Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Продуктивность хлопчатника на гребнях в условиях типичных сероземов

ВАК РФ 06.01.14, Агрофизика

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Сайбердиев, Наби Алимович

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ПОЛЕВЫХ

ОПЫТОВ

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Агрофизические свойства почвы, их различия в зависимости от технологии основной подготовки и сева.

3.1.1. Объемная масса почвы и скважность

3.1.2. Температура почвы

3.1.3. Почвенная корка

3.1.4. Влажность почвы

3.1.5. Динамика микрофлоры почвы

3.1.6. Некоторые показатели развития корневой системы хлопчатника в зависимости от технологии основной обработки почвы

3.1.7. Динамика появления всходов

3.1.8. Рост и развитие хлопчатника

3.2. Физиолого-биохимические исследования

3.2.1. Пигментные системы листьев хлопчатника на посевах по гребням

3.2.2. Интенсивность, дневной ход и сезонная динамика фотосинтеза хлопчатника на посевах по гребням

3.2.3. Листовая поверхность хлопчатника на посевах по гребням

3.2.4. Продуктивность фотосинтеза хлопчатника на посевах по гребням

3.2.5. Нуклеиновые кислоты листьев хлопчатника на посевах по гребням

4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ХЛОПЧАТНИКА ПО ГРЯДАМ И ГРЕБНЯМ

ВЫВОДЫ

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Продуктивность хлопчатника на гребнях в условиях типичных сероземов"

Коммунистическая партия Советского Союза и советское правительство уделяют особое внимание расширению посевных площадей хлопчатника, повышению его урожайности. В материалах ХХУ1 съезда КПСС "Основные направления экономического и социального развития СССР на 1981-1985 годы и на период до 1990 года" по ленински четко отражено дальнейшее развитие народного хозяйства страны. Вполне реальные задачи поставлены перед хлопкоробами: "Обеспечить среднегодовое производство хлопка-сырца в объеме 9,2-9,3 млн.тонн, улучшить качество волокна. Расширить возделывание хлопчатника наиболее ценных тонковолокнистых сортов, совершенствовать структуру производства хлопка средневолокнистых сортов с высокими техническими свойствами". В УзССР ". обеспечить среднегодовое производство хлопка-сырца в количестве не менее 5,9 млн.тонн, в том числе тонковолокнистого - 400-500 тыс.тонн".

Следует отметить, что дальнейшее увеличение производства хлопка-сырца в основном будет осуществляться преимущественно за счет повышения урожайности и освоения целинных земель. Однако, существующая агротехника возделывания хлопчатника по гладкому полю не отвечает требованиям, исходящим из теоретических основ обработки почвы и посева хлопчатника. В последние годы разрабатываются новые принципы и совершенствуются существующие приемы индустриальной технологии возделывания хлопчатника. Основная обработка почвы была, есть и остается одним из наиболее важнейших звеньев этой технологии.

В направлении совершенствования технологии основной обработки почвы ведутся научные исследования, экспериментальная проверка перспективных методов. На различных почвенных условиях ведутся испытания технологии возделывания хлопчатника по грядам и гребням, являющейся наиболее перспективной технологией, завоевывающей признание практиков сельского хозяйства.

Особенно заслуживающими внимания являются исследования С.Н. Рыжова, В.П. Кондратюка и Ю.А. Погосова (Кондратюк, 1958, 1972; Рыжов, Кондратюк, Погосов, 1971, 1980). Ими на основе многолетних экспериментальных данных установлено положительное влияние поделки гряд и гребней на физические свойства пахотного слоя, определена экономическая эффективность возделывания хлопчатника по грядам и гребням. На обширном экспериментальном материале показаны преимущества этой технологии по сравнению с обычной. При возделывании хлопчатника по грядам и гребням увеличивается плодородная часть в зоне размещения растений, более продолжительное вре мя сохраняется оптимальная плотность сложения пахотного слоя, повышается температура верхнего слоя почвы, создаются благоприятные условия для её равномерного смачивания капилярным током снизу вверх, активируется деятельность микроорганизмов, улучшается отдача питательных веществ растению. В итоге обеспечивается получение более высокой прибавки урожая хлопка-сырца с единицы площади, чем по гладкому полю (Рыжов, Кондратюк, Погосов, 1980).

Известно так же, что урожай и качество продукции сельскохозяйственных растений зависит от комплекса факторов жизни. В программировании урожая учитывают закон равнозначности и независимости факторов, законы минимума, оптимума и максимума, а так же совокупного действия факторов и плодосмены (Панников, 1964). Следует учитывать поступление фотосинтетической активной радиации (ФАР); коэффициент использования ФАР; тепловой и водный балансы района, поля, участка; потребность растений в питательных веществах при заданном урожае; эффективное плодородие почвы, коэффициенты использования питательных веществ из удобрений и другие (Шатилов, Каюмов, 1971; Афендулов, Лантухова, 1973). Урожайность культур зависит от качества земли (бонитет почвы), количества внесенных удобрений, обеспеченности производственными фондами, сорта и качества семян и, конечно, от уровня агротехнических мероприятий.

С точки зрения физиологии и биохимии растений, урожай хлопка-сырца является продуктом совокупности всех физиологических процессов, биохимических реакций, начиная от формирования семян материнского растения за весь период жизни хлопчатника вплоть до созревания и раскрытия коробочек. Любое агротехническое мероприятие, влияющее на урожайность растений, несомненно, должно оказать воздействие на течение того или иного другого физиологического процесса, динамики синтеза и накопления органических веществ. Среди органических веществ хлопчатника наиболее характеризующими и регулирующими состояние растений, являются такие вещества, как хлорофиллы, нуклеиновые кислоты и т.п.

Хлорофиллы осуществляют фотохимические реакции фотосинтеза -процесса первичного образования органических веществ у зеленых растений, в том числе и хлопчатника (Ничипорович, 1956; Насыров, 1960). В свое время К.А. Тимирязев писал: "Едва ли какой процесс заслуживает в такой степени всеобщего внимания, как тот, далеко еще не разгаданный процесс, который происходит в зеленом листе, когда на него падает луч света" (Тимирязев, 1876). В процессе фотосинтеза растения усваивают из внешней среды весь углерод, составляющий примерно 42-45$ веса сухой массы растений, благодаря этому же процессу образуются первичные продукты, из которых состоят все органические вещества, составляющие 90-95% сухой массы урожая. В процессе фотосинтеза растения усваивают и поток солнечной радиации и запасают во вновь образуемых органических веществах всю энергию, которая в дальнейшем является движущей силой всех жизненных процессов не только у самых зеленых растений, но и вообще за исключением небольшой группы автотрефов-хемосинтетиков у всех представителей живого мира (Ничипорович, 1956). Как четко отметил A.A. Ничипорович, ". земледелие, по существу, представляет собой систему использования основной функции зеленых растений -фотосинтеза". Поэтому содержание хлорофилла в листьях хлопчатника, от которого наряду с другими факторами зависит продуктивность фотосинтеза, является показателем, представляющим определенный научный и практический интерес. Не является случайным, что вопросам накопления пигментов пластид и зависимости фотосинтеза от их содержания и состояния посвящено много работ (Гюббенет, 1951; Воскресенская, 1965).

Исключительно важную роль в жизни растений играют нуклеиновые кислоты, с ними связана передача наследственных свойств (Белозерский, 1959). Специфичностью нуклеиновых кислот обуславливается разнообразие живых организмов (Белозерский, 1962; Ванюшин, 1967). Кроме чисто генетической функции, нуклеиновые кислоты играют важную роль в процессах регуляции клеточной активности (Ванюшин, 1967).

Известно, что содержание пластидных пигментов, нуклеиновых кислот и других наиболее важных для жизни хлопчатника органических веществ зависит от условий питания и агротехники возделывания. Возделывание хлопчатника по грядам и гребням является одним из весьма перспективных технологий возделывания хлопчатника.

Наши исследования направлены на изучение изменений в динамике пластидных пигментов, нуклеиновых кислот и т.д. для физиологического обоснования плодоношения хлопчатника при новой технологии основной обработки почвы - сева по грядам и гребням, обеспечивающей оптимальное сложение пахотного слоя длительный период вегетации.

I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Путь развития хлопководства имеет давнюю историю. Каждый этап его развития был связан с задачами, стоящими перед хлопководством. В 1924 году общая площадь под хлопчатником в СССР составляла 447,0 тыс.га, средняя урожайность 7,6 ц/га, а валовый сбор 339,7 тыс.тонн. В Узбекской ССР под посевы хлопчатника было отведено 267,7 тыс.га. Средняя урожайность составила 7,8 ц/га, а валовый сбор 208,8 тыс.тонн.

Было ясно, что такой вал не может обеспечить страну в хлопковом сырье. Нужно было искать пути по увеличению валовой продукции. Для повышения урожайности требовались минеральные и органические удобрения, а их в стране не было. Было очень мало тракторов и сельхозмашин. Поэтоьдг на первых этапах в борьбе за хлопковую независимость нужно было идти по пути расширения посевных площадей. В 1930 году площади под хлопчатник в целом по стране были доведены до 1540,7 тыс.га, а средняя урожайность составила 6,97 ц/га. За счет более трехкратного увеличения площадей общий вал увеличился в 3 раза - 1073,9 млн.тонн. Дальнейшее увеличение продукции хлопководства уже не могло идти только за счет увеличения посевных площадей. Нужны были научные исследования для повышения урожайности хлопчатника.

В 1980 году общая посевная площадь по стране достигла 3154,6 млн.га, а урожайность 31,7 ц/га. Общий вал составил почти 10 млн. тонн. По сравнению с 1930 годом площадь увеличилась вдвое, а урожайность более, чем в 5 раз. По Узбекистану площадь увеличилась в 2,2 раза, а урожайность почти в 4 раза и достигла 33,2 ц/га.

Эти успехи были достигнуты победной поступью социалистической системы хозяйствования, развития тяжелой индустрии и в частности отраслей машиностроения и тракторостроения, развития химической промышленности, обеспечивающей полностью потребность хлопководства в минеральных удобрениях. Большая роль в повышении урожайности хлопчатника принадлежит отечественной науке. И сегодня она стоит на самых передовых позициях. Если раньше при урожае 6-7 ц/га можно было применять любую технологию сева (разбросной, рядовой, агатный, джоячный и т.д.), а поливы проводить затоплением, а позже по бороздам, то теперь для получения высокого урожая необходима дифференциация всех агротехнических приемов в соответствии с почвенно-климатическими условиями каждой зоны.

Для завоевания хлопковой независимости и с учетом материально-технической базы в стране была принята единая технология возделывания хлопчатника по гладкому полю, как наиболее простая и доступная. Однако возможности этой технологии не безграничны. Сегодня уже стало ясно, что дальнейшее увеличение урожайности хлопчатника невозможно за счет бесконечного увеличения доз минеральных удобрений. Многими исследователями СоюзНИХИ и других НИИ установлено, что повышение доз минеральных удобрений и особенно азотных до 300-350 кг/га и выше снижает урожайность хлопчатника. Что сдерживает дальнейшее увеличение урожайности хлопчатника и какие пути его решения?

Исчерпывающий ответ на поставленный вопрос мы находим в выводах совещания, прошедшего в Варшаве 19-20 июня 1972 года на тему

Современные направления по обработке почвы". Важнейшим итогом этого совещания явились выводы, в которых отмечено, что между плотностью сложения почвы и продуктивностью сельскохозяйственных культур существует определенная зависимость. Было так же установлено существование для различных биологических групп растений определенной величины плотности почвы, при которой создаются наилучшие условия для роста и развития. В связи с этим было предложено продолжать исследования по установлению оптимальной плотности применительно к конкретным почвенным разностям и возделываемым культурам. Особое внимание обращалось на выявление связи между плотностью почвы и ее водно-воздушным, биологическим и питательным режимами.

Вопросам изучения различной плотности сложения почвы на урожай сельскохозяйственных культур большое внимание уделялось в СССР и за рубежом Б.Н. Мичуриным (1957), Weiersum L. (1957), Raney W. et al.(I955), Gill W. et al. (1959), Flocker W. (1959), Lemon E., Kristensen 1.(1959) »Marshall Т. (1959), Е.И. Ракша (1961), A.B. Королевым, В.Ф. Барановым (1965), И.Б. Ревут, В.П.Лебедевой, И.А. Абрамовым (1962), Schmidt R. (1965),Rademacher В. (1965), Н.Е. Бекаревичем, Д.И. Буровым, С.И. Долговым, И.Б.Ревут, А.И. Шевлягиным (1963, 1965), H.A. Соколовской (1967), А.И. Шевля-гиным (1968), Rosenberg N.(1969), A.K. Атаманюком (1964, 1968) и многие другие. Исследованиями выше перечисленных ученых и многими другими были установлены величины оптимальной плотности сложения пахотного слоя почв для различных сельскохозяйственных культур, которые в условиях различных почв оказались неодинаковыми. По данным Н.Е. Бекаревича, Б.И. Бурова, С.И. Долгова, И.Б. Ревута, А.И. Шевлягина (1963, 1965), для большинства сельскохозяйственных культур оптимальная плотность на суглинистых и глинистых почвах черноземной зоны равна 1,0-1,25 г/см3.

Как установил А.К. Атаманюк (1954, 1968), оптимальная плотность сложения пахотного слоя для озимой пшеницы и кукурузы на тяжелосуглинистых черноземах Молдавии находится в пределах 1,251,30 г/см3. По данным И.Б. Ревута, оптимальная плотность сложения большинства почв европейской части Союза для многих культур находится в пределах 1,0-1,3 г/см3.

На основе своих исследований Л.П. Бобкова (1965) приходит к выводу, что повышенная плотность почвы уменьшает всхожесть семян дыни, для которой оптимальной плотностью является 1,25-1,30 г/см3. W.J.Flocker, H.Timm and Vomocil , высаживая на уплотненной почве томаты и картофель, выявили, что томаты почти не реагировали на уплотненные почвы, в то время как урожайность картофеля снизилась на 32-40%.

Интересные данные получены П.К. Ивановым и Л.И. Коробовой (1969) на темно-каштановых почвах. Наибольший урожай яровой пшеницы получен при объемной массе почвы - 1,30 г/см3, кукурузы - 1,26-) 1,30, а сахарной свеклы - 1,0-1,1 г/см3.

По данным И.Б. Ревута (1969), все черноземы с высоким содержанием гуъ$уса, а так же все почвы легкого механического состава практически не уплотняются выше оптимальной величины.

И.Б. Ревут (1972), изучая черноземы лесостепи Южного Приу-ралья, пришел к выводу, что эти почвы относятся к плотным. Их объемная масса достигает 1,1-1,3 г/см3, т.к. плотнее они не бывают. На основании многолетних исследований автор пришел к очень важному выводу:

- в структурных черноземах высокую плотность (1,3-1,4 г/см3) созданную даже после искусственного уплотнения, длительное время сохранить невозможно, и она стремится к своей равновесной величине, характерной для данной почвенной разности;

- плотность почвы, с одной стороны, рассматривается как функция ее структуры, а с другой - в зависимости от характера расположения почвенных частиц и агрегатов, а так же числа и величин пор.

Н.Е. Бекаревич, Д.И. Буров, С.И. Долгов, И.Б. Ревут, А.И.Шев-лягин (1963, 1965) считают, что структура почвы влияет на рост растений через физические условия в почве, т.е. через ее плотность, водный и тепловой режимы и др. свойства. Изменение структуры в первую очередь сказывается на плотности и порозности почвы.

Ряд авторов (П.В. Вершинин, 1958; Т.М. Сидорова, Х.Артыкба-ева, К.С. Ахмедов, 1965; Л.Н. Слесарева, С.Н. Рыжов, 1972; К.П.Па-ганяс, 1972, 1982) считают, что искусственное структурообразование является одним из способов, позволяющих регулировать испарение влаги в почве.

Деятельность микроорганизмов и газообмен между почвой и окружающим воздухом в сильной степени зависят от плотности сложения.

Так Э.Д. Рассел (1955) на основании своих исследований пришел к выводу, что любое рыхление почвы увеличивает ее воздухоем-кость, снижает содержание СО^ и повышает содержание кислорода (Og). Прикатывание почвы или ее уплотнение другими способами, наоборот, вызывает повышение содержания COg.

E.H. Мишустин, 1972; А.И. Шевлягин, 1961; Н.И. Гринко, 1968; С.А. Наумов, 1969; А.Л. Торопкина, 1959, 1969; Э.Ф. Яковлева-Морозова, 1969; С.Н. Рыжов, В.П. Кондратюк, Ю.А. Погосов, 1980 и др. считают, что изменение водно-физических, воздушных свойств почвы, вызванное изменением плотности сложения, оказывает существенное влияние на микробиологическую деятельность и тарификационную способность.

Плотность сложения почвы оказывает существенное влияние на развитие корневой системы растений. Развитию корневой системы растений в зависимости от плотности сложения пахотного слоя почвы обращается внимание многих ученых. А.Ф. Устинович (1937), Н.К.Балябо (1954), П.У. Бахтин (1954), А.К. Кашкаров (1969), М.В. Мухамеджа-нов (1962, 1974, 1978), Н.З. Станков (1964), Э.Ф. Яковлева-Морозова (1969), Л.С. Роктанэн (1969), А.Закиров (1974), С.Н. Рыжов, В.П. Кондратюк, Ю.А. Погосов (1980), Б.С. Литвинов (1979) выявили, что повышенная плотность и твердость почвы оказывает сильное влияние на рост, развитие растений и их корневую систему.

Большие исследования по развитию корневой системы различных культур в многочисленных почвенных разностях были цроведены

H.З. Станковым (1964). Автором было установлено, что при наличии в почве пор размером меньше 0,1 мм затрудняется проникновение мелких корневых волосков. На основе экспериментальных данных автор считает, что наилучшее развитие корневой системы хлопчатника происходит при плотности сложения пахотного слоя почвы от 1,0 до

I,4 г/см3.

Таким образом, многие исследователи в СССР и за рубежом пришли к выводу, что повышение плотности сложения почвы отрицательно влияет на водно-физические свойства, микробиологические процессы, снижает эффективность усвоения минеральных удобрений, препятствует мощному развитию корневой системы растений, задерживает рост и развитие растений и снижает урожайность.

В условиях орошаемого земледелия Средней Азии разработкой вопроса плотности сложения пахотного слоя почвы на рост и урожайность хлопчатника занимались Г.И. Павлов (1930), Н.К.Балябо (1954), Э.Ф. Морозова (1964), В.П. Кондратюк (1965), С.Н. Рыжов, М.В. Мухамеджанов (1968). Э.Ф. Яковлева-Морозова (1969), С.Н. Рыжов, В.П. Кондратюк, Ю.А. Логосов (1971) и др.

Изучение данного вопроса шло в двух направлениях. Сначала были изучены оптимальные плотности для различных почв. Э.Ф. Яковлевой-Морозовой (1969) и А.Л. Торопкиной (1971) были выявлены наилучшие водно-физические показатели, благоприятный биологический и питательный режимы в типичном сероземе среднесуглинистого механического состава, а так же луговой незасоленной почвы. Эти показатели были наилучшими при объемной массе почвы равной 1,1-1,3 г/см3. Для светлого серозема, среднесуглинистого по механическому составу, среднезасоленного - 1,2-1,4 г/см3.

При указанной плотности сложения почвы обеспечиваются лучшее прогревание, хорошее развитие растений и более высокие урожаи хлопка-сырца. М.У. Умаровым и др. (1974) было выявлено, что на новоорошаемом светлом сероземе и такырной почве Каршинской степи объемная масса 1,3-1,4 г/см3 была благоприятной для хлопчатника. Было так же установлено, что с увеличением плотности сложения типичного серозема до 1,4 и особенно до 1,5-1,6 г/см3 резко ухудшаются водно-физические свойства почвы и снижаются (Торопкина, 1971) биологические процессы и содержание питательных элементов. К очень важному выводу пришла А.Л. Торопкина. При увеличении плотности сложения на типичном сероземе с 1,0 до 1,6 г/см3 содержание азота нитратов снижалось до 37%.

По данным М.У. Умарова и др. (1974), с увеличением плотности сложения почвы до 1,6 г/см3 содержание азота нитратов уменьшается почти в 2 раза.

Такие же данные получены B.C. Зайцевым в АзНИХИ (1964) при возделывании хлопчатника на каштановой почве.

Таким образом, в результате многочисленных полевых и вегетационных опытов, проведенных в СССР и за рубежом, были выявлены для различных почв и культур оптимальные плотности сложения пахотного слоя почвы.

Вторым важным этапом в реализации полученных результатов было изыскание путей создания и поодержания оптимального сложения пахотного слоя почвы длительный период вегетации. Первые поисковые работы показали, что для решения этого вопроса необходимо изменить технологию подготовки почвы, а поливы в условиях орошаемого земледелия проводить по глубоким бороздам, обеспечивающим капилярное смачивание пахотного слоя снизу вверх.

Г.И. Павлов (1930) установил, что капилярное смачивание почвенных комочков позволяет продолжительное время поддерживать их в прочном состоянии. Этот вывод Г.И. Павлова и явился основой для изменения технологии основной подготовки почвы.

Эта задача была решена Ю.А. Погосовым (1971, 1972, 1973, 1976, 1980) под руководством академика С.Н. Рыжова и доктора с/х наук В.П. Кондратюка.

Изменение в технологии обработки почвы состояло в том, что после зяблевой вспашки поверхность пашни выравнивалась и затем в направлении будущего сева делались гряды и гребни. Высота их от дна борозды до вершины гребня или гряды составляла 28-30 см, ширина между грядами по дну борозды была равна 180 см, а гребням -90 см. Полив проводился по глубоким бороздам, где смачивание почвы происходило капиллярным током воды снизу вверх. Такая технология возделывания хлопчатника обеспечивала создание и поддержание оптимального сложения пахотного слоя почвы длительный период вегетации хлопчатника. Прибавка урожая составляла на грядах 8,0, а на гребнях - 4,5 ц/га. Автором так же разработаны основные принципы орудий и рабочих органов для поделки гряд, гребней и их предпосевной и междурядной обработок (Погосов, 1983).

Полученные результаты и разработка основных принципов для создания орудий послужили толчком для широкого внедрения технологии возделывания хлопчатника по грядам и гребням. Однако, из истории хлопководства известно, что при возделывании хлопчатника в Средней Азии, наряду с другими способами сева широко применялся сев по джоякам. При севе го джоякам увеличиваясь мощность пахотного слоя почвы почти вдвое, а рыхлое сложение поддерживалось увлажнением при поливах по глубоким бороздам. При джоячной культуре хлопчатника почва лучше прогревалась, увеличивался урожай хлопка-сырца. Но подготовка самих джояков требовала больших затрат ручного труда. Поэтому со временем этот метод для широкого производства был отклонен.

Г.М. Меерсон (1938), А.И. Агапов (1949), Г.А. Борисенко (1953) проводили посевы хлопчатника по гребням при поделке их весной. Из-за комковатости почвы гребней были плохие всходы, возникла необходимость в длительных поливах. Наряду с недостатками были и положительные стороны. Мощность пахотного слоя гребней увеличивалась за счет нагартывания плодородной части пашни. Опыты проводились при междурядьях 60 см.

А.К. Кашкаров, Т.З. Файзиев (1972) проводили исследования на лугово-болотных незасоленных почвах среднесуглинистого механического состава, с залеганием грунтовых вод на глубине 1,2-1,6 м. Весной они делали гребни высотой 18-20 см за 2-3 недели до сева и сохраняли их всю вегетацию. Обычный сев по гладкому полю служил контролем. Авторы считают, что сев и возделывание хлопчатника на гребнях в сравнении с обычным позволяет поддерживать почву в рыхлом состоянии. Она лучше прогревается, ускоряется развитие хлопчатника, повышается урожай хлопка-сырца на 3,7 ц/га.

По данным Brown Н.В., Ware J.О.(1958), Б. Кристидиса и Дж. Гаррисона (1959), фермеры США высевают хлопчатник разными способами в соответствии с местными почвенно-климатическими условиями (сев по снятым, предварительно политым гребням, в дно борозды, по гладкому полю и т.д.).

По свидетельству D.M. Ремидовского (1972), в США широко применяются посевы хлопчатника по гребням (1,8-2,0 млн.га).

Высокая эффективность возделывания озимой пшеницы, свеклы, кукурузы, картофеля и др. культур на гребнях имеет существенное преимущество по сравнению с гладким полем и обеспечивает гарантированные прибавки урожая (Герасимов, 1939; Чудковский, 1957; Рябова, 1957; Зубарев, 1961; Рээмен, 1962; Тарасов, 1964; Борисов, 1969; Егорченков, 1970; Пащенко, Рожанская, 1953 и многие другие).

Вопросы возделывания овощных, бахчевых и зерновых культур достаточно разработаны для большинства районов Советского Союза.

Наименее разработанной оставалась технология возделывания хлопчатника по грядам и гребням. Но, как указывалось выше, теоретическая и практическая стороны этого вопроса наиболее полно были разработаны в СоюзНИХИ Ю.А. Погосовым (1971, 1972, 1973, 1976, 1980) под руководством С.Н. Рыжова и В.П. Кондратюка.

Следует отметить, что изменение плотного сложения пахотного слоя почвы, создание более благоприятных водно-физических свойств, воздушного и теплового режимов, микробиологических процессов и т.д. повлекли за собой и заметные изменения физиолого-биохимичес-ких процессов хлопчатника в различные фазы его развития. Как указывалось выше, на грядах и гребнях были лучшими тепловой, водный, воздушный и питательный режимы. Они в свою очередь влияли и на процессы фотосинтеза хлопчатника.

Фотосинтез - это уникальный процесс, благодаря которому на Земле возникли условия для биологической эволюции (Чирков, 1981), он является главным фактором в создании более 9/10 веса вещества урожаев. Усвоение элементов минерального питания, вес которых составляет 5-10% сухой массы урожаев, возможно только при наличии фотосинтеза. И существо положительного влияния минерального питания заключается в увеличении фотосинтетической продукции растений, т.е. в увеличении количеств образуемых при фотосинтезе органических веществ и связанной в них энергии солнечной радиации (Ничипо-рович и др., 1961))

Без преувеличения можно подчеркнуть, что все растениеводство по сути дела представляет собой систему наилучшего использования фотосинтетической функции растений. С этой точки зрения отмечают А.А. Ничипорович и др. (1961) каждый прием, имеющий целью увеличение урожайности, оказывается эффективным в том случае: I) если он дает возможность получать в посевах быстро развивающуюся и достигающую больших размеров площадь листьев, т.е. площадь главного питающего аппарата, 2) если он повышает интенсивность и продуктивность работы каждого квадратного метра площади листьев и сохраняет их в активном состоянии возможно более длительный период времени, 3) если он способствует наилучшему использованию продуктов фотосинтеза сначала на усиленный рост питающих и проводящих, а затем на рост и заполнение хозяйственно ценных органов. Можно сказать, что земледелие, по существу, представляет собой систему использования основной функции зеленых растений - фотосинтеза (Ничипорович, 1956). И поэтому является не случайным тот факт, что хотя учению о фотосинтезе более 200 лет, все чаще привлекает к себе внимание исследователей как вопрос общих основ и закономерностей процесса, ясное понимание зависимостей его от других условий и в результате этого - умение точно предвидеть и предсказывать состояние явления или процесса в любых возможных условиях для того, чтобы направлять его ход по нужному пути, приводящему к нужным и наилучшим результатам. Уместно подчеркнуть, что Ф.Жолио-Кюри писал: "Хотя я верю в будущее атомной энергии и убежден в важности этого изобретения, однако я считаю, что настоящий переворот в энергетике наступит только тогда, когда мы сможем осуществлять массовый синтез молекул, аналогичных хлорофиллу или даже более высокого качества." (Чирков, 1981).

Наиболее полный обзор исследований фотосинтетической деятельности растений в зависимости от спектрального состава света приведен в монографиях Е.Рабиновича (1953), A.A. Ничипоровича (1972), Н.П. Воскресенской (1965) и др.

В ряде работ (Рабинович, 1953; Клешнин, 1954; Шульгин, Клеш-нин, 1959; Sauberer, Härtel , 1959) было установлено, что оптические свойства листьев, в частности их оптическая плотность, зависят от содержания пигментов, от концентрации хлорофиллов в хлоро-пластах, толщины листовой пластинки, от содержания сухого органического вещества на единицу поверхности листа и др.

Оптические свойства листьев зависят так же от условий внешней среды, меняются в течение дня и периода вегетации. Было установлено, что в течение дня оптические свойства листьев изменяются в зависимости от водного режима растений (Макаревский, 1938; Angstrom, 1925). Было отмечено, что при большом содержании влаги в листьях растений отражательная способность их меньше, чем при недостатке влаги, при этом особенно уменьшается отражение в инфракрасной части спектра (Sauberer, Härtel, 1959). Это подтверждается данными Х.Тооминга (I960).

Известно, что различия в интенсивности фотосинтеза существенно определяются концентрацией структурных элементов листа, при непосредственном участии которых осуществляется процесс ассимиляции С02 ( Kariya, Tsunoda, 1972; Watanable, 1973; Тооминг, I977;Krupa, 1978; Калер, Фирдлянд, 1978; Мокроносов, 1978). При этом показано, что уровень мезоструктуры в значительной степени влияет на показатель проводимости мезофилла для COg-noTOKa (Лайск, Оя, Рахи, 1970; Каллис, Сыбер, Тооминг, 1974; Цельникер, 1972), являющегося основной причиной различия в интенсивности фотосинтеза между отдельными видами ( Patterson et al. , 1978; Samsuddin, Jmpens, 1978).

Одним из основных показателей, отражающих деятельность фотосинтетического аппарата зеленых растений, является продуктивность фотосинтеза. Еще в 1920 г. G.E.Briggs, F.Kidd, C.West (1920) предложили использовать для характеристики роста растений показатель, который получил название "чистой ассимиляции" и позже A.A. Ничипоровичем (1956) был назван "чистой продуктивностью фотосинтеза" .

Подобрав и оценив материалы, полученные разными авторами, O.v.S.Heath, u F.G. Gregory (1938) пришли к заключению, что величины чистой продуктивности у разных растений и в разных географических зонах и географических условиях очень близки между собой (4-9 г/м^ сутки) и делался вывод, что фотосинтетическая работа листьев - очень устойчивый фактор, различия в урожаях растений определяются не столько различиями в продуктивности фотосинтеза, сколько различиями в интенсивности ростовых процессов, в росте, размерах площади листьев.

Данные, полученные отечественными исследователями на опытах в разнообразных районах и зонах с широким диапазоном условий температур, влажности, радиации, почвенного плодородия и др., показывают, что чистая продуктивность фотосинтеза растений подвержена сильным изменениям и нередко играет роль не менее важного фактора из числа определяющих размеры урожаев. Так, А.Н. Бегишев (1953) установил существенные преимущества по чистой продуктивности и урожайности растений, выращенных с поливом, по сравнению с неполивными, удобренных по сравнению с неудобренными.

В работах Л.Е. Строгановой в 1953-1955 гг. (по Ничипоровичу, 1956) определялось решающее значение чистой продуктивности фотосинтеза в формировании урожаев.

О чистой продуктивности фотосинтеза у хлопчатника надо сказать, что, по данным O.V.S.Heath u P.G.Gregoiy(I938) в условиях Южной Америки она варьировала в пределах 5,9-8,1, Судана - равнялась 9,9 г/м2 сутки; по данным М.П. Медниса (1955) - варьировала в преде/ лах 4-10 г/м2 сутки.

Сорта советского тонковолокнистого хлопчатника харктеризуют-ся высокой биологической продуктивностью фотосинтеза (Лемаева, 1962), имеющий в онтогенезе два максимума: при 5-6 настоящих листьев и в период цветения. Аналогичная закономерность наблюдалась в изменении интенсивности фотосинтеза.

Продуктивность фотосинтеза является лабильной величиной и сильно зависит как от действия внешних факторов (температуры, условий водного режима, длины дня), так и от хода роста и развития самого хлопчатника (Мухамеджанов, Закиров, 1968). Так, в исследованиях А.Лемаевой (1962) установлено, что влияние минеральных удобрений на чистую продуктивность фотосинтеза хлопчатника связано с развитием растений и зависит от соотношения этих элементов в почве.

По данным М.Ибрагимова (1962), накопление сухого вещества в разные фазы развития у различных по скороспелости сортов хлопчатника различно. Максимум его достигает в фазе цветения у растений, затененных двумя слоями марли, когда растения имеют большую поверхность. В период созревания коробочек, наоборот, накопление сухого вещества у затененных четырьмя слоями марли растений выше по сравнению с контролем. Аналогичные данные наблюдаются и по продуктивности фотосинтеза. *

Т.Н. Бабаева (1964) подтверждает, что высокая продуктивность фотосинтеза проявляется при оптимальных условиях азотно-фосфорного питания, ибо минеральное питание является фактором, причем важным, управления фотосинтезом.

Установлено так же, что в условиях недостаточного снабжения растений элементами минерального питания значительно понижается продуктивность фотосинтеза - урожайность хлопка-сырца (Лемаева, 1972-1973).

Продуктивность фотосинтеза тесно связана с развитием хлопчатника. В начальные фазы она не велика. Затем повышается, достигая максимума в период настоящих листьев-бутонизации. Основная масса ассимилятов образуется хлопчатником в цветение-раскрытие коробочек (Водогреева, Носов, 1972).

Чистая продуктивность хлопчатника определяется размерами и активностью фотосинтетического аппарата, условиями выращивания и фазой развития растений (Асроров, 1974).

Зависимость интенсивности фотосинтеза от температуры у всех сортов хлопчатника выражается одновершинной кривой. С повышением температуры до 35° в соответствующих условиях освещения наблюдается закономерное повышение интенсивности фотосинтеза. Дальнейшее повышение температуры до 40-42° вызывает ослабление фотосинтеза (Ибрагимов, 1962).

Влажность почвы влияет на интенсивность и транспирацию. Избыток воды в почве (при полной влагоемкости) так же, как недостаток ее (коэффициент завядания), понижает интенсивность этих процессов, что сопряжено с изменением сосущей силы, содержания воды в листьях, гидрофильностью коллоидов плазмы и прекращением оттока пластических веществ. Оптимальное содержание воды в почве - 70% полной ее влагоемкости (Лемаева, 1962).

Потенциальные возможности повышения интенсивности фотосинтеза хлопчатника велики (около 70 мг СО«? дм^/сек), их можно реализовать путем применения рациональной системы удобрений (Бабаева, 1964).

Интенсивность фотосинтеза большинства культур, в том числе и хлопчатника осуществляется в широких пределах от 5 до 40-45 мг С0£ г/дм^ час. Максимальная интенсивность фотосинтеза хлопчатника проявляется при 28-33 градусах. Температурная зависимость фотосинтеза связана с концентрацией С0<р в воздухе. При высокой интенсивности света и насыщающих концентрациях углекислоты оптимум температуры для фотосинтеза хлопчатника смещается в сторону повышенных температур и соответствует 35-38 градусам. Дневной ход интенсивности фотосинтеза хлопчатника в условиях Гиссарской долины, по данным К.А. Асророва (1974), характеризуется двухвершинной кривой с максимумом в утренние часы CIO—II ч утра), с депрессией в полуденное время и со вторичным подъемом к 16-17 часам.

Выявлено так же, что в семядолях хлопчатника интенсивность фотосинтеза и дыхания превышают эти показатели в листе (Родимцева и др., 1975).

Интенсивность фотосинтеза и дыхания в растениях под влиянием пониженной температуры почвы изменяется с появлением настоящих листочков. Некоторое снижение температуры почвы приводит к сравнительному повышению интенсивности фотосинтеза, а усиленное дыхание и слабый рост листовой поверхности - к резкому снижению продуктивности и, следовательно, урожайности хлопчатника (Закиров и др., 1976).

Выявлено так же, что суммарная интенсивность фотосинтеза у целого ряда растений хлопчатника достигает максимума в фазе плодоношения и составляет 2060 мг СО^/час, при этом на долю листьев главного стебля приходится 33% от суммарного фотосинтеза куста; листьев боковых ветвей - 55%; прицветников - 4%; плодовых органов -2,1%; черешков - 4,4% и коры - 1,5% (Пинхасов, 1978).

Суммарная интенсивность фотосинтеза на ранних этапах развития хлопчатника имеет слишком низкие показатели. По мере увеличения листовой поверхности к фазе плодоношения этот показатель достигает максимальных величин, причем его изменения положительно коррелируют с изменениями площади листьев (Пинхасов, 1981).

Как отмечает A.A. Ничипорович (1956), в большинстве случаев основная забота по повышению урожаев должна заключаться в том, чтобы обеспечить быстрое развитие в посевах возможно большей площади листьев и создавать наилучшие условия для фотосинтеза.

Проводя учеты в посевах хлопчатника разной степени загущенности, М.П. Медние (1955) получил результаты, которые показывают, что с увеличением густоты стояния хлопчатника увеличивалась суммарная площадь листьев, но уменьшалась чистая продуктивность их фотосинтеза. В итоге урожай хлопка-сьфца увеличивался только до такого загущения, когда площадь листьев достигала 20 тыс.м^/га, и уменьшался при дополнительном увеличении площади листьев. Причиной тому, вероятно, служили: I) ухудшение условий для фотосинтеза и уменьшение чистой продуктивности фотосинтеза; 2) ухудшение условий для образования и роста коробочек.

Каждый квадратный метр листовой поверхности усваивает в нормальном посеве за день обычно 12-25 г СО^ и за вычетом трат на дыхание образует 5-6-12 г веществ сухой массы урожая. Однако, показатели продуктивности фотосинтеза растений далеко не постоянны и сильно зависят от условий возделывания культуры (Ничипорович и др., 1961).

Изучение роста площади листовых пластинок в зависимости от объема плодородного слоя почвы в условиях Гиссарской долины показало, что в начальный период роста и развития хлопчатника темпы нарастания площади листьев очень малы (Асроров, 1971). В течение первых полутора месяцев образуется лишь от 2,6 до 7,1% площади листьев от максимальной величины. В конце первой декады июля (фаза бутонизации) рост листовой поверхности значительно ускоряется, достигая максимума в августе, причем увеличение объема плодородного слоя почвы способствует возрастанию площади листьев в 2 раза по сравнению с контролем. Увеличивая объем плодородного слоя почвы, можно при хорошей обеспеченности водой создавать посевы хлопчатника с достаточно высоким индексом листовой поверхности.

Примерно такая же закономерность была обнаружена при создании высокого фона удобрений, который способствовал увеличению общей площади листьев кукурузы на гектаре и повышению средней продуктивности фотосинтеза (Чирков, Мансуров, 1971).

Таким образом, ход роста и формирования площади листьев в посевах находится в строгой зависимости и взаимодействии с такими условиями, как уровень факторов минерального питания, уровень водоснабжения и количество доступной воды в почвах и, наконец, радиационный режим (Ничипорович, 1956).

В пластидах зеленого листа находится целый ряд очень важных пигментов, участвующих в процессе фотосинтеза: зеленые - хлорофил-лы и желтые - каротиноиды (каротины и ксантофиллы), содержащиеся в растениях в большинстве случаев в соотношении 3:1 (Починок, 1976; Насыров, Асроров, Пинхасов, 1977).

Из зеленых пигментов высших растений главным оптически деятельным компонентом является сине-зеленый хлорофилл "аЧС^Н^Ос^Мд мол. вес 893) и желто-зеленый хлорофилл "в" (С^Н^О^ДО^М^, мол.вес 907).

Хлорофилл представляет собой сложные эфиры хлорофиллина (СдзНздФ^АЦССООЮз» у которого водородный атом в одной карбонильной группе замещен остатком метилового спирта, а в другой - остатком непредельного одноатомного спирта-фитола ((^Н^дОН). Основной частью молекулы хлорофилла является тетранированное кольцо хлорина. Хлорофиллы "а" и "б" обладают характерными спектрами поглощения -в красной и синефиолетовой областях спектра. Поглощение в синих лучах является более сильным, чем в красных. Наблюдается небольшое смещение максимумов поглощения в зависимости от растворителя. Так, растворы хлорофилла "а" в этиловом эфире имеют максимумы при 660,0 и 427,5 нм, хлорофилла "б" при 642,5 и 452,5 нм, а в ацетоне соответственно при 662,0 и 420,0 нм и при 644,0 и 455,0 нм (Починок, 1976).

Ряд актуальных вопросов биосинтеза и метаболизма хлорофиллов в растении с определенным успехом решался в исследованиях, выполненных в лаборатории биофизики и изотопов АН БССР. Раскрыта природа различных форм протохлорофиллида и их превращение в хлорофиллид на пути к хлорофиллу "а", происхождение хлорофилла "б" из особого фонда молекулы хлорофилла "а", процесса обновления хлорофиллов, их поведение в метаболизме в связи с развитием и состоянием хлоропла-стов у однолетних и многолетних листьев, а так же влияние на пигментный аппарат полного затемнения высших растений и водорослей (Акулович, Раскин, 1971; Шлык, 1971; Гапоненко, 1971; Чайка, Савченко, 1971; Ходасевич, 1971; Шабельская, Гвардиян, 1971; Ляхно-вич, 1971).

Экспериментальные результаты по важнейшим вопросам биосинтеза хлорофиллов и состояния пигментного аппарата зеленых и зеленеющих растений получены в Институте фитобиологии АН БССР. В научных трудах института данные о кинетике превращений пигментов и их спектральных форм рассмотрены на основе единой концентрации о процессе образования хлорофиллов как результате деятельности центров их биосинтеза. Обобщаются итоги исследований метаболической гетерогенности фотосинтетических мембран (Акулович и др., 1975; Раскин и др., 1975; Шлык и др., 1975; Везецкий, Рудой, 1975; Савченко, Чайка, 1975; Шлык, 1975; Фрадкин и др., 1975; Власенок и др.,1975). Работы С.А. Михайловой, М.Т. Чайка, Е.Е. Мананкиной (1975) и Я.П.Ля-хновича (1975) по фракционированию фрагментов хлоропластов развивают современные представления о строении ламеллярной системы хлоропластов.

Хлопчатник характеризуется высоким содержанием хлорофилла в листьях. При оптимальных условиях выращивания его количество в листьях достигает 300-400 мг на 100 г сырого вещества (Гриненко, 1964). Следует отметить, что содержание пластидных пигментов в; листьях хлопчатника зависит от видовых и сортовых особенностей, а так же от условий выращивания.

При неблагоприятных условиях выращивания, например, при высокой засоленности почвы (Строганов, 1962) или одностороннем фосфорном питании (Бабаева, 1964), содержание хлорофилла у хлопчатника резко снижается, листья приобретают бледно- или желто-зеленую окраску, что отрицательно сказывается на урожайности хлопчатника.

Исследования различных по скороспелости сортов хлопчатника показали, что наибольшее количество хлорофилла содержат листья среднеспелого сорта 108-Ф, минимальное - скороспелого 1306-ДВ и среднее - позднеспелого сорта С-450-555. При сопоставлении содержания хлорофилла с фотосинтетической способностью листьев выявлено, что в условиях естественного освещения у скороспелого и среднеспелого сортов эти показатели связаны положительной зависимостью; у растений позднеспелых сортов такой закономерности не обнаружено (Ибрагимов, 1962).

Биосинтез хлорофилла в зеленом листе может изменяться в зависимости от условий минерального питания. Т.Н. Бабаева (1964), изучая действие различных элементов минерального питания на содержание хлорофилла у хлопчатника, установила их влияние как на общее содержание хлорофиллов маи и "б", так и на их соотношение. Условия минерального питания влияют на общее количество хлорофилла и соотношение хлорофиллов "а" и пб". Наибольшая концентрация хлорофилла найдена у растений, получивших азотно-фосфорное питание. У неудобренных и фосфорных вариантов с возрастом растений содержание хлорофилла заметно снижается.

В процессе развития хлопчатника наиболее заметно изменяется соединение хлорофиллов "а" и "б", количество этих пигментов нарастает от фазы семядольных листьев до бутонизации-цветения. К фазе плодоношения оно снижается. Количество желтых пигментов подвергается меньшим изменениям, максимум их достигает в фазе 4-5 настоящих листочков (Якубова, 1965).

Дефолианты оказывают существенное влияние на содержание пла-стидных пигментов в листьях хлопчатника. Под влиянием хлората магния, бутилкаптакса и бутифоса через 24 часа после обработки наблюдается некоторое повышение содержания хлорофиллов, зависящее от характера действия дефолиантов. Так, под воздействием дефолианта "жесткого" действия, т.е. хлората магния, содержание хлорофилла "а" остается на уровне контроля, а под воздействием бутифоса -препарата "мягкого "действия, увеличивается на 64,1% по сравнению с контролем. Бутилкаптакс занимает промежуточное положение. Через 48 часов после дефолиации содержание хлорофилла "а" в листьях, обработанных хлоратом магния, падает на 37,5%, бутилкаптаксом -остается на уровне контроля. Под влиянием бутифоса, наоборот, количество хлорофилла "а" увеличивается на 61,6%. В последующие дни через 72, 96 и 120 часов после обработки его количество стремительно падает, к моменту листопада - в 5-7 раз по сравнению с контролем (Имамалиев, 1969).

Совместное внесение микро- и макроудобрений повышает концентрацию хлорофилла в листьях хлопчатника (Аббасов, Исмайлов, 1972). В условиях недостаточного снабжения растений элементами минерального питания изменяется пигментный состав в листьях, прицветниках и створках коробочек. Увеличивается содержание хлорофилла "б" и каротиноидов (Лемаева, 1972/1973). По данным A.A. Ничипоровича (1956) и Н.П. Воскресенской (1965), эти пигменты поглощают, главным образом энергию синего света, что изменяется внутриклеточный режим.

Выявлено, что понижение температуры в зоне корней влияет на формирование фотосинтетического аппарата хлопчатника задерживает синтез хлорофилла, особенно в ранний период развития (Умаров и др., 1973).

В исследованиях Д.Т. Тухлиева (1973) еще раз подтвердилось, что содержание хлорофилла у растений более молодого возраста выше, чем у стареющих.

Согласно разработанных Ю.В. Ракитиным (i960) и развитым А.И. Имамалиевым (1969) теориям действия дефолиантов на растения, химические препараты, применяемые для предуборочного удаления листьев, приводят к глубоким физиологическим изменениям важнейших жизненных процессов, тождественным естественному старению.

На содержание хлорофиллов в листьях хлопчатника влияет и засоление почвы. Так, по данным М.Ибрагимова и P.A. Азимова (1975), засоление до фазы цветения снижает накопление хлорофиллов в листьях хлопчатника, а с фазы цветения увеличивает.

Возбудители вилта хлопчатника влияют на фотосинтетический аппарат и окислительный метаболизм хлопчатника. Под воздействием токсических метаболитов патогена начинается хлороз листьев, что свидетельствует о нарушении фотосинтетического аппарата растения-хозяина.

Имеются данные о том, что в процессе развития хлопчатника изменяется величина и характер оттока ассимилятов из листа. Отток ассимилятов в начале развития незначителен, с появлением репродуктивных органов он возрастает и максимальной величины достигает в период формирования коробочек, к концу вегетации снова понижаясь. В раннем периоде развития (5-6 листьев) преобладают ночные оттоки над дневными, а в период формирования коробочек - дневные над ночными, что связано, очевидно, с передвижением пластических веществ к энергично растущим органам - в первом случае к вегетативным, во втором - к репродуктивным (Лемаева, 1962).

Последовательное ознакомление с зарубежной литературой дало возможность констатировать тот факт, что в последние годы исследования в области фотосинтеза хлопчатника проводились в основном акцентируясь на влиянии внутренних и внешних факторов на продуктивность фотосинтеза. Определена зависимость фотосинтеза у хлопчатника от формы и толщины листа ( Baker, Myhre, 1969), влияние засухи на фотосинтез и рост хлопчатника ( Vieira da Silva, Jorge Brave, 1970), установлено действие осмотического потенциала питательного раствора на реакцию Хилла и фотосинтетическое фосфорирование хло-ропластов ( Vieira da Silva, Velkamp, 1970), изучена интенсивность фотосинтеза и ее увеличение у хлорофильного мутанта хлопчатника (Benedict»Kohel, 1970; Benedict et al., 1972). Определено влияние условий среды на морфогенез растений, установлены некоторые параметры фотосинтеза, дыхания и роста растений при моделировании роста и урожая хлопчатника ( Baker, Hesketh,Duncan,1972). Выявлено влияние содержания доступной влаги в почве на величину транспирационного коэффициента и содержание фотосинтетически активных пигментов ( el-Said, el-Mosallami, 1972). Имеются сведения о влиянии температуры на фотосинтез хлопчатника в контролируемых условиях ( Pownton,siatyer, 1972); влиянии баланса калия на передвижение продуктов фотосинтеза в растениях хлопчатника ( Ashley, Goodson, 1972); интенсивности света и ширины устьиц на продуктивность фотосинтеза ( Pasteraac,Wilson, 1973), на скорость и направление перемещения ассимилятов ( Xu De-wei, Zhon Qmng-gi, Zheng Za rong, 1981); водном дефиците умеренной продолжительности на продуктивность фотосинтеза ( Jons,1973); о значении фотосинтетической активности стенок коробочки и прицветников для формирования урожая ( Elmore, 1973). Некоторые исследования были направлены на изучение процесса выделения углекислоты и фотосинтеза у хлопчатника ( Harper et al.,I973), соотношений между фотосинтезом и устойчивостью устьиц листьев в диффузии и углекислого газа ( Nagarajaii, 1975). Доказано влияние интенсивности естественного освещения на рост и урожай ( Bhoti, Romanujam, 1975), внесения минеральных удобрений, режима и способа орошения на продуктивность фотосинтеза ( СаЪоЪа,Кагеу, 1975), влияние обмена воздуха в листьях и концентрации хлорофилла на отражение волн видимой части спектра листьями хлопчатника ( J.Rio Granus Val,I975), зависимость фотосинтетической продуктивности орошаемого хлопчатника от густоты посева и нормы внесенных удобрений (Николов, 1975), продуктивности фотосинтеза и активности угольной ангидразы от содержания цинка в питательной среде ( Ohki,I976). Изучены биохимический состав, структура и роль включений в хлоропластах листьев ( Ehom Thi, Vieira da Silva,1977), влияния различной степени водного дефицита на активность устьиц, интенсивность фотосинтеза ( Sckerson et al.,1977), погодных условий, расположение узлов, сортовых особенностей и ширины междурядий на скорость роста, продуктивность фотосинтеза ( Constable,Gleeson, 1977), режима орошения и сроков чеканки на содержание хлорофилла ( Seivaraj, 1979), элементов питания на фотосинтез И его продуктивность (Longstreth, Nobel, 1980;Longstreth und alle, 1980 б. и др.). В модельных опытах с хлопчатником изучена освщенность под пологом при рядковом размещении растений и свободном расположении их в рядке ( Mann et al. I960), сравнительно изучена фотосинтетическая активность у форм хлопчатника с обычной бамиевидной и сверхбамиевидной формы листьев при узкорядном посеве в разных частях полога листвы ( КегЪу et al., 1980).

Показано влияние формы и окраски листьев растений на сбор сухих веществ, урожай семян и волокна, интенсивность фотосинтеза, содержание хлорофилла и удельный вес листьев ( Karami, Weaver, 1980), определена продуктивность фотосинтеза, интенсивность дыхания и тран спирации у коробочек ( Constable,Rawson, 1980 б), влияние положения на растении, растяжения и возраста листьев на фотосинтез, транспи-рацию и эффективность использования влаги хлопчатником ( Constable, Rawson, 1980 а и др.).

Нуклеиновые кислоты были открыты около НО лет назад, однако основополагающие сведения о структуре и функциональной значимости этих биополимеров появились лишь 30-33 года назад.

Развитие молекулярной генетики и молкулярной биологии в последние годы ознаменовано крупнейшими успехами: расшифрован генетический код, открыты механизмы репликации ДНК и пути реализации генетической информации ДНК в специфической структуре белков; проведены работы по химическому синтезу гена и выделению отдельных генов из живых организмов и установлена их первичная структура.

Определенные успехи были достигнуты в изучении нуклеиновых кислот хлопчатника.

В последнее время в связи с выявлением ведущей роли НК в осуществлении важнейших биологических функций организмов, ведутся интенсивные исследования нуклеинового обмена у хлопчатника.

Гистохимические исследования динамики НК различных по скороспелости сортов хлопчатника на отдельных этапах онтогенеза, проведенные K.M. Малышевой (1965), показали значительное содержание РНК в протоплазме и ядрышке при дифференциации конуса нарастания, образовании первого настоящего листа и бутона, а так же общее увеличение концентрации РНК в клетках в этот период. С переходом от одного этапа органогенеза к другому непрерывно нарастает и количество ДНК. Максимальное накопление нуклеиновых кислот отмечено в формирующихся генеративных органах цветка. Интенсивный обмен РНК у скороспелого сорта автор связывает с более активным превращением белков и ускоренным развитием организма.

Изучая динамику образования нуклеиновых кислот при прорастании семян хлопчатника H.A. Соколова (1965) установила, что превращение РНК начинается на самой ранней стадии прорастания - при набухании семян, а ДНК - у наклюнувшихся семян. При прорастании содержание РНК в семядолях понижается, а в ростках повышается, а количество фосфорных соединений при увеличении содержания нуклеиновых кислот снижается.

Изменение содержания нуклеиновых кислот в листьях хлопчатника по мере их старения изучалось А.И. Имамалиевым и С.Г. Охотник (1967, 1969). Ими выявлено, что молодые листья содержат большее количество нуклеиновых кислот, чем старые; соотношение РНК и ДНК, характеризующее активность ростовых процессов, так же имеет наибольшую величину в верхних молодых листьях. По мере старения хлопкового листа в пиримидиновых основаниях РНК происходит относительное снижение процентного содержания уридиловой кислоты при соответствующем увеличении количества цитидиловой кислоты.

Литературные данные ряда авторов, касающиеся обмена нуклеиновых кислот хлопчатника, характерной возрастному состоянию растений и их органов были обобщены А.И. Имамалиевым и Р.К. Кобловым (1977). Показано, что изменения физиолого-биохимических процессов в ходе онтогенеза каждого органа и онтогенеза каждого организма в целом протекают по типу одновершинной кривой с восходящей и нисходящей ветвями, протяженность которых, а так же время наступления максимума для различных процессов не одинаковы. Наблюдаемые в процессе онтогенеза подъемы уровня отдельных физиологических процессов и их комплекса в отдельных органах и в целом растении определяются ходом жизненного цикла и влиянием внешней среды.

В литературе имеются сведения о взаимосвязи между водообеспе-ченностью хлопчатника и его нуклеиновым обменом.

При умеренной влажности почв (до 50% полевой влажности) в листьях хлопчатника увеличивалось содержание НК, при влажности 30% наблюдалась обратная картина. Различные формы азотных удобрений неодинаково влияют на динамику нуклеинового обмена (Самиев, Марфина, 1971).

Водный дефицит существенно влияет на накопление и внутриклеточное распределение рибонуклеиновых кислот в листьях хлопчатника ( Marin, Vieira da Silva, 1972).

Содержание нуклеиновых кислот изменяется под влиянием гербицида. У среднеспелых сортов хлопчатника количество НК снижается через 2 суток после обработки. Глубокие изменения в содержании НК отмечены на 10-14 дней после обработки гербицидами (Имамалиев, Кимсанбаев, Сайдалиева, 1975).

Изучена динамика НК в связи с опадением плодоэлементов хлопчатника (Имамалиев, Пак, 1973; Пушкарская, Ржевская, 1973; Пак, 1973 и др.). Количество НК превосходит в плодоорганах по сравнению с КРФ и ДНК. Наиболее высокое содержание РНК наблюдается в молодых завязях (5-7 дней), к 10 дням содержание РНК резко падает. ДНК в плодоорганах хлопчатника содержится намного меньше, чем РНК. ДНК и РНК к 10 дням стремительно снижается и с развитием завязей эта тенденция сохраняется. Наибольшее количество РНК содержится в завязях нижнего яруса. Они отличаются относительно низким содержанием КРФ и ДНК. В завязях верхних ярусов наряду с низким содержанием РНК значительно возрастает количество кислоторастворимых фосфорных соединений и ДНК (Имамалиев, Пак, 1973).

Таким образом, на основе рассмотренных вышеизложенных литературных данных можно констатировать, что динамика пластидных пигментов, нуклеиновых кислот, а так же интенсивность и продуктивность фотосинтеза и связанный с ним ряд биохимических и физиологических процессов являются интегральными величинами. Они могут быть изменены впоследствии различными внутренними и внешними факторами жизни. К одним из основных внешних факторов можно отнести агротехнику подготовки почвы и возделывания хлопчатника.

Возделывание хлопчатника на посевах по гребням и грядам является одним из наиболее перспективных агротехнических цриемов. Вследствие поделки гребней и гряд создаются водно-физические свойства почвы с лучшими показателями, и растения в таких условиях растут более интенсивно.

По данным Х.И. Рашидова и Н.Х. Худододова (1972), толщина корки на гребнях на 0,9 см была тоньше по сравнению с гладким полем. На гребнях почва прогревается лучше. До глубины 20 см разница в температуре на гребнях по сравнению с гладким полем составляет 0,4-1,3°С. Выгодно отличаются гребневые посевы и по развитию корневой системы хлопчатника - она при этом характеризуется большей мочковатостью. Преимущество было и по накоплению сухих веществ, периоды цветения, накоплению коробочек. Урожай повышается на 5,0 ц/га и более.

В исследованиях А.К. Кашкарова (1973) установлено, что под влиянием нагрева почвы на 2-3°С на гребнях по сравнению с гладким полем ускоряется появление всходов хлопчатника на 3-4 дня. При сохранении гребнистой поверхности поля в вегетацию созревание ускоряется еще на 3-4 дня. Урожай хлопка-сырца повышается на 2,9-4,5 ц/га исключительно за счет доморозного сырца. Повышение урожая является следствием улучшения водно-физических, биологических и агрохимических свойств почвы.

При нарезке борозд весной и поделке гребней хрупкие проростки сорняков ломаются и поле в начале вегетации бывает чистым. По гребнистому полю хлопчатника основная масса корней сосредотачивается на глубине 50-60 см и в полуметровом слое почвы имелось большое количество деятельных мелких корней. Эффективность гряд и гребней, поделанных с осени, в СоюзНИХИ оказалась выше, забег во всходах по гребням равнялся 6-7 дням, урожай хлопка повысился на 4,58,0 ц/га за счет доморозного сырца (Кашкаров, 1973).

0 положительных воздействиях, благоприятных для возделывания хлопчатника условиях, создаваемых на посевах по гребням и грядам, сообщается в работах С.Н. Рыжова, В.П. Кондратюка, Ю.А. Погосова (1971), А.К. Кашкарова и Т.З. Файзиева (1972, 1978, 1983), Т.З.Фай-зиева (1973, 1980), Х.Джуракулова, Х.Рашидова, З.Алиева (1973), Ю.А. Погосова (1975), Г.Умарова, Р.Авезова и Б.Касымова (1975), С.Н. Рыжова и Ю.А. Погосова (1976), В.П. Кондратюка и В.Махмудова (1976) Д.Н. Шампетова (1978), М.Умарова и др. (1978, 1979, 1981), К.Ш. Оразова (1979), Х.Икрамова, С.Амирсаидова (1979), В.П. Кондратюка, Ю.А. Погосова (1980), О.Бозорова (1980), Б.Джуракулова

1980, 1981), Ж.Икрамова и Э.Ф. Яковлевой (1980), Б.Каррыева (1980), Р.Курвантаева (1980), К.Оразова (1980), В.И. Румянцевой

1980), P.P. Авезова и др. (1980), А.Ч. Чарыева, K.M. Оразова

1981), М.Умарова и Ж.Икрамова (1981), А.Кашкарова и З.Мухитдиновой (1982) и др.

Особенно на обширном экспериментальном материале в монографии С.Н. Рыжова, В.П. Кондратюка и Ю.А. Погосова (1980) показываются преимущества возделывания хлопчатника по грядам и гребням. Представленный материал, его обсуждение и научное обоснование на основе литературных данных вне всякого сомнения подтверждают экономическую эффективность данной технологии и сделанных авторами выводов и рекомендаций.

Однако, отсутствуют данные по исследованиям в направлении физиологического и биохимического обоснования положительного воздействия создаваемых благоприятных условий водно-физических, биологических и других свойств почвы на гребнях и грядах на хлопчатнике. Поэтому представляет определенный теоретический и практический интерес изучение динамики пластидных пигментов и нуклеиновых кислот, интенсивности и продуктивности фотосинтеза, определяющих течение процессов роста и развития хлопчатника, его урожайности и качества сырца внутренних факторов растений.

Заключение Диссертация по теме "Агрофизика", Сайбердиев, Наби Алимович

ВЫВОДЫ

Экспериментальный материал, полученный в опытах 1980-1982 гг., и данные агрофизических, физиологических и биохимических исследований позволяют сделать следующие выводы:

1. Поделка гряд и гребней с осени значительно улучшает физические свойства почвы. Оптимальная плотность сложения пахотного слоя сохраняется длительный период вегетации в пределах 1,1-1,4 г/см3. Температура почвы на глубине 10 см бывает выше на 0,6-3,0°С. Создаются благоприятные условия для равномерного смачивания почвы в зоне залегания семян капилярным током воды снизу вверх.

2. Снижение плотности почвенной корки в 2-3 раза за счет благоприятной структуры поверхности гряд и гребней создает условия для появления дружных всходов и исключает пересевы хлопчатника.

3. Благоприятное сложение пахотного слоя почвы на грядах и гребнях служит хорошей базой для мощного развития корневой системы хлопчатника. Корневая система хлопчатника на грядах и гребнях во всех фазах развития бывает мощнее, имеет большую сухую массу, чем у хлопчатника на гладком поле. Сухая масса корней в фазе 3-4 настоящих листочков на гребнях была равна 2,31, а на гладком поле -1,67 г.

4. Оптимальное сложение пахотного слоя почвы, более высокая порозность, воздухообмен, воздухопроницаемость на грядах и гребнях создали благоприятные условия для более интенсивной микробиологической деятельности почвы. Нитрификаторов увеличилось в 8-10 раз, а образование нитратов азота - в 3-4 раза.

5. На фоне гребней вследствие благоприятных водно-физических условий почвы, лучшим обеспечением солнечной радиации значительно повышается всхожесть семян хлопчатника заметно улучшаются показатели роста и развития растений. В итоге более оптимальной густоты стояния, обеспеченной благодаря севу, произведенному по гребням, сравнительно лучшим плодонакоплением хлопчатника обеспечивается > получение высокой прибавки урожая хлопка-сырца (на грядах 8,4, а на гребнях 5,1 ц/га), чем по гладкому полю.

6. На посевах по гребням хлопчатник более интенсивно образует листовую поверхность. Площадь листовой пластинки хлопчатника на посевах по гребням в фазе массового цветения достигает максимальных величин (около 45 тыс.м^ на I га) при нормальной густоте стояния (в пределах 100 тыс. растений на I га) для данного сорта, что является оптимальной в условиях орошаемого хлопководства Средней Азии. В формировании листовой поверхности хлопчатника на посевах по грядам и гребням наблюдается опережение в образовании площади листовой поверхности по сравнению с посевами по гладкому полю от 2,5 до 6,5 тыс.м^ на I га.

7. Образование и динамика хлорофиллов в листьях хлопчатника на посевах по грядам и гребням имеют значительное преимущество в сравнении с растениями на посевах по гладкому полю. Концентрация хлорофиллов, особенно хлорофилла "а" в листьях хлопчатника на посевах по гребням в фазу семядольных листьев на 4,0-4,6%, а в фазу бутонизации на 5,6-6,2% больше, чем на гладком поле, что свидетельствует о возможности повышения коэффициента использования света хлопчатником на посевах по гребням и грядам за счет благоприятных водно-физических свойств почвы и более интенсивного обеспечения хлопчатника водой и элементами питания, более развитой корневой системой.

8. Интенсивность, дневной ход и сезонная динамика фотосинтеза хлопчатника так же свидетельствуют в пользу посевов по грядам и гребням. Значительное улучшение показателей интенсивности отражалось на динамике чистой продуктивности хлопчатника. Разница в чистой продуктивности хлопчатника, выращенного на посевах по гребням и по гладкому полю, в разные периоды онтогенеза растений составила 1,5-4,2 г на I м^в сутки. Этому способствовало оптимальное сложение гряд и гребней и более лучшая обеспеченность растений элементами питания и водой.

9. Динамика нуклеиновых кислот в листьях хлопчатника не оставляет каких-либо сомнений в значительном положительном влиянии благоприятных условий, создаваемых технологией поделки гряд и гребней с осени, на фотосинтетические процессы растений. Концентрацией и динамикой ДНК и РНК в листьях хлопчатника по фазам его развития можно объяснить опережение в росте, развитии хлопчатника, образованию к концу вегетации на 1,0-1,4 шт. больше коробочек и повышению урожая хлопка-сырца на посевах по гребням на 5,1 ц/га.

10. Значительное улучшение фотосинтетической деятельности хлопчатника, положительные изменения в обмене нуклеиновых кислот в листьях хлопчатника на посевах по гребням отчетливо показывают, что повышение урожайности может быть достигнуто только при создании оптимальных условий для осуществления всех физиологических функций и дают основание подчеркнуть, что с усовершенствованием агротехники возделывания хлопчатника и т.п. представляется возможность наиболее полнее использовать реализации потенций, заложенных в семени, энергию солнца и т.д.

11. Возделывание хлопчатника по гребням и грядам требует повышения трудовых затрат на 48,8 чел/час больше, чем на гладком поле, что вызвано уборкой дополнительного урожая 5,1 ц/га. Однако, прибавка урожая на посевах по гребням обеспечила чистый доход

431,0 рубль на один гектар, а на посевах по гладкому полю -136,8 рублей на один гектар.

Рентабельность производства так же была значительно выше на посевах по гребням и составила 123,8%, что на 16% больше, чем на посевах по гладкому полю.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. На незасоленных и слабозасоленных почвах сероземного типа со слабым уклоном на четвертый и последующие годы после распашки люцерников возделывать хлопчатник по гребням.

Достоверная прибавка урожая при возделывании хлопчатника по гребням в зависимости от условий года составляет 4,1-5,1 ц/га.

Экономическая эффективность от возделывания хлопчатника по гребням составляет 431,5 рублей с одного гектара, а рентабельность-123,8%.

2. Лучшим сроком поделки гребней является осень (ноябрь -первая половина декабря). Высота гребней - 25-28 см.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Сайбердиев, Наби Алимович, Ташкент

1."Основные направления экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года". Доклад Председателя Совета Министров СССР товарища H.A. Тихонова на ХХУ1 съезде Коммунистической партии Советского Союза.

2. Аббасов М.М., Исмайлов A.A. Влияние различных факторов на биохимические процессы в листьях хлопчатника. Труды Азербайджанского НИИ хлопководства. 1972, вып. 65, с.150-153, на азер. яз.

3. Авезов P.P. и др. Эффект гребнепрофилирующего выращивания хлопчатника. Сб. научных трудов CAO ВАСХНИЛ, 1980, вып. 8, с.3-10.

4. Агапов А.И. Грядковая культура хлопчатника. "Советская агрохимия", 1949, № 6.

5. Акулович Н.К., Раскин В.И. Формирование протохлорфиллголохрома в этиолированных листьях и его превращение в хлорофилл-голохром. Проблемы биосинтеза хлорофиллов. Изд-во "Наука и техника", Минск, 1971, с. 5-52.

6. Асроров К.А. Коэффициент использования света посевом хлопчатника в зависимости от объема плодородного слоя почвы. В кн.^ "Фотосинтез и использование солнечной энергии". М. Л., изд-во АН СССР, 1971, с.39-44.

7. Асроров К.А. Сравнительное изучение фотосинтетической деятельности и продуктивности хлопчатника, кукурузы и сорго. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Душанбе, 1974.

8. Атаманюк А.К. Агрономическое значение плотности почв. Сб. "Вопросы исследования и использования почв Молдавии". Кишинев, 1964, с.78-88.

9. Атаманюк А.К. Оптимальная плотность пахотного слоя черноземныхпочв Молдавии для зерновых культур. В кн. "Теоретические вопросы обработки почв", вып. I, Л., 1968, с.157-162.

10. Афендулов К.П., Лантухова А.И. Удобрение под планируемый урожай. М., "Колос", 1973, с.240.

11. Бабаева Т.Н. Фотосинтез хлопчатника в зависимости от условийминерального питания. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Душанбе, АН Тадж.ССР, 1964, с.18.

12. Балябо Н.К. Повышение плодородия почв орошаемой хлопковой зоны

13. СССР. М., Сельхозгиз, 1954, с.234-258.

14. Барьетас П.К. Филушкина Л.В. Обмен нуклеиновых кислот в плодоорганах хлопчатника под влиянием дефолиантов. В кн. "Физиология и биохимия хлопчатника", йзд-во "ФАН" Узбекской ССР, Ташкент, 1972, с.137-140.

15. Бахтин П.У. Динамика физико-механических свойств почвы в связис вопросами их обработки. Труды Почвенного института им.17.18,19,20,21,22,23