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"

I

А-з/з^

1

1

А1ОДШЙ НШ ШШСИ , ОРДЕНА ТНГДШОП) КРАСНОГО ЭНАЯЙШ ЛЮТШУГ ШЖРШШНТАЛЬНОИ БОТАНИКИ нм.В.в.КУПРЕВИЧА

На правах рукописи

| : ЯРОХОРСИ ВАЛЕРИЙ НЖОЛАЛВИЧ

? УДК 631Л:&И1ЛЗ:6ЫЛ4:ЬЬ1.6 .

ФИЗШДОГИЧВСКОК ОБОСНОВАНИЕ КРИТЕРИИ ЩЕНКИ АГР0ЦШ03Ш ХЛЕБНЫХ ЗЛАКСб В СВЯЗИ С ФОРМИРОВАНИЕМ ИХ ХОЗИЙСПВЙШОЙ ШОДОШВНОСГИ

03,00Л£ - физиология растений .

АВТ0РЕ4ВРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

йшск 199^

Работа выполнена в лаборатории* роста и развития растений Института экспериментальной ботаники иы.В.Ф.Купревича АН Беларуси. ' 1 >

Научный руководитель - кандидат биологических наук ■

/, ; * , н л. лакан ..

Официальные оппоненты: доктор биологических наук В. М. ИВАНЧЕНКО . '

кандидат биологических наук

'"■-.'■. ' • К.Г.ШАШКО ■ ' '

Ведущее учреждений - Белорусская сельснояовяйственная-.!

академии ' .. ' v " , » ■-

Защита состоится *t£é* \ ■■■ 1992 ча-

сов на заседании с гш ци алиэированного совете К ,006.04,01 по защите диссертаций На соискание ученой степени кандидата биологичес- , ,¡ ких наук при Ордене Трудового Красного Знамени- Институте »хсдери-центальной ботаники имЖф.КупрввичаАН Беларуси Í220733Í г, Минскí >ул,Ф.Скорины, ¡37)» . ■ '

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной

. ОЭДАЯ ХАРАКТЕРИСТЖА РАБОТЫ

Актуальность теми. Для управления развитием посева к формированием хозяйственной продуктивности необходимы объективные критерии оценки его состояния на любом из этапов онтогенеза. Агроцр-ноз как биологическая система включает различные блоки; рост и рйэвитив, фотосштез, дыхшив^ »№1юральнов1штвкив, водообиен и другие.ЭнергетическийСлок изучен наиболее полно, чтопоэволидо предложить ряд критериев оценки развития посева: листовой нццекс, фотосинтетический потенциал/ чистая продуктивность фотосинтеза, затраты на дыхание и другие (Ничипорович, 1956,1963; Краков, 1977 1965; Нокроносов,1976,19а1;ТарчевскиЙ, 1971,1977; Гуляев, 1903, .1969; Довнар, 19и5; Беденко, 1980; Купермэн и Хитрово, 1977).

' Однако оценка развития посева'■.*' формирования урожая только по энергетическим/показателям недостаточно полна. Требуется разра ботка жритер|ив, которш;ш1тегрировади бы вэаиыодействив различных блоков биологической систеш а продукционном процессе. -

:/■"■.' В. токе время без системного подхода« изучению агро1*эноза ' на всех уровнях структурной-организации нельзя получить аффективные критерии его развития и формирования хозяйственной продуктивности. Только на основе комплексного изучения растения как системы побегов и посева как система растений можно найти-критерии, объясняющие ход продукционного процесса (Лакан, 1947,1968).; :

• . Все ато позволяет считать актуальными исследования» направленные на изучение закономерностей формирования агроценозов, поиск и обоснование морфофизиологических критериев оцэнки их состой

'ния. ■;':л ".V" ^ч---' '

■ ; ; Цель и'задачи исследования.. Основная цель данной работы состояла в изучений закономерностей формирования вгроцаноэа, поиска и обосновании морфофиэислогических критериев оценки его сг .стояния. В задачи исследования входили. сведущие вопросы: ; -' изучение динамики формирования агроценоза ярового' ячменя по комплексу морфофизиологическихпокаэателей'на фоне различных уровней обеспеченности азотом; V;1 Ч" *' • ■

- изучение данамики роста главного и боковых побегов кущения и ее ■;,... взаимосвязь с продуктивностью посева;

- обоснование критериев оценка состояния посева и возможности их применения на практике,' Ч.-' '^'.Ч-

■ Научная новизна. Установлены закономерности формирования

■ * "■' | ЦЕНТРАЛЬНАЯ ' "" ""

НАУ^дк ^Ъ..^,ОТЕКА

Моск. сель;.зд,;ол ачздалм Г

им. К. Ь

и,,.. №.

егроценоэов 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 урожае* зерна на IX фазах вегетационного периода, установлена самая информативная из них. Влервые показано,-что показатель обеспеченности единицы белке хлорофиллом мсжет быть использован как критерий оценки состояния агроценоэа 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 высокопродукти-. вкых егроценоэов ярового'ячменя, позволяющие проводить оценку состояния посева на разных фазах вегетационного периода. Полученные результаты помогает лучше понять ход продукционного процесса в агроцэноэах, формирующих урожай'зерна на уровне 70 ц/га и выше, что может быть использовано при разработке интенсивных технологий возделываний зерновых культур. Предлагаемые критерии дают возможность проведений оценки состояния посева на ранних фазах вегетации, для прогнозирования конечной продуктивности иовоевреыен-ного управления посевом. Накопленная база экспериментальге/х дан. них может ^служить основой для разработки моделей продукционного -процессе, - : г ■ - '

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Всесоюзной научной;конференции "Фотосинтез и ' продукционный процесс" (Саратов, 1969),на конференции молодых ученых Беларуси и Литвы (Иврцинконис; 1969), на П Бсесоюзном съезде физиологов растений {Минск, 1990); на научной сессии Инс—; титута экспериментальной ботаники им. В.Ф.Куп^-чича АН Беларуси'.; посвжценной ЬО-летию' Института(Минск, J99I).

' Публикации. По материалам диссертации'опубликовянп Ь пймт-ных работ.- • • "л'-'^' ' 'Л1-;■'.'■'-■V "-

Объем и структура диссертации, Диссертация изложена'не 180 ; : страницах машинописного текста «.состоит из введения, семи глав, выводов; списка цитируемой литературы и приложения. Работа шш>-. сгрировена 27 рисунками и содержит 37 таблиц. Список литературы : »«»чает ЙзО источников,-« т.ч. 97 иностранных.' Приложение пред-

ставлено на страницах. •

- Объекты и- методы исследований. Объектом исследования служил районированный в Республике Беларусь интенсивный сорт ярового яч-, меня Заэерский-&5. Полевые опыты проводили в 19о7-19Ъ9 годах на стационаре Бел ару с кого НИЛ почвоведения и агрохимии Минсельхозпрода Республики Беларусь (Пинский район). В качестве фактора, наиболее сильно влияющего на рост растений и урожай, использовали розные дозы и сроки внесения азота.

Схема опыта включала следующие варианты:

^•^бО^СЙгО Сдо посева) : ■ ;

2. (до посева)

^60^70^120 посева) + (при формировании 1-го узла на ■ стебле) -

4. ^90^70^120 ^ДО посева) + <"30 (при формировании 1-го узла на ■. стебле) .." 5* ^ЬО^О^гО Лосева) +^20 Формировании 1-го узла на

стебле) + N ™ (в фазу флагового листа) ; Ъ, ^ьО^ЛгО (до П°вева) + ^ьо ^в Ф®эу флагового листа) + N^

(в фазу колошения) В 19ь9 году из схемы опыта был исключен вариант с общей дозой азота 1Ь0 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 (Ад^-0-20 см) ; рН - 5,В-б,0; гумус - 1,7-1,95«; >205 - 26-32; 1^0 - 17-21; СаО - 3,4-Ь,0; Ку 00,46-1,35; В - 0,5-0,7; Дн - 10-12 хг/100 г почвы. Посев семян* проводился зерновюй катковой сеялкой СЗК-3,6. Норм висэва & мдн. всхожих зерен на I га. Глубина заделки семян - 2,5 см. Обработка почвы общепринятая для данной зоны....

Повториость опыта 4-х кратная. Общая площадь делянки - 34,Ъ м*", учетная - 19 м^.

Отбор проб проводили в 19Ь7 году на фазах 1,3,5,7 развернутых листьеа на главном побеге,'флагового листа, колошения, молоч-но-восковой и полной спелости,".а.в 19ЬЬ-19о9 годах дополнительно отбирали пробы на фазах ¿,4,Ъ развернутых листьеп на главном побеге,- В 19ъ7 году для морфофигиологического анализа брали по 30 растений с каждой делянки (всего ЬО растений с варианте), а в 19Ш-19о9 годах по. 50 растенийЧвсего 100 растений с вогиччтв),

На варианта* с дробным внесением азота отбор проб проводили после внесения подкормки.

; Морфологический анализ растений включал определение «ухой 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 5056 ТХУ, небелкового по разнице между общим и белковым. Количественное определение углерода проводили на автоматическом га« зовом анализаторе СЫ "КОРДЕР".

Площадь листьев определяли до фазы 7-ми листьев на главном побеге по формуле В.Б.Аникеева и й.Ф.Кутузова (1961), а с фазы флагового листа весовым методом. Чистую продуктивность фотосинтеза рассчитывали по методу, предложенному А.А.Нмчипоровичем с сотр. (1961), фотосинтетнческий потенциал посева по Л.М.Дорохову -(19ЭЭ), хлорофилловый индекс посева по Й.А.Тарчевскочу (1971).

! Метеоусловия за годы исследований отличались большим разнообразием. 1987 и 19&9 года были относительно благоприятными по бл его обеспеченности, но различались по температурному режиму. В тоже время 1967 год был одним из самых урожайны* по зерновым культурам в Республике Беларусь, чему способствовало оптимальное сочетание осадков и среднесуточных температур воздуха в течение ' вегетационного периода. год характеризовался сильным дефицитом влаги до фазы выхода в трубку. Эти различия в годы исследований оказали влияние на формирование уровня продуктивности агроценозов ярового ячменя (табл. I).

: . . ' .. ,. ■ ' Таблица I

Хозяйственная продуктивность агроценозов ярового ячменя в зависимости от. уровня обеспеченности азотом (1997-1969 гг.),ц^га

' Варианты опыта Годы исследований

19Ъ7 Г 19ьа : 1905 : ? эа

■ , I 2 : Э : 4 5

1 77,3 60,3 70,3 69,3

2 76,9 64,0 71,9 . 67,6 ' 3 . . 75,1 47,9 69,9 . 64,3 : 4- . 77,3 . 45,Ь " .: 67,6 ' ЬЭ,4

Продолжение таблицы X

I i 2 : ■3 : 1 4 ■ 5

. '■''■ 5 74,7 39,3 70,8 - 6Х.6

6 70,9 30,1 50,6

НСР05 ■ • 2,2 6,1 3,7' . • 1 - '

Результаты опытов статистически обработаны при консультатив-. ной помощи сотрудников Института почвоведения и фотосинтеза Российской Академии наук А.С.Комарова иЛ.В.Пачепской, и сотрудников лаборатории оптимизации продуктивности агроценозов Института экспериментальной ботаники им.В.О.Купревича Ail Беларуси S Д. Бобров а ' и Т.Г.Янчевской. ■ ' '

' РЕЗУЛЬТАТЫ A tOC ОБСУЖДЕНИЕ

Динаыика формирована ял исковой поверхности.посева .ярового ячменя. Одной из важных задач по изучению хода продукционного .. процесса является установление оптимальных графиков формирования листовой поверхности агроценоэов (Ничипорозич, 1956; Беденко, I960; Кумаков, 1965). Изучение роста и развития листовой поверхности различавшихся по продуктивности пй се в о в показало, что в течение 3-х лет исследований наблюдались три отличные 'друг от друга динамики в течениз вегетации (рис. X). Для них были характерны следуккцио особенности: - - .

1) плавное нарастание в начале вегетации до максимальных значений листового индекса, продолжительный максимум и медленное 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 (1963 г.);

3) быстрое нарастание в начале вегетации, продолжительный макск-, мум и быстрое отмирание листовой поверхности после него

Л U909 г.). ■ . .

Существует мнение (Федоров, 1907), что первый вариант можно считать теоретически возможным идеалом формирования и работы лис' товой поверхности. Наши данные подтверждают ато, так как именно посевы с такой динамикой е X9d7 году сформировали наивысший хозяйственный урожай. Кривая динамики 19Ь9 года сильно отличалось от первого варианта, но способствовала достгёкешю'очекь близкого

к2/«2 .

■ А.

да

^ ,! \ 5

ч

■X

.....ла

я

I

'.Г; •л-*

4

* ■ *

■

I 2 3 4 5 6 7 Л К 'К

3 - V 5 7 4 К К I 2 3 4 5 6 7 О К М О. а э н р а з вит и л Рис, Дикашта фор^'рованил листовой поверхности посева в.зависимости от уровня обеспечен-

ности аэотои; а - 1987 р., б - 1968 г., в - 1969 г. Условные обозначения:

1987 1983 1989,' 1987 1968 1989

-*— —эариант 4 У90Р7^20+*30 *-----

—•—вариант 5

вариант" 6 ^7оКх20+ЛГ60+а,30-+- '

вариант I N

вариант-2 N до^^го -' варианта . .. ------- „ „

По оси абсцисс фазы развития: 1-7 соответственно 1-7 развернутых листьев на главном побеге; Ф -флагового листа, К - колошения, II - молочно-восковой спелости, Д - полной спелости.

с 1987 годом урожая. Медленный рост и развитие в начале вегетации в 1968 году, с последующим быстрым достижением максимума и быстрым отмиранием листьев после наго, негативно влияли на продуктив- , ность посева. Исходя из этого можно заключить,'что график.формирования листовой поверхности посева должен обладать следующими свойствами: плавным или быстрым нарастанием в начала вегетации, продолжительным максимумом и медленным отмиранием листьев.в конце вегетации. Такой ход динамики позволяет наиболее полно поглощать ассимилирующими тканями солнечную радиации. Продолжительный максимум и медленное отмирание листьев после него дают возможность эффективно использовать асснмияяты на формирование репродуктивных 1 и запасающих органов. , .

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

Листовой .фоуосинтеуический потенциал посева. Анализ распределения листового фотосинтетического потенциала посева (ЛМ1) в течение вегетации растений показал (табл. 2), что высокопродуктивные ценозы характеризуются высокими приростами до фазы 6-ти листьев на главном побеге (Ш). Коэффициент корреляции в межфазный период 35 листьев на Ш 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 П1 и до развертывания на нем флагового повышало ЛАП. но отрицательно сказывалось на продуктивности посева. Особенно негативное влияние отмечалось при высоких приростах между фазами 7-го и флагового листа.-Коэффициент корреляции между приростом MI в этот период и урожаем зерна составил —0,77+0,06, Р-0,99. Это объясняется тем, что быстрое нарастание листовой поверхности на данном этапе онтогенеза увеличивает приток к образующимся листьям ассимилятоз и вызывает снижение снабжения ими быстрорастущего колоса. Высокие приросты с момента развертывания флагового листа на. П1 и до колошения положительно влияли на продуктивность ценоза, что подтверждается исследованиями других авторов (Кумаков, 1985). При снижении приростов Л${1 между фазами флаговый , лист - мо-лочно-восковая спелость наблюдается быстрое "размыкание" листовой

■ ' - Таблица 2

СуимрныЙ ЛИ посе>а и его формирование в течение вегетации (1987-1989гг.) ,шш.ьт/га

Вари- •Года ис- : М е ж ф а з н не* п е р И 0 я ы ¡Суммарный ; Д$Д

акты ОШТЙ ¡следов»- : : кий 1-3, 3-5 г 4 5-7 : 7 - $ : 4 -К : К - И,в,сп.

1987 .: 0,04 0,25; 0,19 0,32 . 0,78 0,54 2,10

■1968. : 0,03 0,0Э 0,23 0,48 0,56 ■ 0,43 • 1,62

1989 V 0,04 ■ 0,20 0,37 0,29 0,62 '0,36 * ' 1,68

■ 19и7 ; 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 "

1989 - ' 0,04 ' 0,21 . 0,« 0,39 0,60 : -. 0,46 ■ .2,39

.1987 ' ■ 0,04 0,25 0,19 . : 0,29 - 0,75 : о,ьэ : : 2,20.','

3 ' 1988 г 0,03 0,09 0,26 0,52 0,54 ■ " ' 0,46 ■ 1,90*

19е9 " 0,04 0,20 0,46 . ; 0,39 0,61 . V. 0,42 '■ 2,31'

1987 ■■ 0,04 0,26 0,20 ... .0,35 0,96 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 • 19вБ 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 0,23 : 0,69 ■ ' 0,59 2,05

■ 1968 ■ 0,03 0,09 0,26 0,52 0,49 0;39 ' 1,78

НСР№ 0,004 0,03 ■ - 0,06 0,07 ■ 0,12 0,06 - 0,23

р % 1 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 атого отмечается интенсивный рост подгона, что в.последующем приводит к снксению механической прочности продуктивных побегов и массы 1000 зерен у них. Максимальные значения приростов МП отмечались перед выколвшиванием растений. Для высокопродуктивных посевов 1967 и 1909 годов были характерны большие приросты а этот период. После фазы колошения наблодается падение приростов .ЛИ.

Более продуктивным ценозам свойственен и более высокий общий за вегетационный период МП 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 листьеа непродуктивных побегов в ЛТП посева. ' " 1.' **. ;,

Чистая продуктивность фотосинтеза. Во все годы исследований отмечалось снижение величин чистой продуктивности фотосинтеза (ЧГШ во время фазы кущения (рис. 2>, на что указывают и другие, авторы (Кумаков, 19Ь5). Особенно резкое уменьшение величины ЧИ5 на фазе кущения отмечалось'в 1966 году на фоне сильного водного дефицита. С началом роста стеблей и увеличения массы колоса' в I9U7 году наблюдалось повышение ЧПЙ до «,0-11,3 г/м2«сутки, а в 1966-1969 годах она оставалась до фазы 7-ми листьев на ГП на одном уровне (4,5-5,5 г/м^-сутки), что объясняется отсутствием реакции данного показателя на повышение температур« воздухе в последующие фазы развития, так кек растения первоначально вцаптирова-. лись к низким температурам. Наличие такого механизма адаптации у • растений подтверждают работы Довнара B.C. (1967). В период развернутого 7-го-флагового листьев на ГО отмечался второй денод-м в динамике ЧП5, причем абсолютные значения показателя были ниже, чем во время фазы кущения. Это объясняется формированием в эти фазы максимального листового индексе, в результате^чего сильное зетенение 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 периоде колебалась.от 9 до 16 дней. Следует 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 (Ь »-0,20). Значения Ч1Й во время ее иаисимальных величин не коррелировали с конечной продуктивностью посева.' Средняя за вегетацию величина__ ЧЕ№ по годам исследований изменялась от 4,4 до г/*г.сутки и такг.е имела слабую связь с урожаем зерна.. ,

СЭ . »-7 . «-*

Ыежфаэные периода, "■■ Л-.'■■.V

; Рис. 2. Динамика ЧП<й > течение вегетации в зависимости от • ' ' уровня обеспеченности азотом (1967-1909 гг.): а - * , ; однократное внесение азота, б - дробнее,внесение;'' усл.обозн. см .рис. I.. "; ';';■.'"л-'

• ■ Изучение связи хлорофиллового

индекса (ХИ) с продуктивностью агроцанозов в различающиеся по урожайности годы исследований выявило существенте особенности в ди- : намике данного показателя (рис. 3).Кодоеляционный анализ показал наличие .тесных связей между величиной ХИ и урожаем зерна до фазы . флагового листа. Особенно высокий коэффициент корреляции имеет : место на фазе 5-ти листьев на [П (I* «+0,91+0,03, Р-0,99). Отсутствие достоверных сряэей с урожайностью в репродуктивный период, по-вйдииому, определяется неравноценнш вкладом непродуктивных побе-: г,ов а величину показателя и хозяйственную продуктивность посева. .

Фазы развития.

Рис. 3. Динамика накопления хлорофилла посевом В зависимости от уровня обеспеченности азотом: усл.оСоэк.: ,

° - *Ь0+Э0+30' "V

Максимальный ХИ е 1907 году приходился на фазу 7-ми листьев на ГО (¿,20-3,04 г/и - в зависимости от уровня обеспеченности азотом),-а в 19ЪЫ-19Й9 годах на фазу колошения (соответственно 2,75-3,£7 и 2,ЬЬ-Ц,ЬЗ г/м ). Отличив связано с особенностями формирования в эти годы побегов вторичного кущения на разных этапах ■вегетации,.;';. .V.

Расчет хлорофиллового фотосинтетического потенциала посеаа (ХШ) показал, что для высокопродуктивных агроцэнозоа ярового ячменя характерны более.высокие величины этого показателя до фазы 7-мк листьев на ГО. В последующие' фазы развития теснота связи уменьшается. Между суммарной величиной ХМ х урожаем эер^а коэффициент корреляции равен - +0;70. . . ■ ; ' * Цакогменш_на^емно{^иомассы^¡осе^м. Исследования процес-.са 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 урспсабв зерна (рис. 4, 5). Наличие интемсиакьк приростов.биомассы перед колошением,-на фоне ее низких значений в предыдущий■период (рис. £>,■табл. 3) способствует полеганию рас-

г/Аоеева

1300

1100 900 70О*

' 600 300

100 •

..г-"-1 :-■-.■.' . ■■■*/»г" -

6/ .

- • Фаз ыраэв-ит и я ■■ У-:,-:■:":'■ ; .'■. Рис. 4. Динамика накопления сухой биомассы посевом в аави-; , - симостк от уровня обеспеченности азотом; усл.обоэн.

: ■ см. рис. I. / . ..* ■ • . ~ ' • .-...•

г/м^посева • ^' - ■■-

600

400

.200

V : 0.

■Л \ . \\

\. ._>■- .• л-л « "„, - ч":.*

, Иежфазные.-■■'.■'

Рноу В. Динамика приростов сухой биомассы посева в зависимо-■:V*; -'Чет* от уровня: обеспеченности азотом;усл.обоэн.см.' ;-.рис. .1.-, .Г,, •. '•• •

I

■ •'л'-. _

Рис. 6. Изменение коэффициента корреляции между урожаем зерна и приростами биомассы.посева а тече-; ние вегетационного периода (однократное вне-у ■'■ - у сение азота); усл.обозн.сы.рис. 1.

'Л1'/^'-^.!- ¿'■'¿"'■•г .[■': / ' У Табдкца З ' '' Уравнение ре1^ссии: и коэффициенты кор^еля^н зависимости * урожая зерна ярового ячменя от приростов биомассы посева.

Межфазный период

п.

Однократное внесение азота ' - -

^-33,0Ъ+0,103х ' - . +0,40 ' 12

у У-50,02+0,173х . /ч . -»0,92 12

у-4ь,бо+о,иах •'.>'"•. +о,и ■ 12

у-66,46+0,00й ч ^ ^■"'■У +0,3« 12 '

:; ; У-Ь5,74-0,421х .;. >0,77. 12

у»57,2В+О.ООЭх ; .. -+0.Ы 12 . ■у у-72,&0+0,0Ъ0х *. О-Ч -■ ■'' 12 ; Дробное внесение азоте • .--"у

. .у-е1,71+0,030х- " >0,Ш ...:12 '

. у-42,Ь7+0,050х •./•.:"•' :•. +0,49 , 12

у»4>9,0&-0,012х : ■ -0,1324

у-69,91+0,045хУ ' . у; +0,73 ,. 24 '•

. 1-3 3-5 : 5-7 , 7-Ф ■ Ф-К .К-« .. Ц41

V ;7-4

К-М

У-П

_ у • - •■ у /■• , ■ /т - •••.г -

При П. -12*- для Г» 0,&О,Р-0,55; дяя|»>0,71. при К-24, для 1^0*40, Р-0,55; для ¿»0,62,

Р-0,99 >-0.99/

гений и снижении продуктивности посеиов ( г- »-О»'//+0,06, Р*0,99), Установлено, что в первой половине вегетационного периода сьиые высокие коэффициенты корреляции между надземной биомассой посева и урожаем зерна имеют место на фазе полного курения ( Г «+0,92+ 0,04, Р-0,99). В целом за весь период кущения отмечается й самые тесные связи меиду приростами биомассы посева и хозяйственной продуктивностью ( Г =»+0,92+0,05, Р=0,99). Известно,- что решающим компонентом структуры урожая ярового ячменя у современных'корот-ксстебельных сортов является число колосьев на единице площади, , Тек как на фазе полного кущения заканчивается процесс формирования потенциального числа колосьев и колосков на растении, ст&но-' еитсн «знатным наличие тесных корреляционных связей с продуктивностью в данный период. Исследования, проведенные на'других куль- -турах, и в частности на пшенице ( Р. СооуаСуа 1987) показали, ■ что фазо_лодиог9 кущения (стадия.калос 1 см) в Формировании урожайности является ключевым периодом. Исходя из этого, анализ ре- -зультатов опытов позволил нам сделать вывод, что величина накоп-, ленной биомассы не фазе полного кущения, может служить надежным критерием состояния посева и позволяет прогнозировать его конечную продуктивность. Для получения высоких урожаев зерна ярового ' ячменя470-75 ц/га) необходимо накопление' посевом биомассы на фазе полного кущения на менее 1Ь0 г/м**. Результаты.показывает, что снижение накопления.-биомассы посевом в период кущения не позволяет реализовать биологический потенциал яровогоячменя даже при оптимальных условиях в последующие фазы развития,

«егон_ и и я_а оформи во в ении__продхктивн ос ти. Результаты опытов. показали, что самой информативной фазой при изучении динамики побегообразования является'фаза подного-кущешя, ток как на ней оп-. ред(здяется потенциальное количество основных побегов'кущения, впоследствии дающих продуктивный колос. Коэффициент корреляции мекду количеством побегов на этой фазе и урожаем зерна составляет ,+0,90+0,05, Р»0,99. Дня получения урожая зерна ярового ячменя но уроьно 70-ь0 ц/га, общее количество побегов на фазе полного кущения должно находится в пределах

1550-1800 штДЛ что подпаляет щють. к уборке.до цОО и более продуктивных стеблей на

побеги шт/м^

1800

1400

1000

600

гоо

■ ■ I 2 3 4 5 Ь 7 4 КИ : И

:'■'■.'..} е э.ы-'.г р а-а в и т и я ; V Рис. 7. Динамика побегообразования посева ярового ячменя; усл.обозн. см.рис. 1« - . • '..

побеги ■ шт/раст.

•л

м

1»

I

' побеги шт/раст.

о

м

к

ч'/.; 1967: г» 19УЬ г. Х9и9 г, 19и7 г. 1966 г. Х9о9 г.

' Ь'о. 6. Качественный состав побегов растений ярового ячменя г 1 , в зависимости от уровня обеспеченности ьэотсы (флоа

флагового лигта); а - *С>0Р7(У(1^ в 90^1*0' Усл.обозн. побегов: 0 » иолеоптильный, Ц} -главный, Ш - -. из пазухи первого листе» И - из пазухи второго лис?»,(а -из пазухи третьего листе, га - вторично* куаони«. '

п

I м* (рис. ?К

Сравнительные. исследования влияния уровней азотного литания на образование побегов первичного кущения показали, что посевы ярового ячменя,ориентированные на формирование высокой продукта иностм,в большей степени зависят от экологических факторов, чем те, под которые вносятся меныаиО дозы азотных удобрений (рис. Ь). В благоприятные по метеорологическим условиям года 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- 19ъ7 г. н 3,2 шт/расте-ние в 19ь9 г.). При стрессовых условиях о 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 динамкхе качественного составе 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 - 1967 г. ; 2,98 - Х9£Й г.; 2,Ъ6 ит/раст. - 1909 г.). В этой связи можно сделать вывод, что у растений ярового ячменя существует регулигорный механизм, при котором снижение числа побегов одной группы компенсируется повышением выживаемости й*м стимуляцией образования другой. При высоких уровнях азота на фот стрессовых условий внешней среды данный механизм не функционирует, что приводит к снижению продуктивности посева.

Особенности азотного.обмена.посееов_яровдго_дчмендр^ааличд-юдихся^ло продуктивности. Исследования параметров азотного обмена' показали, что с повшеннем уровня обеспеченности азотом эффективность его использования снижается, причем посевы под которые вносились доныоие дозы азота (60 кг/га) лучше его усваивают в первой половина вегетации (табл. 4). Растения,получившие 90 кг/га перед началом вегетации, наоборот, эффективно используют азот в репро- • дуктинный период. Из таблицы 4 хорошо видно, что для более продуктивных посевов 19»7 и Х9р9 годов характерна большая эффективность использования азота до фазы колошения и в целом за вегетационный периид, чем в году.

Ш

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

Дозы * Годы и селе- :Вегетатип- ■: Ре продуктив- ; В целом за вегета-

азота ; даваний :ный период:ный период' : ционкый период

60 19Ъ7 .77,6 но, 3 92,4

19ьЬ 62,1 115,5 66,3

19ь9 74,а. 192,6 90,1

90 19В7 62, Ь 2Ш.4 72,9

19Ш ■ 4О.0 ХЬ9,6. 69,7

1969 49,9 266,6 • 72,1

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

' ' * Таблица б

Интенсивность включения азота в белки (в среднем за весь вегетационный период), % и| |-,"1 '■ ■" ■

Дозы азота

Годы исследований

191*7

19Ш

19Ьу

■ И) 90 ЬО+30 90+30 60+30+30

7Ь,7 76,5

ьо.а

77,3 77,7

72,3 71,7

70.0

70.1 '69,8

79,2 76,1

ио,з;

76,0

, ть.а

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

С увеличением концентрации белка в надземной бшжьссе, его удельная производительность, т.е. количество биомассы приходящейся на единицу белка за единицу времени,'снижалось (табл. 6). Данные таблиц 6 позволили нам сделать вывод о белее эффективном использовании энергии для формирования надземной биомассы посевами, 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 ■ '.'■ : : 1989

• " 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 ■11,1 " ' Н,0

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-• фазный период первый-тестой диет на Ш, колебался в пределах от .

Рис. 9, Изменение рбесличенкости единицы белка хлорофиллом ■ » зависимости от уроонп внесения азота; усл.обозк. см.рис, I. ■,.-/-..-.*

го

- ' ■ Таблица 7

■ Норрелявдонная ыатрииа ; связи «орфофизиологических показателей . продукционного процесса с урожаем зернэ посева .

Показатели .

„Дазыг развития,

7 : : к

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

Екокасса листьев, r/ií2 ; ; +0,62 +0,61 +0,78 +0,75 +0,67 +0,66 +0,Ы +0,79 +0,51 +0,55 -

Приросты кздземн.биомасса : +0,40 : +0,92 : +0,64 :+0,33:-0,77 ;+0,61 : +0,91

Ч», г/М2, сутки : ;-0,66 ;-0,20:+0,21 ;+0,9б:+р,50:-0,06 :+0,53:-0,46 :-Ю,05 ; -

С&цее кол-во побегов,шт/М2 +0,96 +0,66 +0,43 +0,Ш +0,90 +0,48 +0,65 +0,03 +0,05 +0,19 +0,67

Листовой индете, к2/«2 +0,93 +0,92 +0,78 +0,68 +0,63 +0,92 +0,22 +0,76 +0,37 +0,31 . -

£ УПИ, г/дм2 -0,74 -0,65 -0,46 -0,12 +0,65 -0,70 +0,87 +0,66 +0,43 +0,91 -

. Азотный индекс, г/м2 ■ .. +0,66 +0,91 +0,74 +0,02 +0,65 -0,01 +0,66 +0,19 -0,62 -0,50 +0,24

Белковый иадеке, 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 +0,63 +0,60 +0,62 +0,64 +0,92 +0,90 +0,69 +0,93 -0,52 +0,61+0,96

Хлоро^кялоэьЛ индекс, г/м2. +0,94 +0,92 +0,63 +0,91 +0,91 +0,66 +0,66 +0,13 -0,86 - -

Содержание хлорофилла,мг/г +0,95 +0,55 +0,66 +0,95 +0,74 +0,64 +0,26 -0,55 -0,68 -'.■.'. -

Отнесение кг хлорофилла +0,96 +0,97 +0,91 +0,97 +0,66 +0,90 +0,60 -0,45 -0,64 -- на г белка :.

Сиюгекйе ZfN : ■+0,51 -0,iß -0,93 +0,96 +0,00 +0,94 +0,61 +0,42 +0,60 +0,60 +0,64

¿ч?ек;и8Ность гключеная +0,60 +0,61 +0,23 +0,65 чО,93 +0,93 +0,78 +0,59 +0,51 +0,46 +0,70

г.эгта в белхоа.соединения .' .* . ■■

, Яри л > 0,71 0,63 0,71 0,63 0,71 0,63 0,52 0,52 0,45 . 0,45 0,45

Po!s5» - 0,56 0,71 0,58 0,71 0,56 0,71 0,40 0,40 0,35 0,35 0,35

+0,66 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 способст- ■ вует их "быстрое 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 достинение высоких уровней продуктивности .-.

Но основе корреляционного анализа по большему сПоктру показателей установлено, что в течение вегета- . ционного периода наиболее информативной фазой для оценки состояния посева и прогнозирования его конечной продуктивности является фаза б-ти листьев на главней побеге, которая совпадает с завершением процесса формирования потенциального числа колосьев в посеве и колосков на растеши (табл. 7). ■ ' " ' ; ' '' ВЫВОДИ . -

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

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 в конце вегетации. Чем выше величина чистой продуктивности фотосинтеза в период развернутых 4-5 листьев на главном побеге, том ииш продуктивность посеве.

3. Нпличие высоких' положительных корреляционных связей хло- ' ро^иллооого индекса и хлорофиллового фотосинтетического потенциа- V

. да с урожае« зерна в первой половине вегетации, позволяет обосновать возможность прогнозирования с их помощь» хозяйственной продуктивности посева на ранних этапах вегетации,

4. Показано, что высокие приросты надземной биомассы до фазы флагового листа, низкие перед фазой колошения н высокие с репродуктивный' период способствуют доспяению максимальной продуктк-* вности посева, а величина накопленной биомассы на фазе полного кущения может служить критерием оцэнки состояния посева и позволяет прогнозировать его конечную продуктивность.

Стгеение накопления надземной биомассы при неблагоприятных условиях в фазу «уценил не позволяет реализовать биологический потенциал ярового ячменя'даже ори оптимальных условиях в последующие фазы развития.

б. С повышением уровня обеспеченности азотом эффективность его использования снижается, причем посевы, под ноторл вносятся , меньшие дозы азота, лучше его усваивают в первой половине вегетации. Растения, подучившие 90 кг/га перед началом вегетации, идо;- . борот, более эффективно используют азот в репродуктивные период.

6. Для высокопродуктивных посевов характерны высокая эффективность использования азота в течение всей вегетации, интенсивное включение поступившего азота в белковые соединения и боле« эффективное использование энергии дяя формирования надземной биомассы, что проявляется е повыиении производительности белгч за

■ вегетацию.

7. Показатель обеспеченности единицы белке хлорофиллом можно рекомендовать как физиологический критерий для оценки состояния агроценозов и прогнозировения их хозяйственной продуктивности не ранних фазах вегетации..

Ь. На основе корреляционного анализа по большому спектру морфофиэиологических показателей установлено» что самой информативной фазой для прогнозирования хозяйственной продуктиакоегм.агр»-ценоэов ярового ячменя является фаза 5-ти листьев на главном по» . беге.. - . ■ ä ■.,'. ■ *. ■■■

.. CffimC РАБОТ, ОПУБЛЛКОВАННШС Л0 1ЕЫБ ДИССЕРТАЦИИ:

I. Лама?* H.A., Певнев A.M., Us карой А.И., Мельников* H.A.. Прохоров В.Н. и др. Производство и современные технологии возделывания зерновых за рубежом. - Лэмель, I960. - 133 с.

Даман H.A., Янушкевич H.H.» Прохоров Й.К. и др. Текнало-

f ■

1 ■ ■ ■ . ■ ■■ ■ i. . .. ' . ■- ■.-.....■''■■■■'

[ гия сееа зерновых культур катковой сеялкой C3K-3,6 (рекоменда-

ции). - Цинск, - ХЬ с.

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

4. Даман Н.А;, Романов И.Ф., Прохоров В.К. и др. Биологи- ' V-ческие основы интенсивных технологий возделывания зерновых куль- ^ тур (практическое руководство), - Гомель, 1991. - 135 с.

б. Ламан H.A. , Янушкевич В.Н. , Хцурец К.И., 1С/рецкий Р.Л., Прохоров В.Н. и др. Ьысвзащее устройство. A.c. »I70II44.

t

Подписана в печать 08.04.92. Форлат 60x84,1/16.

Бумага типографская * I Двчагь »{оогшл. ,

yca.n04*«i.I,5 1 Учог.кэд.л, 1,39

Tapar 100 , Зак. 57 . Бесплатно. ,

Отпечатано на ротапринт« lUiü АН РЕ. ¿20601, Киши, уд. Сургонова,15. -„' .'■ у;-.'." . ^