Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Характеристика роста, развития и продуктивности озимой пшеницы при интенсивной технологии возделывания в зависимости от режима азотного питания

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Характеристика роста, развития и продуктивности озимой пшеницы при интенсивной технологии возделывания в зависимости от режима азотного питания"

РГ6 од

. ДПГ) .--МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА 1 9 ^"и ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи

БОЛЬШАКОВА Людмила Семеновна

ХАРАКТЕРИСТИКА РОСТА, РАЗВИТИЯ И ПРОДУКТИВНОСТИ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ ПРИ ИНТЕНСИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РЕЖИМА АЗОТНОГО ПИТАНИЯ

Специальность 03.00.12 — физиология растений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1993

Работа выполнена в лаборатории потенциальной продуктивности растений Всероссийского института удобрений и аг-ропочвоведения им. Д. Н. Прянишникова.

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

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Ягодин Б. А., кандидат биологических наук Горшкова М. А.

Ведущее учреждение — Центральный научно-исследовательский институт агрохимического обслуживания сельского хозяйства.

1993 г. в «76 » часов на заседании специализированного совета Д. 120.35.07 в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Адрес: 127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49, сектор защиты диссертаций.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан « Л» . . . . 1993 г.

Защита диссертации состоится « » . Г

со

Ученый секретарь специализированного совета — кандидат биологических наук

А. С. Лосева

/

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Увеличение производства зерна является одной из наиболее важных задач и достигается в настоящее время проведением целого комплекса мероприятий, важную роль среди которых играет применение минеральных удобрений, особенно азотных. Возникающая при этом проблема экологического загрязнения среды и расте-ниводческой продукции требует научного обоснования доз удобрений, изучения оптимальных уровней и сроков их внесения, что усиливает значение диегностики минерального питания. Диагностические показатели для зерновых культур широко разработаны СЦерлинг, 1978, 1990; Болдырев, 1986; Baler, 1987; Ельников, 1989; Горшкова, 1991). В гоже время при интенсивном возделывании растений появляется необходимость уточнения этих критериев и возможности их использования.

Изучение влияния режима азотного питания не только на продуктивность и формирование её элементов СКуперман, 1980, 1985; Жудра, I9B5; 1989; Natrova, 1989), но и на фотосинтетическуо деятельность ценозов растений, их оптико-биологическую характеристику (Ничипо-рович, 1982; Шатилов, 1988;-Кунаков, 1990), донорно-акцзпторные отношения СМокроносов, 1988; Кефели, 1990; Павлов, 1990; Doklc, Lo-■ movie, 1990), а также на ростовые и репродуктивные функции позволит оценить действие азотных удобрений с физиологических позиций и разработать приёмы управления продукционным процессом путем регулиро-' вания азотного питания, что в настоящее'время является актуальным.

Цель и задачи исследования. Цель работы состояла в изучении роста, развития и продуктивности озимой пденицы сорта Мироновская 808 улучшенная в зависимости от режима азотного питания при интенсивной технологии возделывания. В диссертации были поставлены следующие задачи:

I. Изучить влияние' режима азотного питания на урожай и формирование элементов продуктивности озимой пшеницы.

2. Охарактеризовать минеральное питание озимой пшениш при разной обеспеченности азотом.

3. Оценить фотосинтетическую деятельность озимой пшеницы в зависимости от рехима азотного питания.

4. Определить характер донорно-акцепторных отношений между колосом и ассимиляционным аппаратом на IX этапе органогенеза и в период налива зерна в зависимости от уровня азотного питания.

Научная новизна и практическая ценность работы.В диссертации впервые проведена комплексная оценка формирования продуктивности озимой пшеницы в онтогенезе при интенсивном её возделывании с использованием ыорфофиэиологического контроля, тканевой и листовой диагностик, показателей фотосинтетической деятельности и донорно-акцепторных отношений.

Уточнены уровни содержания общего азота в растениях по этапам органогенеза. Выявлено, «го концентрация общего азота в растениях на Ш этапе органогенеза не является информативным показателем для диагностики минерального питания. Показан уровень содержания азота в растениях на У этапе органогенеза,при котором эффективны поздние, подкормки.

Определены в онтогенезе параметры содержания общего азота и парные соотношения основных питательных элементов в растениях, величины индексов листовой поверхности и фотосинтетических потенциалов, при которых формируется урожай озимой пшеницы в 50-60 ц/га.

Апробация работы. Материалы иоследования были представлены и доложены на Всесоюзной конференции "Экологические проблемы накопления нитратов в окружающей среде"в г.Пущино (1989^, на ХУ Всесоюзном координационном научно-методическом совещании "Принципы и методы экологического контроля за элементным составом растений и состоянием почвенного покрова" в г.Ялта (1991).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 печатные работы.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из вводе -ния, обзора литературы, описания условий и методов проведения ис -следований, четырех экспериментальных глав, выводов и списка литературы. Работа изложена на 147 страницах машинописного текста, включает 37 таблиц, 8 рисунков. Список литературы представлен 293 на -именованиями, в том числе 81 иностранные.

УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВВДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились в течение 1988-1991 годов на Центральной, опытной станции ВИУА в Барыбино Московской области.

Объектом изучения являлась озимая пшеница сорта Мироновская

808 улучшенная СТгШсига аез^уит 1.).

Для решения поставленных задач было проведено четыре полевых опыта, в которых варьировался уровень и сроки внесения азотных удобрений. Почва опытных участков дерново-подзолистая,среднесуглинистая. Содержание К^О по Масловой - 10.0-13.5 мг/100 г почвы, подвижного фосфора - 15.2-25.0 № Р£0^/1С0 г почвы по Кирсанову, рН солевой вытяжки - 5.7-6,2, гумус - 1.4-1,6$, гидролитическая кислотность -1.2-1.8 мг-экв/1ССг почвы.

Размер делянок - 85 м^, при учетной площади - 52 м^. Повтор -ность опыта 4-х кратная.' Предшественник вико-овсянная смесь.

Озимая пшеница возделывалась по интенсивной технологии при фоновом применении средств зашиты растений. Осенью под предпосевную культивацию вносили фосфорные (120 кг/га) и калийные (90 кг/га) удобрения. Азотное удобрение в виде аммиачной селитры вносили дробно согласно схеме опыта ?табл. I). .

Проводили почвенную и растительную диагностику на Ш, У, УП и IX этапах органогенеза. Наступление этапа устанавливали по методу Куперман ('1955). При почвенной диагностике определяли содержание минерального азота в слое почвы 0-60 см на автоанализаторе "Скаляр"

Схема опытов

Варианты опыта

Дозы (кг/га) и сроки внесения азотных удобрений

перед | Зтр.пы органогенеза посевом

У

IX

-I Суммарная доза

1

2

3

4

5

Контроль

45 45 45

45 45

45

45 9С 135

внесение по данным почленно-растительной диагностики

в К вытяжке К^О^. В растительных образцах определение общего азота проводили нейтронно-активационным методом, общих фосфора и ка -лия - ренгено-флюоресцентным, нитратного азота - при помощи ионсе-лективного электрода, минерального фосфора - методом Троуга-Мейера, калия - на пламенном фотометре. На основании данных почвенной и растительной ('тканевой -и листовой) диагностик рассчитывали дозы азотных удобрений в 5-м варианте (Методические указания по комплексной диагностике азотного питания, 1904; Церлинг, 1978, 1990), которые приведёкк';в таблице 2,

Таблица 2 ;

"Дозьги сроки внесения азотных удобрений на диагностическом варианте

—Т*

Л

'ЬШт! *а -»

*Тод

Доза азотных удобрений, кг/га

I перед , |посевом

I

Ш

Этап органогенеза |

I | Суммарная доза

XX

I

I

1

2

3

4

1988

1989

1990 .1991

45 45

45

65 45 60 60

40 60 40 .45

30

180 150 100 150

■Для получения динамических характеристик роста и распития растения определяли накопление сухой бионасси по органам на Ш, У, УП, IX, XI и ХП этапах органогенеза. Ка основе полученных селичкн рас-считкзали относительную скорость роста по Бэдлу (1989).

С кельэ изучения форшяозония эле::зкгоз продуктизиости растений ппешпя производили подсчет числа побегов куценпя в онтогенезе и учет числа цзеткоз и колссков и?. У-УП этапах органогенеза,используя кикроскоп '7.0-9.

Для характеристики фотоспктгтпческой деятельности растений в онтогенезе определяли: величину ассимиляционной г.озерхкости всего растения и отдельное его ерганоз (К^йк'ов, 1985); 'индекс листовой поверхности; фо'.'ссинтеткческпз потенциалы лг.стьез и полистовых 'глорофиллокос!"г-; ерганоз (Дорохов, 1959); чистую продуктивность фотосинтеза (Нпчипсрсзпч и др., 1951); биологическиЛ и хоэлПстзен-ылЛ урогсая; :<огффигиопт кепольерза;..": растениями солнечной энергии (Крзмоб , 1989).

Дзя оценки денорло-кщгпторккх стногеяий исполъзооали следуйте показатели: отношение массы полоса к массе листьев и всех зэ-гзтатизттх органез на IX этапе органогенеза; кооффиииект прироста полоса за период налива зерна (отношение массы колоса на ХП этапа органогенеза к его массе на IX этапе); условная реутилизация (доля убыли сухих веществ из вегетативных органов в накоплении биомассы зерна) (Кунаков и др., 1982).

Для определения доли источников азота в накоплении азотистых соединений зерном изучалось перераспределение азота в период налива. Потери азота из вегетативных органов приравнивались к его количеству пошедшему на налив зерна (реутилизация).

Для оценки резерва азотистых соединений на синтез белка определялся показатель обеспеченности зерна азотом - количество азота, приходящееся на единицу массы зерна (Павлов, 1984).

На ХП этапа органогенеза анализировали структуру и продуктивность растоний, определяли массу зерна и массу 1000 зерен при влажности.

Погодные условия оценивались по следующим параметрам: средняя температура воздуха и количество выпавших осадков по этапам орга -ногекеза, сумма 'активны* температур, сумма эффективных температур выше 5°С и Ю°С.

Основные экспериментальные данные обрабатывали статистическим методом ('Доспехов, 1934), включая дисперсионный и корреляционный анализ на ЭВМ СМ-4.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Урожай и формирование элементов продуктивности озимой пшениш утри разном режиме азотного питания. В проведенных исследованиях применение азотных удобрений в дозе 90 кг/га и выше при дробном их внесении способствовало достоверному увеличению урожая зерна пшениш по сравнению о контролем в 1.2-2.6 раза, за исключением ре - . аультатов опыта 3, в котором произошло полегание растений (табл. 3). Основной эффект на- величину урожая оказало внесение 90 кг/га азотных удобрений (45 кг/га в предпосевную культивацию и 45 кг/га на Ш этапе органогенеза). Повышение дозы азота от 90 до 135 кг/га {дополнительное внесение 45 кг/га на У этапе органогенеза) дало прибавку урожая только, в благоприятных погодных условиях (опыт I, вар. 4). При проведении почвенно-растительной диагностики и уве -личении суммарной дозы азотных подкормок в весенне-леткш вегетацию до 105-135 кг/га (вар. 5) по сравнению с 45 кг/га (вар. 3) наблюдалось достоверное возрастание урожая зерна в 1.2 раза не зависимо от погодных условий экспериментов. Внесение азотных удобрений по данным почвенно-растительной диагностики в дозе 150 и ,180 кг/га не дало достоверных различий по величине урожая, с дозой 135 кг/га (вар. 1). '' ' ' '

Урожай зерна озимой пшенигр^в зависимости от азотного питания

Вариант 1 Доза ! ! азотных ! | удобрений 1 ) кг/га | Опыт I I \ ! Опыт 2 1 ! "1------------ " ! ! Опыт 3 I ! | \ Опыт 4 I !

I контроль 22.9 29.5 39.7 31.1

2 45 - - - 29.0

3 90 47.6 41.3 41.3 36.8

4 135 59.2 45.1 38.9 38.8

5 по диагнос- 57.1 48.2 40.7 41.4

тике

нср05 4.4 5.3 - 3.5

Определено, что величина урожая находилась в зависимости от количественных характеристик элементов продуктивности, на которые влияло изменение реки/а азотного питания. Доза азотных удобрений 45 кг/га, внесенная в предпосевную культивации, не привела к достоверному увеличению числа побегов на растении к Ш этапу органогенеза Стабл. 4), но влияла на формирование продуктивных побегов х ХП этапу. В варианте, где не было проведено осеннее внесение азота, его недостаток в начале онтогенеза не компенсировался дальнейшим внесением азотных удобрений в подкормки (опыт 3, вар.5). Это объясняется действием азотных,удобрений на ранних этапах на закладку больаего числа проводящих пучков (Бурень и др., 1986), что создает условия для эффективного передвижения веществ ро растении, усиливая общий обмен веществ, способствует реализации побегов.

Как следует из результатов экспериментов,формирование побегов кущения к Ш этапу органогенеза в большей степени зависело от продолжительности осенне-весенней вегетации (г=+0.91) и погодных условий в этот период: количества осадков (г=+0.61), суммы эффективных температур больше Ю°С (г=+0.87). Эта зависимость согласуется

'Влитию уровня азотного питания на основные элементы продуктивности озимой пшениш

! ! I 1- Побеги на растение Главный колос

к> ! ! •Ва-{ обеих [Продук-, иоылх ¡тившх колосков цветков зерен Масса 1000

1>}Цй -!ри-Г цг ч

* !ант!~ ! этап о р г а н о г е н е з а зерен

{ 1 ш ХП ХП ХП УП XII

I 3.6 1.1 1.0 14.1 94.2 20.7 40.8

I 3 3.9 1.6 1.2 15.0 117.3 25.3 43.0

4 4.8 1.9 1.3 15.6 120.1 26.8 49.9

5 4,1 2.0 1.5 16.0 126.0 29.7 50.8

нср05 - 0.4 0.2 0.7 6.5 3.5 3.7

I 4.7 1.3 1.2 16.9 25.8 43.1

3 4.1 1.9 1.5 17.3 - 29.0 45.6

• 4 4.8 1.9 1.6 17.0 - 30.7 44.6

5 4.5 2.0 1.8 16.9 - 32.5 43.2

НСРС5 - 0.2 0.2 -. - - -

I 5.4 2.7 1.7 17.0 ИЗ.9 23.5 41.6

3 6.0 3.7 3.1 18.1 128.8 25.2 38.9

о 4 6.5 4.1 3.6 17.8 124.7 25.6 37.5

5 6.1 3.4 2.7 17.4 125.7 25.0 39.8

НСРс5 - 0.5 0.3 0.6 10.4 - -

I 3.2 1.4 1.2 16.0 _ 27.8 38.8

2 4.1 1.6 1.4 ' 15.7 - 34.0 39.1

4 3 4.1 ■ 2.1 2.1 17.3 - 32.0 43.8

4 4.1 2.5 2.4 17.8 - 32.5 41.1

5 3.9 2.8 2.6 18.0 _ 34.0 43.2

НСР05 - 0.5 0.6 С.8 - 3.6 3.3

о данными ряда авторов, которыми показано, что о увеличением периода закладки метамеров колоса возрастает их число (Куперман, 19805 Морозова, 1983; Уланова, 1985).

Как следует из данных, приведенных в таблице 4, основной эффект на формирование элементов продуктивности оказывала перзая азотная подкормка на Ш этапе органогенеза (вар. 3) при обязательном предпосевном внесении азота, которая достоверно узеличизала число продуктивных побегов на растение (на 20--827,), количество колоскоз (на 6-1Ю ц цветков Сна 13-2<$) в главном колосе и обеспечивала возрастание хозяйственной продуктивности. Влияние первой азотной подкормки на число зерен з колосе и массу 1000 зерен находилось в зависимости от погодных условий в период их формирования. Действие) второй азотной подкоруки, проводимой на У этапе органогенеза, про-.«тзгясеь в меньшой степени и определялось погодными условия?..*;! з период с У по ХП этап органогенеза (вар. 4, 5). Третья азотная под-коржа ка IX этапе органогенеза (опыт I, вар. 5) не влияла на фор-гглрозание и редукгваэ элементов продуктивности.

Установлено, *г?о проведение азотных подкормок способствовало егагазнкэ редукции побегоз куаеняя и мало влияло ка редукции колос-коз и цветков.

Характеристика минеряльногодщанил озимой таеницы а зависимости от обеспеченности азотом.. Рациональное использование азотных • удобрений предполагает изучение состояния минерального питания растений по этапам формирования юс продуктивности.

В отечественной и зарубежной литературе приводятся параметры оптимального содержания и соотношения основных элементов питания в растениях озимой 'пшеницы' (Ва'1ег , 1970, 1982; Цзрлинг, 1973, 1990;:Горшкова, 1981, 1991; Болдырев, Зверева, 1986; Ельников и др., 1989). Однако эти критерии, как правило, разработаны для урожаев 40-45 кг/га и приурочены к фенологическим фазам.

Проведенные" нами эксперименты показали, что внесение первой подкормки на Ш этапе органогенеза влипло на онтогенетическую изменчивость содержания общего азота в растениях пшеницы (табл. 5), поддерживая его концентрацию в период Ш-У этапов на близком уровне при невысокой относительной скорости нарастания биомассы -0.020-0.050 г/сутки ('опыт I, 3), при большей скорости роста -0.06G-0.083 г/сутки содержание общего азота к У этапу снижалось ('опыт 2). Азотные подкормки на У и IX этапах органогенеза не влияли на динамику содержания общего азота в растениях озимой гаюнида.

Корреляционный анализ выявил зависимость урожая зерна от содержания азота в надземной массе растений шениш на У, УП и IX этапах органогенеза (табл. 6).

Таблица 6

Зависимость хозяйственного урожая (u/га) от содержания общего азота ('мг/г) в надземной части растений озимой, пшеницы в онтогенезе

Этап органогенеза Уравнение регрессии Коэффициент корреляции

Ш - 0.20

, У У - 5.03Э5 + 0.9021Н 0.69

УП У = 18.2345 + 1.2986ц 0.65

IX У = 7.8543 + 2.3623N 0.83

На основе этих уравнений рассчитаны величины содержания общего азота в онтогенезе соответствующие урожаям зерна 4С-45 кг/га и 50-60 ц/га ('табл. 7).

Анализ полученных результатов показал, что при содержании обшего азота в растениях пшеницы на У этапе органогенеза -5.0 -6.1$ дополнительнее внесение азота ('подкормки на У и IX этапах) увеличивало урожай зерна на 20-24?, и содержание белка в зерне -на 21-31$. При меньшем содержании азота - 3.9-4.4?, подкормка бы*

Таблица 5

Содержание обшего азота з растениях озимей илонпцы по этапам органогенеза (.% на сухое)

г-ещэство

! { Доза азотных удобрений ! » 1ва-| кг/га |

ОШ-|рИ-[ [V,,, I „Л 1Г>/н~!

о т а п органогенеза

Д и }}посеве!---г Г 1 {и!у 1 IX •! мар-! |ная } ш ! ' 1 УП | п | XI ; хп

I контроль 5.07 3.54 1.41 1.С8 1.00 1.00

I 3 45 45 - 90 5.26 4.97 2.26 1.65 1.15. 1.18

4 45 45 45 - 135 5.26 5.50 2.53 2.С9 1.80 1.48

5 45 65 40 30 180 5.33 5.35 2.68 2.03 1.67 1.Й2

^05 - 0.65 0.34 0.20 0.18 0.15

I контроль 5.22 3.32 1.14 1.20 1.32 1.26

2 3 45 45 - - 90 5.26 3.66 1.35 1.42 1.43 1.42

4 45 45 45 135 5.12 3.77 1.72 1.61 1.59 1.38

5 45 45 60 - 150 5.48 3.78 1.50 1.77 1.64 1.54

НСР05 - 0.45 - 0.24 - 0.15

I контроль 4.51 3.22 1.51 1.05 1.02 1.08

3 3 45 45 - - 90 4.62 4.30 1.94 1.22 ' 1.14 1.26

4 45 45 45 - 135 4.58 4.23 2.26 1.25 1.25 1.40

5 - 60 40 - 100 4.44 4.42 2.25 1.29 1.12 1.26

■ НСРС5 - 0.34 0.29 - 0.12 ...

Содержание обшего азста (% на сухое вещество) в онтогенезе и урожай Сц/га) озимой пшеницы

Урожай! Этап органогенеза

зерна J У ! л .} ■ IX

40-45 50-60 3.9-4.4 5.0-6.1 1.7-2.I • 2.4-3.2 I.4-1.6 1,8-2.2

ла мало эффективна для роста продуктивности и содержания белка в аерне. Таким-образом, в отличие от рекомендаций других авторов {Методические "указания по оптимизации минерального питания зерновых культур, 1983; Болдырев, Зверева, 1986), нет необходимости прс водить азотные подкормки при содержании азота в растениях на У эт£ m органогенеза менее 4.5f£.

'При анализе информативности содержания нитратов в растениях для диагностики минерального питания были показаны корреляционные зависимости иехду концентрацией нитратов в растениях озимой пшеницы на Ш этапе, органогенеза и содержанием минерального азота в слое почвы 0-20 см (г=0.&£-0.99) и концентрацией нитратов и элементами продуктивности растений. Так количество колосков главного колоса коррелировало с содержанием нитратов в растениях на Ш этапе органогенеза (г =0.92-0.94), число цветков - с концентрацией нитратов на У этапе (г =0.93-0.97). Необходимо отметить, что содержание, нитратов являлось лабильным показателем (табл.З), изменяющимся * 3-10 раз -в зависимости от комплекса эндогенных и экзогенных фак-юров при равных дозах азота, что необходимо учитывать при диагностике минерального питания.

Установлено, что содержание общего азота на Ш этапе органогенеза оказалось не•информативным для диагностических целей, так как этот показатель не зависел от уровня азотного питания и погодных

Содержание нитратов в диагностических органах озимой пшеницы в онтогенезе ( мг/нг сырого вещества )

№ Г" ! !Ва- Деза азотных удобрений I кг/га ! Этап органогенеза

от)! рита !ант При 1 по этапам i Сум-!

! ! посеве j Ш У IX |ная j Ш ' v ! I У ! IX

I I 3 45 контроль 45 - 90 51.7 IC0.0 24.9 156.6 5.4 17.8

4 ■ 45 45 45 - 135 123.4 221.3 97.9

5 45 65 40 30 180 НО.6 182.2 71.7

I 3 45 контроль 45 - 90 364.8 333.1 15.0 50.8 -

2 4 45 45 45 - 135 301.1 79.1 ' -

5 45 45 60 - 150 363.1 45.2 -

I 3 45 контроль 45 - 90 23.9 42.2 20.4 167.0 6.0 24.6

о 4. 45 45 45 - 135 40.5 134.0 29.0

5. - 60 40 - 100 25.3 187.4 18.8

условий и имел слабую степень взаимосвязи с урожаем зерна (г=+0.30).

Анализ парных соотношений основных элементов питания показал, что урожаи 50-60 ц/га в наших опытах наблюдались при следующих соотношениях, приведенных в таблице 9. Сравнение полученных данных с литературными (Болдырев, Зверева, 1986; Ельников, Горшкова,1986; Ельников и др., 1989; Церлинг, 1990) позволило заключить, что в наших экспериментах соотношение я /Р соответствовало литературным оптимумом, я/К было более высоким, а Н/Р - низким, что обусловлено условиями проведения опытов.

Во всех экспериментах было отмечено, что азотные подкормки способствовали увеличению накопления общего азота растениями. В сред-

Соотношение обшкх азота, фосфора и калия в надземной части растений к урожай зерна озимой гаениш

Урожай! Этап ! зерна 'сргано-Г ц/га [ген-;за |

и/?

Соотношение

к/К

К/Р

40-45 Ш ' 8.2-8.6

У 7.6-8.7

УП 5.4-6.6

IX 6.2-7.6

1.6-1.7 1.0-1.4 0.7-0.6 0.8-1.1

5.0-5.2 6.0-7.7 7.2-8.4

5.4-8.9

50-60 Ш II.4-12.4

1.8 1.2-1.4 0.9-1.1 1.0-1.1

6.3-6.8

У 12.5-12.8 УП 7.2-8.6 IX 8.4-9.2

8.8-10.2

7.9. 8.0-8.4

нем по опытам за вегетацию при проведении одной азотной подкормки было накоплено азота 63.5 мг/раетоние, при двух подкормках - 73.6 мг/растение, в то время как в контрольном варианте эта величина составило 29.7 мг/растение. Определено, что 7С-8С£ азота усваивалось растениями до IX этапа органогенеза и лиль 20-30$ после.

В накоплении азота зерном основная роль принадлежала его реутилизации из вегетативных органов: без внесения азота она составляла в среднем 56.при одной азотной подкормке - 65. К, при двух подкормках - 71.В связи с болшей долей реутилизации азота по сравнению с поглощением его из почвы, для синтеза белка в зерне важное значение имел резерв азотистых веществ в вегетативных органах, который был больше у растений вариантов с азотными подкормками. Показатель обеспеченности зерна азотом на контроле составил в средном - 27.4 иг/г, при одной азотной подкормке - 32.3 мг/г, двух подкормках - 37.1 иг/г. Соответственно при большей ..обеспеченности зерна азотом процент содержания белка в зерне был выше

и составил в среднем на контроле - 8.0на вариантах с одной азотной подкормкой - 9.5$, С друмя подкормками - 11.0;?.

Основную роль в увеличении накопления азота в растениях озимой ппеницы, возрастании его реутилизации из вегетативных органов и как следствие повьшении процента белками зерне оказала первая азотная подкормка на Ш этапе органогенеза.

Характеристика фотооинтетической деятельности озимой пзенииы и её зависимость от режима азотного питания. Анализ динамики изменения площади листовой поверхности и её связи с хозяйственной продуктивностью показал достаточно высокую положительную зависимость между Ух03 и величиной индекса листозой поверхности (ИЛП) ('табл. 10).

Таблица 10

Зависимость хозяйственного урожая (ц/га) озимой гшеница от величины индекса листовой поверхности (иё/гг)

Этап ! органо- ( генеэа Г I Уравнение регрессии | Коэффициент | корреляции

Ш _ 0.23

У У = 17.694 + 12.891 з, 0.70

УП У = -94.676 + 126.Пб^- 27.710 з2 0.76

IX У = -60.022 + 121.041^- 33.765 зз ' 0.74

XI У = 30.799 + 18.841^ 0.65

На основании полученных зависимостей для сорта Мироновская 8Сб улучшенная, возделываемой в условиях Московской области по интенсивной технологии, можно считать оптимальным следующий ход формирования ассимиляционной поверхности листьев: на Ш этапе органогенеза -0.8 и2/ы2, на У не менее 2.9 ы2/м2, на УП этапе - 5.3 м2/м2, на IX этапе - 3.0 м2/ы2, на XI - не менее 1.0 и2/м2.

Проведенные исследования позволили определить факторы, влияю-

щие на величину площади листовой поверхности,среди которых наиболее эффективными по своему воздействию окизались - внесение азотных удобрений в период весенне-летней вегетации и количество вы -павших осадков. Отмечено, что при обильном выпадении осадков и числе побегов 1.7-3.6 пт/рястение внесение азотных удобрений вызывало образование сильно развитой листовой поверхности, при этом изменение световсго режима в посеве привело к полегании растений и потерям урожая (опыт 3). Сравнивая максимальные величины МП СУП этап органогенеза) по вариантам опыта мотаю отметить, что внесение одной азотной подкормки увеличило величину листовой поверхности в 1.6-2.0 раза по сравнении с контролем. Двукратная обработка азотом повысила ИЛП в 2.0-3.0 раза ('табл. И).

Формирование ассимиляционной поверхности растений определяло величины фотосинтетичзских потенциалов, fia основании полученных дашых, показана зависимость хозяйственной продуктивности ov величины фотосинтетического потенциала листьев ) и растения в целом СФПр) за период весенне-летней зегетаиии (коэффициент корреляции соответственно - 0.78 и 0.75 . Полученная зависимость описывалась следующими уравнениями регрессии: У = -4.592 + 44.1923 Рт - 8.8194 F? У = 2.6579 + 2I.e637F2 - 2.4305 где У - зеозянстеншй урожай Сц/га); ~ соответственно ФПД и

о "

за весенне-летнюю вегетацию (млн. и /га• дней). Уравнения позволили рассчитать оптимальные величины ФП , которые составили 2.4 млн.ы2/га-дней и ФПр ~ 4.4 ылн.н^/га-дней. .

¡Сак показали проведенные исследования, внесение азотных удобрений в подкормки способствовало формированию площади листовой по» верхности и величин фотосинтетических потенциалов близких к оптимальным значениям, при этом наблюдалось повышение Ухсэ« Полученные о;ттимальные величины ИЛП и ФП согласуются с установленными

Таблица II

Влияние режима азотного питания на основные показатели фотосинтетической деятельности

озимой гпениш

т---Г

! Доза азотных удобрений !

!

* !Ва-опьМри-та !ант !

ШШ

КГ/ГБ

При !

¡посеве

по этапам ш ' ■

I I

IX

Сум-■ маршал ! 1 !

!на УП этапе органогенеза,

м2/м2

фпл

за весенне-летнка вегетация,

шщ.ц2/га-дней

кпд ФАР, %

Урожаем

бнолзги-! хозяй-чгск!"'. !ственн;лм 1

I контроль 1.86 0.67 8.4 0.9 0.5

3 45 45 - - 90 4.08 1.73 7.4 1.9 1.0

4 45 45 45 - 135 5.52 2.35 6.1 2.2 1.2

5 45 65 40 30 180 5.17 2.19 7.3 2.1 1.2

I контроль 2.08 0.94 7.5 1.3 0.6

3 45 45 - - 90 3.34 1.48 7.6 1.9 0.8

4 45 45 45 - 135 4.39 1.89 6.2 2.1 0.9

5 45 45 60 - 150 4.26 1.78 6.9 2.2 1.0

I контроль 3.12 1.60 6.8 1.7 0.6

3 45 45 - - 90 5.49 2.89 7.8 1.9 ■ 0.7

4 45 45' 45 - 135 7.42 3.68 6.5 2.0 0.6

5 - 60 40 - 100 6.15 2.96 7.0 2.0 0.6

2

3

Шатиловым с соавторами (Т978,1988) для условий Московской области.

Внесение азотных удобрений в подкормки, приводящее к росту ассимиляционной поверхности листьев, как правило,несколько уменьшало величину сродней за вегетацию чистой продуктивности фотосинтеза (Фч ). Между величиной ^ и ИЛП в период максимального развития листовой поверхности наблюдалась обратная коррелятивная зависимость ('г--0,54). В тоже время снижение продуктивности работы единицы листового аппарата на удобренных вариантах не сопровождалось адекватными изменениями хозяйственного урожая Сг=-0.59).

Анализ полученных данных показал, что применение азотных удобрений в дозо 90 кг/га ('45кг/га при посеве, 45 кг/га на Ш этапе органогенеза) способствовато увеличению полезного использования ФАР биологическим урожаем в среднем в 1.8 раза, а хозяйственным уро -жаем - в 1.6 раза. Дальнейшее повшение уровня азотного питания, за счет проведения азотной подкормки на У этапе органогенеза, сказалось на величине КПД ФАР в меньшей степени.-В загущенных посевах Сопит 3) внесение азотных удобрений незначительно повышало величину коэффициента использования ФАР биологическим урожаем и не отразилось на КОД ФАР хозяйственным урожаем Стабд. II). По данным наших опытов урожаи зерна 45-60 ц/га были получены при КОД ФАР -1.9-2.2$, что ниже оптимальных значений возможных для. злаковых культур - 3.0-3.935 Шичипорович, 1982; Шатилов, 1988). ',

Влияние уровня азотного питания на характер донорно-акгептор-ных отношений. Анализ ыорфоструктуры растений на IX этапе органогенеза показал, что азотные удобрения влияли на напряженность до-норно-акцепторных отношений ("ДАО) боковых побегов. Отношение массы колоса к массе листьев увеличивалось от 0,59('контроль) до 0.82 Сдве подкормки). В меньшей степени изменялась напряженность ДАО главных побегов. В целом на растение под действием азота набдюда-

лось пропорциональное формирование вегетативных и генеративных органов. Варьирование показателя отношения массы колоса к массе листьев (0.6-1.7) и к массе вегетативных органов (0.1-0.4) в разных экспериментах в больпей степени определялось погодными условиями их проведений.

Реализация сложившейся морфоструктуры растений,как правило, зависела от погодных'условий прохождения периода налива зерна. Высокие коэффициенты прироста колоса (КПК) - 4.&-7.0 отмечались при среднесуточных температурах - 18-20°С, достаточном количестве осадков в период ТХ-Х этапов органогенеза (107.7 мм) и умеренном-в период Х-ХП этапов (39.3 мм). Снижение величины КПК до 2.6-3.5 являлось следствием в одном случае недостаточного выпадения осадков, в другом - полегания растений.

Как показали наши исследования, действие внесения азотных удобрений в подкормки на величину коэффициента прироста колоса проявилось только при благоприятных погодных условиях в период налива (опыт I). В этом опыте КПК на контроле составил - 4.5, на варианте с одной азотной подкормкой - 5.0, с двумя подкормками-6.0, с тремя - 7.0. Влияние азотных удобрений выразилось в увеличении размеров ассимиляционной поверхности листьев и других органов растения, что способствовало лучшей обеспеченности потребностей холоса в ассимилятах за счет фотосинтеза в период налива, о чем можно судить по величинам условной реутилизации (табл. 12). В менее благоприятных условиях (опыт 2-4) соответствие фотосинтеза потребностям колоса в ассимилятах снижалось, возрастала доля условной реутилизации, максимальные значения которой наблюдались при полегании растений (опыт 3), когда происходило нарушение физиологических процессов, в том числе фотосинтеза, а также отмечалась чисто механическая потеря сухого вещества.

Доля условной реутилизации я обеспечении колоса озимой пшеницы асс>а;иля?ами за период 1Х-ХП этапов органогенеза (%)

! Доза | азотных 1 Рп~ удобрений ант, за } |вегетация; | кг/га } Опыт I ; ? 1 1 Опыт 2 I ! ! • 1 I { Опыт 3 1 ? ! ( | ОПЫТ 4 1 ! г

I контроль 26.4 45.5 юс.о+ 20.9

3 90 13.9 34.5 100.0"1" 31.2

4 135 3.7 52.2 1СО.О+ 47.4

5 по диаг - 28.5

ностпко 0 29.1 94.6

+ - наблюдались потери биомассы в результате полегания

Установлено, что при форм;!розан:;и хозяйственной продуктизкос-ти растений важную роль 1с.:эла величина биомассы расте-к::й на IX этапе органогенеза, которая зависела от условий азотного шагания в продрестзуетий наливу пзркод. Образование достоверно большей биомассы на вариантах с дозой 90 кг/га и выаэ позволило растения.!, при близких с контрольны;-; вариантом величинах условной реутилизации Свар. 3, 5) или превыпавдих их ("вар. 4), сформировать больший урожай (опит 2,4).

ВЫВОДЫ

I. Применение азотных удобрений в дозе 90 кг/га С 45 кг/га при посеве, 45 кг/га в подкормку на Ш этапе органогенеза) способствовало достоверному повышении урожая зерна пшеницы в 1.2-2.0 раза по сравнению с контролем. Возрастание дозы азота до 135 кг/га (дополнительное внесение 45 кг/га на У этапе) дало достоверную прибавку урожая только при благоприятных погодных условиях. При проведении почвенно-растительной диагностики увеличение дозы азота от 90 до

150-180 кг/га (две-три подкормки) достоверно повышало величину урожая не зависимо от погодных условий, но не дало его увеличения по сравнению с дозой 135 кг/га, внесенной в две подкормки.

2. Основной эффект на формирование элементов продуктивности оказала первая азотная подкормка Ш этап органогенеза), при обязательном предпосевном внесении азота, которая достоверно увеличивала число продуктивных побегов на растении, количество колосков и цветков в главном колосе и, в зависимости от погодных условий в период налива зерна, влияла на число зерен в колосе и массу 1000 зерен. Действие второй азотной подкормки ?У этап органогенеза) проявилось в меньшей степени и определялось погодными условиями

в период У-ХП этапов органогенеза. Третья азотная подкормка (IX этап органогенеза) не влияла на формирование элементов продуктивности. Отмечена зависимость формирования числа побегов на растении от продолжительности периода осенне-весенней аегетации(г=+0.91).

3. Внесение азота на Ш этапе органогенеза влияло на онтогенетическую изменчивость содержания общего азота в растениях гшеницц, поддерживая его концентрацию в период Ш-У этапов на близком уровне при невысокой относительной скорости нарастания биомассы (0.0200.050 г/сутки), при большей скорости роста (0.066-0.083 г/сутки) концентрация общего азота в растениях снижалась.

4. Показаны корреляционные зависимости между концентрацией нитратов в растениях пшеницы на Ш этапе органогенеза и содержанием минерального азота в слое почвы 0-20 см (х =0.22-0.99), между концентрацией нитратов в растениях на Ш этапе органогенеза и количеством колосков главного колоса (г=0.92-0.94) и содержанием нитратов и общего азота на У этапе и числом цветков (г=0.93-0.97).

5. Основную роль в увеличении накопления азота в растениях пшеницы, повышении его реутилизации из вегетативных органов и воэ-

растении процента белка в зерне оказала первая азотная подкормка. Эффективность второй подкормки отмечалась при содержании общего азота в растениях на У этапе органогенеза 5.0-6.1%, при меньшей концентрации азота - 3.9-4.4% подкормка была не целесообразна.

6. Определены в онтогенезе параметры содержания общего азота и парные соотношения основных питательных элементов в растениях, . при которых формируется урожай пшеницы 50-60 ц/га. Показана неинформативность величины содержания общего азота в растениях на Ш этапе органогенеза для диагностических целей.

7. Установлено, что урожаи в 50-60 ц/га формировались при величинах ассимиляционной поверхности листьев: на ill этапе органогенеза - 0.8 м^/м^, на У этапе - не менее 2.9 м^/м^, на УП - 5.3m*Vm^, на IX - 3.0 м^/м^, на XI - не менее 1.0 м^/м^', при значениях фотосинтетических потенциалов листьев за период весенне-летней вегетации - 2.4 млн.м^/га-дней и растения - 4.4 млн.м^/га-дней.

8. Азотные удобрения влияли на напряженность донорно-акцептор-ных отношений боковых побегов и в меньшей степени главных на IX этапе органогенеза. Анализ системы донорно-акцепторных отношений растений показал, что посевы с высокой хозяйственной продуктивностью характеризовались в период налива зерна соответствием фотосинтеза потребностям колоса в ассиыилятах.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Комиссарова И.Ф., Белосорочко B.C., Большакова Л.С. Распределение минеральных форм азота в профиле почвы и накопление нитратов в растениях при разных уровнях азота// Экологические проблемы накопления нитратов в окружающей среде: Тез. дохл. Всесоюз. конф. 10-13 октября 1989,- Пущино, 1989. С. 61-62.

2. Большакова Л.С. Формирование ассимиляционной поверхности

посевов озимой паеницы в зависимости от уровня азотного питания // Бюллетень ВИУА.- 199I.- » 106.- С. 23-24.

3. Булгакова H.H., Арбузова И.Н., Большакова Л.С. Содержание нитратов в растениях озимой пвениш и ярового ячменя при комплексном применении средств химизапии// Бюллетень ВИУА.- 1991,- № 106. -С. 20-22.

4. Булгакова H.H., Арбузова И.Н., Большакова Л.С. Влияние средств химизации на диагностические показатели обеспеченности растений озимой гшеницы азотом// Принципы и методы экологического контроля за элементным составом растений и состоянием почвенного покрова: Тез. докл. ХУ Всесоюз. координационного науч.-методического совещания 6-12 мая 1991, Ялта.- М., 1991. С. 22.