенные особенности в динамике данного показателя (рис. 3). Корреляционный анализ показал наличие тесных связей между величиной ХИ и урожаем зерна до фазы „ флагового листа. Особенно высокий коэффициент корреляции имеет место на фазе &-ти листьев не Ш (Ь- »+0,91+0,03, Р»0,99). Отсутствие достоверных связей с урожэйностью в репродуктивный период, по-видимому, определяется неравноценным вкладом непродуктивных побегов в величину показателя и хозяйственную продуктивность посева.

Фазы развития

Рис. 3. Динамика накопления хлорофилла посевом в зависимости от уровня обеспеченности азотом: усл.обозн.:

□ шш -*до, я -*60+30, а -а/90+30,

0 - ^ЬО+ЗО+ЗО-Максимальный ХИ в 1967 году приходился на фазу 7-ми листьев на Ш (2,20-3,04 г/м2 - в зависимости от уровня обеспеченности азотом), а в 19ЫЗ-1989 годах на фазу колошения (соответственно 2,75-3,27 и 2,оь-и,ЬЗ г/м ). Отличив связано с особенностями формирования в эти годы побегов вторичного кущения на разных этапах вегетации.

Расчет хлорофиллового фотосинтетического потенциала посева (ХФЛ) показал, что для высокопродуктивных агроценозов ;:рового яч- • меня характерны более высокие величины этого показателя до фазы 7-ми листьев на ГЛ. В последующие фазы развития теснота связи уменьшается. Между суммарной величиной Х<Ш и урожаем зерна коэффициент корреляции равен - +0,70.

Исследования процесса накопления сухой надземной биомассы показали, что ее высокие приросты до фазы флагового листа, низкие перед фазой колошения и высокие в репродуктивный период определяют оптимальный ход достижения максимальных урожаев зерна (рис. 4, 5). Наличие интенсивных приростов биомассы перед колошением, на фоне ее низких значений в преды,цуций период (рис. 6, табл. 3) способствует полеганию рас-

1100 900 70О

' 500 300

100

$ а з ы . р а з в и т и я Рис. 4. Динамика накопления сухой биомассы посевом в зависимости от уровня обеспеченности азотом; усл.обозн. см. рис. I.

г/м^посева

600

400

200

-200

3-5 5-7 7-4 Ф-К Ыежфазные периода

К-Ы

Рис-. 5. Динамика приростов сухой биомассы посева в зависимости от уровня обеспеченности азотом; усл.обозн.см. ."/ . .рис. I,- ■. '•".•.'.••'..•.;...

о

Рис. 6. Изменение коэффициента корреляции между урснса-' ем зерна и приростами биомассы посева а тече-

ние вегетационного периода (однократное внесение азота); усл.обозн.см.рис. I.

. Таблица 3 '

Уравнение регрессии и коэффициенты корреляции зависимости • урожая зерна ярового ячменя от приростов биомассы посева

Межфазный период

= а„+-а,х

Р-

а

Однократное внесение азота

1-3 у«=33,0е)+0,103х +0,40 12

3-5 У*50,02+0,173х +0,92 12

5-7 У=.4Ь,60+0,ИЗХ +0,Ь4 12

7-41 У«=68,4Б+0,007х +о,за 12

Ф-К у=Ь5,74-0,421х -0,77 12

К-М у»57,2Ь+0,(ЮЗх +0,61 12

М-11 у-72,50+0,0ь0х +0,91 12

Дробное внесение азота

7-ф . ■ у=61,71+0,030х +о,оа 12

¿-К у-42,В740,050х ," +0,49 12

К-М у«е9,05-0,012х -0,13 24

лил у-59,91+0,045х • +0,73 24

при п. -12, для И» 0,50, Р-0,95; для Г-> 0,71, Р-0,99

при И «24, дтя 1*>0,40, Р-0,95; для 1«->0,&2:, Р«0,99

тений и снижению продуктивности посевов ( Г- =-0,77+0,05, Р=0,99). Установлено, что в первой половине вегетационного периода самые высокие коэффициенты корреляции между надземной биомассой посева и урожаем зерна имеют место на фазе полного кущения ( I"* =+0,92+ 0,04, Р=0,99). В целом за весь период кущения отмечаются и самые тесные связи методу приростами биомассы посева и хозяйственной продуктивностью ( Iй =+0,9£+0,05, Р=0,99). Известно, что решающим компонентом структуры урожая ярового ячменя у современных корот-костебельных сортов является число колосьев на единице площади. Так как на фазе полного кущения заканчивается процесс формирования потенциального числа колосьев и колосков на растении, становится памятным наличие тесных корреляционных связей с продуктивностью в данный период. Исследования, проведенные на других культурах, и в частности на пшенице ( F. Couvreur , 1967) показали, что фазе полного кущения (стадия„колос 1 см) в формировании урожайности является ключевым периодом. Исходя из этого, анализ результатов опытов позволил нам сделать вывод, что величина накопленной биомассы на фазе полного кущения, может служить надежным критерием состояния посеве и позволяет прогнозировать его конечную продуктивность. Для получения высоких урожаев зерна ярового ячменя (70-75 ц/га) необходимо накопление посевом биомассы на фазе полного кущения не менее 160 г/м*\ Результаты показывают, что снижение накопления биомассы посевом в период кущения не позволяет реализовать биологический потенциал ярового ячменя даже при оптимальных условиях в последующие фазы развития.

Результаты опытов показали, что самой информативной фазой при изучении динамики побегообразования является фаза полного кущения, так как на ней определяется потенциальное количество основных побегов кущения, рпоследствии дающих продуктивный колос. Коэффициент корреляции мсчсду количеством побегов на этой фазе и урожаем зерна составляет - .+0,90+0,05, Р=0,99. Для получения урожая зерна ярового ячмени 'т уроьно 70-60 ц/га, общее количество побегов на фазе полного купания должно находится в пределах 1550-1600 шт/м , что познодяст иыить к уборке.до 600 и более продуктивных стеблей на

¡беги шт/м^

1234567ФК14П Фазы развития Рис. 7. Динамика побегообразования посева ярового ячменя; усл.обозн. см.рис. I.

Рис. Ь. Качественный состав побегов растений ярового ячменя в зависимости от уровня обеспеченности азотом (фаза флагового листа); а -^70^120• 6 Усл.обозн. побегов: И- колеопт ильный, Ш - главный, Ш-из пазухи первого листа,Ш - из пазухи второго листа,Ш -из пазухи третьего листе, и - вторичны куление.

I (рис. 7)-.

Сравнительные исследования влияния уровней азотного питания на образование побегов первичного кущения показали, что посевы ярового ячменя,ориентированные на'формирование высокой продуктивности, в большей степени зависят от экологических факторов, чем те, под которые вносятся меньшие дозы азотных удобрений (рис. Ь). В благоприятные по метеорологическим условиям годы повышение уровня обеспеченности азотом до 90 кг/га (внесение до посева) увеличивает количество побегов из пазух колеоптиля и 2-го листа Ш в сравнении с дозой.60 кг/га (до 3,3- 19Ь7 г. и 3,2 шт/расте-ние в 19ь9 г.). При стрессовых условиях в период кущения число этих побегов наоборот снижается (2,0 шт/раст.), в то время как при меньшей дозе оно оставалось стабильным во все годы исследований. Поэтому колебания в динамике качественного состава побегов в первой половине вегетационного периода связаны в основном с изменением числа побегов данных групп. В тоже время установлено, что при сильном варьировании числа побегов из пазух колеоптиля и 2-го листа Ш общее количество первичных побегов при дозе азота 60 кг/га остается стабильным независимо от числа растений на единице площади и метеорологических условий (2,96 - 1987 г.; 2,98 - 1988 г.; 2,Ь6 шт/раст. - 1989 г.). В этой связи можно сделать вывод, что у растений ярового ячменя существует регуляторный механизм, при котором снижение числа побегов одной группы компенсируется по вышением выживаемости или стимуляцией образования другой. При высоких уровнях азота на фоне стрессовых условий внешней среды данный механизм не функционирует, что приводит к снижению продуктивности посева.

Особенности_азотного_обмена_посев ющихся_пЬ_продуктивности. Исследования параметров азотного обмена показали, что с повышением уровня обеспеченности азотом эффективность его использования снижается, причем посевы под которые вносились меньшие дозы азота (60 кг/га) лучше его усваивают в первой половине вегетации (табл. 4). Растения,получившие 90 кг/га перед началом вегетации, наоборот, эффективно используют азот в репро-дуктиииый период. Из таблицы 4 хорошо видно, что для более продук тивных посевов 19о7 и 19о9 годов характерна большая эффективность испольэоиамия азота до фазы колошения и в целом за вегетационный период, чем в 1960 году.

Таблица 4 Эффективность использования азота, г сухой биомассы/г азота

Дозы •Годы иссле- •.Вегетатив- '.Репродуктив- В целом за вегета-

азота : дований ный период:ный период ционный период

60 19В? 77,6 140,3 92,4

19ЬЬ 62,1 115,5 66,3

19Ь9 74,8. 192,6 90,1

90 19Ь7 52,8 218,4 72,9

1988 48,0 189,6 &Э,7

1989 49,9 266,6 72,1

Исследования интенсивности включения азота з белки в течение вегетации показали, что для высокопродуктивных посевов ярового ячменя характерно более интенсивное включение азота в белковые соединения (табл. 5).

Таблица 5

Интенсивность включения азота в белки (в среднем за весь вегетационный период), %

Дозы азота

Годы исследований

1987 : - 1988 19ЬУ

60 78,7 72,3 79,2

90 76,5 71,7 76,1

60+30 80,2 70,0 80,3

90+30 77,3 70,1 76,0

60+30+30 77,7 69,8 78,8

Коэффициент корреляции между данным показателем и урожаем зерна составляет +0,90+0,04, Р=0,99.

С увеличением концентрации белка в надземной биомассе, его удельная производительность, т.е. количество биомассы приходящейся на единицу белка за единицу времени, снижалось (табл. 6). Данные таблицы 6 позволили нам сделать вывод о более эффективном использовании энергии для формирования надземной биомассы посева? ми, сформировавшими наивысшую урожайность.

Таблица 6

Удельная производительность единицы белка (в среднем за весь вегетационный период), г сухой биомассы/г белка

Дозы азота Годы исследований

1967 : 1968 : 1969

60 17,5 13,7 16,9

90 15,7 12,5 14,6

60+30 14,9 12,2 13,6

90+30 12,6 12,0 12,3

60+30+30 10,7 П,1 11,0

ки_состояшия_посева• Установлено, что для высокопродуктивных посевов ярового ячменя на ранних фазах вегетации характерна более высокая обеспеченность единицы белка хлорофиллом (рис. 9). Коэффициент корреляции между этим показателем и урожаем зерна, в ыеж-фаэный период первый-шестой лист на ГП, колебался в пределах от

Рис. 9, Изменение обеспеченности единицы белке хлорофиллом н зависимости от уровня внесения азота; усл.обозн. см.рис. I.

Корреляционная матрица связи морфофизиологических показателей продукционного процесса с урожаем зерна посева ■

Показатели Фазы развития

: * : 2 : 3:4:5:6:7: Ф : К : м : п

Обща^адземная биомасса, +0,61 +0,76 +0,59 +0,60 +0,92 +0,90 +0,71 +0,92 -0,47 +0,52 +0,98

Биомасса листьев, г/м2 +0,62 +0,61 +0,76 +0,75 +0,67 +0.Б6 +0,81 +0,79 +0,51 +0,55 -

Приросты надземн.биомассы : +0,40 : +0,92 : +0,64 :+0,38:-0,77 :+0,61 : +0,91

ЧЛФ, г/м2-сутки :-0,66 :-0,20:+0,21 :+0,96:+0,50:-0,06 :+0,53:-0,46 :+0,05 :

Общее кол-во побегов,шт/м2 +0,96 +0,66 +0,43 +0,88 +0,90 +0,48 +0,85 +0,83 +0,05 +0,19 +0,67

Листовей индекс, ¡^/м2 +0,93 +0,92 +0,78 +0,88 +0,63 +0,92 +0,22 +0,76 +0,37 +0,31 , -

£ УППЛ, г/дм2 -0,74 -0,65 -0,46 -0,12 +0,85 -0,70 +0,67 +0,66 +0,43 +0,91 -

Азотный индекс, г/м2 +0,66 +0,91 +0,74 +0,82.+0,65 -0,01 +0,66 +0,19 -0,62 -0,50 +0,24

Белковый индекс, г/м2 +0,91 +0,63 +0,71 +0,79 +0,90 +0,60 +0,69 +0,69 -0,62 -0,52 +0,57.

Углеродный индекс, г/м2 +0,83 +0,80 +0,62 +0,64 +0,92 +0,90 +0,89 +0,93 -0,52 +0,61 +0,96

Хлорофилловый индекс, г/м2 +0,94 +0,92 +0,83 +0,91 +0,91 +0,68 +0,66 +0,13 -0,86

Содержание хлорофилла,мг/г +0,95 +0,95 +0,68 +0,95 +0,74 +0,64 +0,26 -0,55 -0,88

Отношение ыг хлорофилла +0,96 +0,97 +0,91 +0,97 +0,86 +0,90 +0,60 -0,45 -0,84 - ' -• на г белка

Отношение С/Ы +0,51 -0,68 -0,93 +0,96 +0,90 +0,94 +0,81 +0,42 +0,60 +0,60 +0,64

¿чтенсивность вклачення +0,60 +0,81 +0,23 +0,55 тО,93 +0,93 +0,78 +0,59 +0,51 +0,46 +0,70 пззта в белков.соединения

При ?0 г- > 0,71 0,63 0,71 0,83 0,71 0,63 0,52 0,52 0,45 0,45 0,45

При Р0[95' г* . 0,56 0,71 0,58 0,71 0,56 0,71 0,40 0,40 0,35 0,35 0,35

+0,86 до 0,97, Р=0,99. Высокий уровень корреляции позволяет говорить об обеспеченности единицы белка хлорофиллом как о ценном физиологическом критерии оценки хозяйственной продуктивности посева.

Физиологический смысл критерия имеет по всей видимости сложную природу, однако можно предположить, что при повышении обеспеченности единицы белка хлорофиллом оптимизируется энергетический баланс клетки, в результате чего изменяется интенсивность превращения органических кислот в аминокислоты. В итоге происходит ускорение включения последних в состав белков, что способствует их быстрому обновлению. Такой ход процесса позволяет растениям быстро перестраиваться в постоянно изменяющихся условиях окружающей среды, формировать необходимый спектр ферментных систем и других соединений белковой природы, что-в конечном итоге определяет достижение высоких урозней продуктивности;

Взаимосвязь_мор4о^

На основе корреляционного анализа по большему спектру показателей установлено, что в течение вегетационного периода наиболее информативной фазой для оценки состояния посева и прогнозирования его конечной продуктивности является фаза 5-ти листьев на главном побеге, которая совпадает с завершением процесса формирования потенциального числа колосьев в посеве и колосков на растении (табл. 7).

ВЫВОДЫ

1. Для достижения максимальной продуктивности посевы должны обладать определенной динамикой формирования листовой поверхности, которая заключается в плавном или быстром нарастании в начале вегетации, продолжительным периодом максимального развития и медленным отмиранием в репродуктивный период.

2. Высокопродуктивные ценозы характеризуются высокими приростами листового фотосинтетического потенциала до начала периода интенсивного роста стебля, меньшими их значениями перед фазой флагового листа и увеличением доли листового фотосинтетического потенциала и конце вегетации. Чем выше величина чистой продуктивности фотосинтеза в период развернутых 4-5 листьев на главном побеге, том uuao продуктиьность посева.

3. Наличие высоких' Положительных корреляционных связей хлорофиллового индекса и хлорофиллового фотосинтетического потенциа-

i с урожаем зерна в первой половине вегетации, позволяет обосно-ль возможность прогнозирования с их помощью хозяйственной про-'ктивности посева на ранних этапах вегетации.

4. Показано, что высокие приросты надземной биомассу до фа-j флагового листа, низкие перед фазой колошения и высокие е реп-здуктивный' период способствуют достижению максимальной продукти-10сти посева, а величина накопленной биомассы на фазе полного /щения может служить критерием оценки состояния посева и позво-1ет прогнозировать его конечную продуктивность.

Снижение накопления надземной биомассы при неблагоприятных ;ловиях в фазу кущения не позволяет реализовать биологический этенциал ярового ячменя'даже при оптимальных условиях в последу-цие фазы развития.

5. С повышением уровня обеспеченности азотом эффективность го использования снижается, причем посевы, под которые вносятся зньшие дозы азота, лучше его усваивают в первой половине вегета-ии. Растения, получившие 90 кг/га перед началом вегетации, нао-орот, более эффективно используют азот в репродуктивный период.

6. Для высокопродуктивных посевов характерны высокая эффек-ивность использования азота в течение всей вегетации, интенсив-ое включение поступившего азота в белковые соединения и более ффективное использование энергии для формирования надземной био-ассы, что проявляется в повышении производительности белк* за егетацию.

7. Показатель обеспеченности единицы белка хлорофиллом мож-о рекомендовать как физиологический критерий для оценки состояния гроценозов и прогнозирования их хозяйственной продуктивности на анних фазах вегетации.

Ь. На основе корреляционного анализа по большому спектру орфофизиологических показателей установлено, что самой информати-ной фазой для прогнозирования хозяйственной продуктивности агро-енозов ярового ячменя является фаза 5-ти листьев на главном по-еге.

СПЖОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕШ ДИССЕРТАЦИИ:

I. Ламан H.A., Певнев A.M., Макаров А.И., Мельникова H.A., рохоров В.Н. и др. Производство и современные технологии нозда-ывания зерновых за рубежом. - Гомель, I960. - 133 с.

¿. Ламан H.A., Янушкевич Б.Н., Прохоров В.Н, и др. Техлоло-

гия севе зерновых культур катковой сеялкой СЭК-3,6 (рекомендации). - Минск, I9bö. - 1Ь с.

3. Прохоров В.Н., Ламан H.A. Белковый и азотный индексы как возможные критерии оценки развития ценоза хлебных злаков // Продукционный процесс, его моделирование и полевой контроль. -Саратов, 1990. - С.145-150.

4. Ламан H.A., Романов И.Ф., Прохоров В.Н. и др. Биологические основы интенсивных технологий возделывания зерновых куль тур (практическое руководство). - Гомель, 1991. - 135 с.

5. Ламан H.A., Янушкевич Б.Н., Хмурец К.И., Турецкий Р.Л. Прохоров В.Н. и др. Высевающее устройство. A.c. №1701144.

Подписано в печать 08.04.92. Бумага типографская й I Усл.печ.-.1,5

Тирах 100 Зак. 57

Формат €0x84,1/16. Печать о^оотцая. Учот.изд.л. 1,3S> Босллатцо.

Отпечатало на ротапринте ЦНБ Ах! РБ. 22G6UI, Минск, ул. Сургаыова,15.