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"

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА 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 продчк-типностн растений Всероссийского института удобрении и аг ропочвовсдсния им Д Н Прянишникова.

Научный руководитель — доктор биологических науЛ, 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. -

Защита диссертации со<тоитсп f р» » K-ft-. // с-с

1993 г в «/с"» часов на act „ашш специализированного сове та Д 120 35 07 в Моекоїс ».он сельекохозяйственнон акадсмил им К. А Тимирязева.

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

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХ \

Автореферат разослан « $ » . ¿Ыъ^э-г&^Л . 199 5 г

Ученый секретарь специализированного совет. — >

кандидат биологических нау v ■ ¿со

< «* А. С. Лосева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ '

Актуальность проблемы. Увеличение производства зерна является одной из наиболее вахньос 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 среда и расте-ниводческой продукции требует научного обоснования доз удобрений, изучения оптимальных уровней и сроков юс внесения, что усиливает -значение.диагностики.минерального питанияДиагностические показатели для зерновых культур широко разработаны ЧЦердинг, 1978, 1990; Болдырев, 1986; Baler, 1987; Ельников, 1989; .Горлиова, 1991).В*о-же 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.(Куперман, 1980, 1985; Жудра» .1985; 1989; »atrova, 1989), но й на фотоеннтетическую"деятельность ценозов растений, их оптико-биологическую характеристику (Ничипо- ' рович, 1982; Шатилов, 1988; Кумаков, 1990), донорно-акцепторные . отношения Шокроносов, 1988; Кефели, 1990; Павлов, 1990; Bolt 1с, 1о-" movie, 1990),а также на ростовыеи репродуктивные функции позволит, оценить действие азотных удобрения с" физиологических позииий и разработать приёмыуправления 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 шениш сорта Мироновская 808 улучшенная в зависимости от рехима азотного питания при интенсивной технологии возделывания. В диссертации были поставлены следующие задачи: , : .'-/■ ""■ '

X. Изучить влияние.реючма азотного питания на урожай и формирование элементов продуктивности озимой пшениш. :

; ЦЕНТРАЛЬНАЯ

НАУЧНАЯ - " ПОТЕКА,

i ft<KK. C9V . -5ЗДвММИ

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

3. Сгенить фотосинтетическую деятельность озимой пшеницы в зависимости от режима 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 работьі.В диссертации впервые проведена комплексная сценка формирования продуктивности озимой ппеницы в онтогенезе при интенсивном её возделывании с использованием морфофизиологического контроля, тканевой и листовой диагностик, показателей фотосинтетической деятельности и донорно-акцепторных отношений.

Уточнены уровни содержания общего азота в растениях по этапам органогенеза. Выявлено, что 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 фотосинтетическюс потенциалов, при которых формируется урожай озимой пшениш в 50-60 ц/га.

Апробация работы. Материалы исследования были представлены и доложены на Всесоюзной конференции "Экологические проблемы накопления нитратов в окружавшей среде"в г.Пушино (1989^, на ХУ Все-совзном 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.

ргруктура и объем диссертации. Диссертация состоит из введе -ния, обзора литературы, описания условий и методов проведения ис -следований, четырех экспериментальных глав, выводов и списка литературы, Работа изложена на 14? страницах машинописного текста, включает 37 таблиц, 8 рисунков. Список литературы представлен.293 на именованиями, в том числе 81 иностранными.'

'. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ. ; . , У/"

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

Объектом изучения являлась озимая пшеница сорта Мироновская 808 улуаденная СтгШсига аезиуат 1.). •• • ь . '- .

Для решения поставленных задач было проведено четыре полевых опыта, в которых варьировался уровень и . сроки внесения азотных удобрений* Почва опытных участков дерново-подзолистая,сраднесуглинистая. Содержание по Масловой - 10,0-13.5 мг/100 г почвы, подвижного фосфора - 15.2-25.0 мг Р20д/100 г почвы по Кирсанову, рН солевой вытяжки - 5.7-6,2, гумус - 1,4-1.65?, гидролитическая кислотность -1.2-1.8 мг-экв/1ССг почвы.

. Размер делянок - 85 м2, при учетной площади - 52 м2. Повтор -кость опыта 4-х кратная." Предаественних 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, УН и IX этапах органогенеза. Наступление этапа устанавливали по методу Куперман 11955), При почвенной диагностике определяли содержание минерального азота в слое "почвы 0-60 см на автоанализаторе "Скаляр"

Cxeua опытов

' Лозы (кг/га) и сроки внесения азотных удобрений

Варианты • опыта І пеРед f Зт'пы органогенеза

I посевом !

Ш

IX

I

-I Суммарная доза

1

2

3

4

5

Контроль

45 45 45

45 45

45

45 9С 135

внесение по данным почвенно-растительной диагностики

в К вытяжке KgSO^. В растительных образцах определение сбшего азота проводили нейтронно-ахтивационным методом, общих фосфора и ка -лия - ренгено-флюоресцентным, нитратного азота - при помощи ионсе-дективного 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, 1964; Церлинг, 1978, 1990), которые ириведёНЬг,в таблице 2«

Таблица 2

Дозы-н ерсжи внесения азотных удобрений на диагностическом варианте

-I-¡-

! i Доза азотных удобрений, кг/га И f .. . . i. . . -вйьМ Год • перед [ Этап органогенеза , *а j |посевомj-¡¡j-1-у-J--J Суммарная доза

1 1988 45 65 4Q 30 180

2 1989 45 45 60 - I5C

3 1990 60 40 - ICO

4 1991 45 60 45 - 150

Для получения динамических характеристик роста и развития растений определяли накопление сухой биомассы по органам на Ш, У, УП, * IX, XI и ХП этапах органогенеза. На основе полученных величин рассчитывали относительную скорость роста по Бидлу (1989) . .

' С целью изучения формирования элементов продуктивности расте- . ний пшеница производили подсчет числа побегов кущения в онтогенезе и учет числа цветков и колосков на У-УП этапах органогенеза,исполь-; • зуя микроскоп МБС-9. ■■'..'

Для характеристики фотосинтетической деятельности растений в.

■ онтогенезе определяли: величину ассимиляционной поверхности всего растения и отдельных его.органов (Кумаков, 1985); индекс листовой поверхности;' фотосинтетические потенциалы листьев и нелистовых '

. хлорофиллоносішх органов:(Дорохов, 1959); чистую продуктивность фотосинтеза (НичкпороБич и др.,.1951); биологический и хозяйственный урожаи; коэффициент исшльзрзаи&г растениями солнечной экер-• гии (Катов, 1989). ' -

.. Для оценки донорно-акцепторных отношений использовали следую-■ щие показатели: .отношеніїе массы колоса к массе листьев и,всех вэ-

■ гетативных'органов на IX.этапе органогенеза; коэффициент прироста 1 ■ колоса за период" налива зерна (отношение массы колоса на ХП этапе

органогенеза к его массе на IX этапе); условная реутилизация (доля убыли сухих вешеств из вегетативных органов в накоплении биомассы зерна) (Кумаков и др., 1982). -1

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). -

Дяя 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 растений, определяли массу зерна и массу 1000 зерен при Г4£ влажности.

Погодные условия от^нивклусь по следующим параметрам: средняя температура воздуха и количество выпавших осадков по этапам орга -ногенеза, сумма активных температур, сумма эффективных температур выше 5°С и Ю°С.

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

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Урожай и формирование элементов продуктивности озимой пшеницы рри разном режиме азотного питания. В проведенных исследованиях применение азотных удобрений в дозе 90 кг/га и выше при дробном их внесении способствовало достоверному увеличении урожая зерна пшеницы по сравнении с контролем в 1.2-2.6 раза, за исключением ре -зультатов опыта 3, в котором произошло полегание растений Стабл. 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 ьзота от 9G до 135 кг/га {дополнительное внесение 45 кг/га на У этапе органогенеза) дало прибавку урожая только в благоприятных погодных условиях (опыт Г, вар. 4), При проведении почвешо-растительной диагностики и уве -личении суммарной дозы азотных подкормок в весенне-летнюю вегетацию до 105-135 кг/га teap. 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 почвекно-растительной диагностики в дозе 150 и 180 кг/га не дало достоверных различий по величине урожая с дозой 135 кг/га (вар. 4).

Таблига З

' Урожай зерна озимой пшениг^в ^ависимости от азотного питания

• . ! Доза ? [" } | !

ЙГ і уЖ^й \ ^ 1 ! 0пыт 2 ! 3 ! Опыт 4

Г "У™ } I } • - {

1 '".'.■ контроль 22.9 . 29.5 39.7 31Л

2 4 ' 45. \ ' - . ■ . - ' /- ' . 29.0 •..'''

3 90 " 47.6 41.3 ' 41.3 36.0

.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 находилаоь в зависимости от количественных характеристик элементов продуктивности, на которые влияло изменение режима азотного питания. Доза азотных удобрений 45 кг/га, внесенная в предпосевную культивацию, не привела к достоверному увеличении числа побеговна растении к Ш этапу органогенеза Стабл. 4}, но. влияла на формирование продуктивных побегов я ХП этапу. В варианте, где не было;проведено осеннее внесение азота» его " недостаток, в начале онтогенеза не компенсировался дальнейшим внесением азотшх удобрений в подкормки (опыт*3» вар.5). .Это:; ^объясняется на ранних этапах на зак-

ладку. большегочисла проводящих пучков(Бурень и др.; 1986)і что создает;условия; дня эффективного передвижения веществ .да растению^; усиливая обвий обмен веществ," способствует реализации побегов, г.. ■

:..- Как следует'из результатов экспериментов, формирование побегов.' ^кущения к Ш этапу органогенеза;в большая степени зависело от продолжительности осение-веоенней вегетации (г=+С.91) ипогодных условий в этот период: количества осадков (г«+0.61), су»<мы эффективных температурбольше 10°С (г»+0.87). Эта зависимость согласуется'

Влияние уровня ячстного гит^/ч на гсиовнь.е элементы продуктивности сзьмсй гшениш

I 1 1 ( Побеги на растение 1 1 Главны? ко- сс

'4 вг 1 I !Ва~} обвык !псодук (тивньх » I кс лее-{ ЮВ | цвет- , ков ; ^е^-ен ¡¿асса 1000

опы ьт .

та [ант! 1 1 т а п о о г а н с г е и е а а зерен

{ I Ж ХП | ХП 1 ХП | Л1 | ХП

Г 3.6 т т * • * 1.С 14.1 94.2 20.7 41.8

I 3 3.9 1.Ь 1.2 15.0 117.3 25.3 48.0

4 4,8 1.9 1.3 15.6 120.1 2Ь.8 49.9

5 4.1 2.0 1.5 16.0 126.0 £9.7 50.8

НСР05 - 0.4 0.2 0.7 Ь.5 3.5 3.7

I 4.7 1.3 1.2 16.9 - 25.8 43.1

3 4.1 Г.9 1.5 17.3 - 2У.0 45.6

2 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

НСРсз - 0.2 0.2 - - - -

~5Т4~ ~ 1.7 ~17.0 ~ П3.9 ~ ~23.5 ~ ~ 41Тб" ~

о 3 6.0 3.7 3.1 18.1 128.8 25.2 38.9

о 4 6.5 4. Г 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 1С. 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

нсрС5 - С.5 0.6 С.8 - 3.6 3.3

е даяными рада авторов, которыми показано, что с увеличением периода закладки.метамеров колоса возрастает их число {Куперман, 1980; Морозова, 1983; Уланова, 1985).

Как следует из данных, приведенных в таблице 4,,основной эффект на формирование элементов продуктивности оказывала первая азотная подкормка на Е этапе органогенеза .(вар. 3) при обязательном предпосевном внесении азота, которая достоверно увеличивала число продуктивных побегов на растение (на 20-82&), количество колосков (на 6-ІЙ) и цветков Сна 13-24$) в главном колосе и обеспечивала возрастание хозяйственной продуктивности. Влияние первой азотной подкормки, на число зерен в колосе и* массу 1000 зерен находилось в зависимости от погодных условий в период их формирования. Действие второй азотной подкормки, проводимой на У этапе органогенеза, проявилось в меньшой степени и определялось погодными условиями в период с У по ХП этап органогенеза (вар. 4,>5). Третья азотная подкормка на IX этапе органогенеза*(опыт I, вар. 5)невлияла на формирование и редукцию элементов продуктивности. ,

. Установлено, что проведение азотных подкормок способствовало снижение редукпин побегов кущения и мало влияло на редугшию колосков и цветков; ; .'■'-•лу-.

'■•■" Характеристика минерального питания озимой гиенкіьі в зависимости от обеспеченности азотом. Рациональное использование азотных • удобрений предполагает изучение состоянияминерального питания растений по этапам формирования ж продуктивности. - , '

В отечественной изарубежнойлитвратуре приводятся параметры; оптимального содержания и соотношения основных элементов питания в растениях озимой теницы (Baler-, 1970,>W82|;Iiipaiwr^\I978,:^:;;."v'«' 1990; - Горшкова,: 1981, 1991; Болдырев, Зверева, 1986; Зяьникови др., 1989). Однако эти критерии, как правило, разработаны для урожаев ' 40-45 кг/га и іфиуроченн х фенологическим фазам.

Проведенные нами эксперименты гоказали, что внесение первой подкормки на Ш ттапа органогенеза влияло на онтогенетическую изменчивость содержали? обшего азота а растениях пзен.им (табл. 5), поддерживая его конген-;-аиию в период 1^-У зтагов на близком уровне при невысокой относительно? скорости нарастания биомассы -0.020-0.050 г/сутяи (опыт Г, 3), при большей скорости роста -0.066-0.083 г/сутки содзр*вние общего азота к ^ зтаяу снюхалось (опыт 2). Азотные подкормки на У и IX этапах органогенеза не влияли на динамику содержания общего азота в растениях озлмой пшениш.

Корреляционный анализ выявил зависимость урожая зерна от содержания азота в надземной массе растений пшениш на УЛ и IX этапах органогенеза (табл. 6).

Таблица 6

Зависимость хозяйственного урожая (ц/га) от содержания общего азота Сиг/г) в надземной части растений сэиыол пшеницы э онтогенеза

Этап органогенеза Уравнение регрессии Коэффициент корреляции

Ш - 0.30

У У * 5.0395 + 0.9021К 0.69

УП У = 18.2345 + 1.2986л 0.65

IX У = 7.8543 + 2.3о23я 0.83

На основе этих уравнений рассчитаны величины содержания общего азота в онтогенезе соответствующие урожаям зерна 41-45 кг/га и 50-60 ц/га (табл. 7).

Анализ полученных результатов покачал, что при содержании общего азота в растениях пшеницы на У этапе органогенеза -5.0 -б.К дополнительное внесение азота (подкормки на У и IX этапах) увеличивало урожай зерна на 20-24? и содержание белка в зерне -на 21-ЗК. При меньшем содержании азота - 3.9-4.47 подкормка бы-

; ■ : Таблипа 5

Содержание общего азота в растениях озимой теницы по этапам органогенеза (% на сухое)

; • ." " • ■ : ' • '• " / ■. • ■ ' венество'

I { Доза азотных удобрений { » !Ва-} ■ кг/га }

! ПРИ ' по этапам ! СуъИ

та | !посевэ!-—--г—!мар-Г

■ Ш У IX кая

Этап органогенеза

И

УП

IX

XI

хп

I ; .

3 45

4 45'

5 45

контроль • > ' , 5.07.;

45 - : - • . 90 - : ''5.26'

45.45 - 135 :5.2&'"

65 40 30 180 5.33

НСР,

05

3.54 4,97 5.50 5.36 0.65

1.41 2.26 2.53 2.66 0.34

1.08 1.65 2.С9 2.оз: 0.20

1.00 1.15 1.80 1.67 0/18

.1.00 1.18 1.48 1.62 0.15

I .'.:,',

3 " '45

4 V; 45

5 45

контроль 45

45 45 45 60

• 90 135. 150

5.22 5.26; 5.12 ■5.48

НСР,

05

'3.32 3.85 „

3.77

3.78 0.45

1.14 1.35 1.72 1.50

1.20 1.42 1.61 1.77 0.24

1.32 1.43' 1.59 1.64

1.26 1.42 1.38 1.54 0.15

I

3 45

4 ■ 45

5

.контроль: 45 ;

45 .45 . . 60 40

90 135. 100

4.51 4.62 4.58 4.44

НСР,

05

3.22 '4.30

4.23 4.42 0.34'

1.51 1.94 2.26 2.25' 0.29

1.05 1.22' 1.25 1.29

1.02 1.14 1.25 1.12 0.12

1.08 1.26 1.40 1.26

Содержание обшего азста на сухое вешество) в онтогенезе и урожай Сц/га) озимой пшеница

Урожай} Этап орга ногенеза

зерна | * УП } IX

40-45 3.9-4.4 1.7-2.1 1.4-1.6

50-60 5.0-6.1 2.4-3.2 1.8-2.2

да мало эффективна для роста продуктивности и содержания белка в зерне. Таким образом, в отличие от рекомендаций других авторов (Методические 'указания по оптимизации минерального питания зерновых культур, 1983; Болдырев, Зверева, 1986), нет необходимости проводить азотные подкормки при содержании азота в растениях на У этапе органогенеза менее 4.ЭЙ.

При анализе информативности содержания нитратов в растениях для диагностики минерального питания бьши показаны корреляционные зависимости между концентрацией нитратов в растениях озимой пшени-ш на Ш этапе органогенеза и содержанием минерального азота в слое почвы 0-20 см (г=0.£2-0.99) и концентрацией нитратов и элементами продуктивности растений. Так количество колосков главного колоса коррелировало с содержанием нитратов в растениях на Ш этапе органогенеза (V =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.8), изменяющимся «3-10 раз в зависимости от комплекса эндогенных к экзогенных факторов 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

ІЗ

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

№ т— ! !Ва- Деза азотных .удобрений I хг/га | Этап органогенеза

опы'рита ! ант При i по этапам 1 Сум-!

! 1 посеве Ш | У IX |ная | Ш ' V 1 t У ! IX

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

I 4 45 45 45 — 135 123.4 221.3 97.9

5 45 65 40 30 180 И0.6 182.2 71.7

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

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

<1 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 N/Р соответствовало литературным оп-тимумам, н/К было более высоким, а К/Р - низким, что обусловлено условиями проведения опытов.

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

Соотношение обших азота, йосфора и калия в надземной части растений и урожай зерна озимой гаениш

Урожай? Этап ! Соотношение

зерна ?сргьно-? ■ ■ ■■,.. ............. ■ ' ........

и/г а |генеза } V? } ^ н/кГ} К/Р

40-55 - Ш '8.2-8.6 ' 1.6-1.7 5.0-5.2

У 7.6-8.7 " 1.0-1.4 6.0-7.7

УП 5.4-6.6 0.7-0.8 ' 7.2-8.4

.-' IX' 6.2-7.6 0.8-1.1 5.4-8.9

50-60 . Ш 11.4-12.4 1.8 ■ 6.3-6.8 -

У 12.5-12.8 1.2-1.4 0.8-10.2 .

УП 7.2-8.6 0.9-1.1 . • 7.9

IX , ,8.4-9.2, . 1.С-1.1 8.0-8.4

нем по опытам за вегетацию при проведении одной азотной подкормки было накоплено азота 63.5 мг/растение, при двух подкормках - 73.6 мг/растение, в то время кок в контрольном варианте эта величина составила 29.7 мг/растение. Определено, что 7С-8Ст5 азота усваивалось растениями до IX этапа органогенеза и лишь 20-30$? после.

В накоплении азота зерном основная роль принадлежала его реутилизации из вегетативных органов: без внесения азота она составляла в среднем 56.2£, при одной азотной подкормке - 65.К, при двух подкормках - 71.8&. В связи'с,большей долей реутилизации азота по сравнен;® с поглоиением 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 под-кормкями. Показатель обеспеченности зерна.аэотом на контроле составил в среднем - 27.4 иг/г, при одной азотной подкормке - 32.3 мг/г, двух подкормках - 37.I мг/г. Соответстведаопри большейобес-печенности зерна азотом процент содержания белка в:зерне был выше

и составил в среднем на контроле - в.О?, на вариантах с одной азотной подкормкой - с двумя под: ормками - 11.0".

' Основную рс?ь в увзлих»енил ныгоплеш'я азота в растениях озимой пшенг^ы, розрастйнил его реутилта:..:;: из вогетат.кзных ор.'аноа и как следствии : ог.ьаенил грсиента белка .в зерне оказала первая азотная подкоп"а на 2 этапе органогенеза.

Уаракти" "*""уа -!Ьото(П'чтв"я,;'>с«-сЯ дертв."ьности озимо? ппеничы и е? таяие! «сг-ъ от рр ст/ч а.т'тноп питания. Анализ динамдки изменения плоэтадд л/стовоР гоаерхноо..! и её связи с хозяйственной про-дуктивностьв (Ух03) показал достаточно высокую положительную зависимость между УК03 и величиной индекса листовой поверхности СИДП) «табл. 10).

Таблииа 10

Зависимость хозяйственного урожая (ц/га) озимой вдениш от иеллчины индекса листовой поверхности (мЗ/м')

Этап органогенеза I 1 г ! Уравнение регрессии | Коэффициент ! корреляции

Ш _ 0.23

У У - 17.694 + 12.891 э, 0.70

УП У = -94.676 * 126.ТГ5у£",- 27.71С з2 0.76

IX У - -ЬС.022 + 121.041^- 33.765 Зз 0.74

XI У - 30.799 + 18.Ь41»5 0.65

На основании полученных зависимостей для сорта Мироновская ВС8 улучшенная» возделываемой в условиях Московской области по интенсивной технологии, можно считать оптимальным следующий ход формирования ассимиляционной поверхности листьев: на Ш этапе органогенеза -0.8 м2/«2, на У не менее 2.9 м2/м2, на УП этапе - 5.3 м2/м2, на IX этапе - З.С м2/«2. на XI - не менее 1.0 м2/м2.

Проведенный исследования позволили определить факторы, влияю-

юие на величину плошади листовой поверхности,среди которых наиболее эффективными по своему воздействию оказались - 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 иг/растенио внесение азотных удобрений вызывало образование сильно развитой листовой поверхности, при этом изменение светового режима в посеве привело к полегании растений и потерям урожая (опыт 3). Сравнивая максимальные величины ИЛП (УП этап органогенеза) по вариантам опыта можно отметить, что внесение одной азотной подкормки увеличило величину листовой поверхности в 1.6-2.0 раза по сравнению с контролем. Двукратная обработ ка азотом повысила ИЛП в 2.0-3.0 раза Стабд. И).

Формирование ассимиляционной поверхности растений определяло величины фотосинтетических потенциалов. На основании подученных данных, показана зависимость хозяйственной продуктивности от вели- ' чины фотосинтетического потенциала листьев (ФПД) и растения в целом (ФПр) за период весенне-летней вегетации (коэффициент корреляции соответственно - 0.78 и 0.75). Полученная зависимость описывалась следующими уравнениями регрессии:

У = -4.592 + 44.1923 г, - 8.8194 Р?

У = 2.6579 + 21.6637 Р2'- 2.4305 У! '

где У - хозяйстенный урожай Сц/га); - соответственно и

ФПр за весенне-летнюю вегетацию {млн. м2/га-дней). Уравнения позволили рассчитать оптимальные величины ФПд которые > составили 2.4 млн.м^га-дней и ФП^ - 4.4 млн.м^/га'Дней. • ; ; ,

Как похазали проведенные исследования,внесение азотных удобрений в подкормки способствовало формированию площади листовой по* верхности и величин фотосинтетических потенциалов близких К ОПТИГ малькым значениям, при этом наблюдалось повышение Ухсз« Получен-, ныв •атимальные величины ИЛП и.® согласуются с установленными

Таблліа II

Влияние режима азотного питания на основные показатели фотоеинтетичеекоГ деятельности

озимой пшеницы

і І І ЦГіП і і і

! t Доза азотных удобрения t 1 ФІ1_ I ! Ш Ф/Р, %

» Iba- кгТге Іна УП этапе I ! Ф '-

ош-ри-U-—■-пг— органе- Ч>ПР- -Т-ч-м

та ант фи по этапам Сум- гензза, «етнгв --

! посеве—■-1-пар-' ? ' вегеишп, , » & хг*

' I , Ш і У ! IX !ная ! м /м fMSH.MVre-^iefl ! гАг-сутки! ч:скг'

II і I t I I І_І__\ _і

І контроль 1.86 0,87 6.4 0.9 0.5

3 45 45 - - 90 4.08 1.73 7.4 1.9 І.С

4 45 45 45 - 135 5.52 2.35 б. І 2.2 1.2

5 45 65 40 ЗО 180 5.17 2.19 7.3 2.1 1.2

І контроль 2.08

3 45 45 - - 90 3.34

4 45 45 45 - 135 4.39

5 45 45 60 - 150 4.26

І контроль 3.12

3 45 45 - - 9С 5.4Э

4 45 45 45 - 135 7.42

5 - 60 40 - 100 6.15

0.94 7.5 1.3 0.6

1.48 7.6 1.9 0.8

І.09 6.2 2.1 0.9

1.76 6.5 2.2 1.0

І.6С 6.6 1.7 0.6

2.89 7.8 1.9 0.7

3.66 6.5 2.С 0.6

2.96 7.0 2.0 0.6

Шатиловым с соавторами С1978,1988) для условий Московской области.

Внесение азотных удобрений'в подкормки^ приводящее к росту ' ассимиляционной поверхности листьев, как правило,несколько уменьшало величину сродней за вегетации чистой продуктивности фотосинтеза Медду величиной Фц.пр, и ИЛИ в период максимального развития листовой поверхности наблюдалась обратная коррелятивная зависимость .в? =»-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 удоб рений в дозе 90 кг/га С'45кг/га при посеве, 45 кг/га ка Ш этапе ор-. ганогенеза) способствовало увеличению полезного использования ФАР биологическим урожаем в среднем в 1.8 раза, а хозяйственным уро -жаем - в 1.6 раза. Дальнейшее повышение уровня азотного'питания, за счет проведения азотной подкормки на У этапе органогенеза, сказалось на величине КПД ФАР в меньшей степени.-В загущенных посевах ?опыт 3) внесение азотных удобрений незначительно повышало величину коэффициента использования ФАР биологическим урожаем и не отразилось на КЦЦ ФАР хозяйственным урожаем ?табд.. II) . По данным .наших опытов урожаи зерна 45-60 ц/га были получены гфи КОД ФАР -1.9-2.2?, что ниже оптимальных значений возможных для, злаковых и культур - 3.0-3.5? Шичипорович, 1962; Шатилов,1988). ' . '. ,.• *.;.

Влияние уровня азотного питания на характер донорно-акгтептор-ных стноиеняй. Анализ морфоструктуры растенийНа IX этапе органов генеза показал, что азотные удобрения"влияли на натяженность до-, норно-акцепторных отношений. СДАО) , боковых побегов. Отношение массы колоса к массе листьев увеличивалось от 0.59Сконтроль) до 0.82 (две подкормки). В меньшей степени' изменялась напряженность ДАО главных побегов» В.целом на растение под действием азота наблвда-

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

Реализация сложившейся морфоструктуры растений,как правило, зависела от погодных условий прохождения периода налива зерна. Зысокие коэффициенты прироста колоса (КПК) - 4.5-7.0 отмечались при среднесуточных температурах - 1&-2С°С, достаточном количество осадков в период ТХ-Х этапов органогенеза (IC7.7 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 колоса 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 в обеспечении колоса озимой пшеницы ассимилятами за период 1Х-ХП этапов органогенеза Ш

' Доза 1

• доза I

8а-1 азотных • ри-}удобрений} ант} за | ¿вегетации} } кг/га }

Опыт I

! !

Опыт 2 ! Опыт 3 ' { Опт- 4

! I

? I

- ?___! ■ '

I контроль 36.4 45.5 100.0+ 20.9

3 90 13.9 ' 34.5 100.0+ ^ 31.2 .

4 135 , 3.7 52.2 1С0.0+ 47.4

5 по диаг — -- . ■ .

ностпка 0 29.1 94.6 28.5 .

+ - наблвдались. потери биомассы в результате полегания

Установлено, что при формировании хозяйственной продуктивности растений важную роль имела величина биомассы растений на IX этапе органогенеза, которая зависела от условий азотного питания в предпествуго'лпй наливу период. Образование достоверно большей биомассы на вариантах с дозой 90 кг/га и выше позволило растениям, при близких с' контрольным вариантом величинах условной реутилизации Свар. 3, 5) или превышавших их Свар. 4), сформировать больший урожай (ОПЫТ 2,4). - ..' .*, ,- ■

выводы : . ..;, . V.;

I. Применение азотньк удобрений в дозе 90 кг/га ?45 кг/га при посеве, 45 кг/га в подкормку на Ш этапе органогенеза) способствовало достоверному повышению 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. проведении почвенно-растительной диагностики увеличение дозы азота от 90 до

150-180 яг/га f 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 ('Щ 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 а перисд 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—XII этапов органогенеза. Третья азотная подкормка (IX этап органогенеза) не влияла на формирование элементов гродуктив-ности. Отмечена зависимость формирования числа побегов на растении от продолжительности периода осенне-весенней аегегацин(г=*0.91).

3. Внесение азота на Ш этапе органогенеза влияло на онтогенетическую изменчивость содержания общего азота в растениях шеницы, 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 ппенипы на Ш этапе органогенеза и содержанием минерального азота в слое почвы 0-20 см Сг =0.52-0.99), 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 воз-

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.К, при меньшей концентрации азота - 3.9-4.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 нейн-формативность 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 Ш этапе органоге-. . неэа - 0.8 м^/м^, на У этапе - не менее 2.9 м^/м^, на УЛ - 5.3^/м2, на IX - 3.0 м^/м^, на XI - не менее 1.0 м^/м2; при значениях фотосинтетических потенциалов листьев за период весенне-летней вегетация - 2.4 ыдн-м^/га-дней и растения - 4.4 млн. м^/га-дней.

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

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. докл. Всееоюз.., конф. 10-13 октября 1989.- Дуаино, 1989. С. 61-62.

2. Большакова Z.Q. Формирование ассимиляционной поверхности

посевов озимой пшеницы в зависимости от уровня азотного питания // Бпдлетень ВНУА,- 1991— » 106.- С. 23-24.

3. Булгакова H.H., Арбузова И.Н., Большакова Л.С. Содержание нитратов в растениях озимой пшеницы и ярового ячменя при комплексном применении средств химизации// Бюллетень ВИУА.- 1991,- I? 106. - С. 20-22.

4. Булгакова H.H., Арбузова И.Н., Большакова Л.С. Влияние средств химизации на диагностические показатели обеспеченности растений озимой пденицы азотом// Принципы и методы экологического контроля эа элементным составом растений и состоянием почвенного покрова: Тез. докл. ХУ Всасоюз. координационного науч.-методического совещания 6-12 мая 1991, Ялта,- 11., 1991. С. 22.

Объем 17г п л

Заказ 514

Тираж 100

Типография Московской с ч а^аде-ии ич К Л Тимирязева 127350, Чосква II "С Ти^ и, язевская ул, 44