Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Реакция новых сортов риса на уровень фосфорного питания

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Ладатко, Валерий Александрович, Краснодар

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ РИСА

На правах рукописи

ЛАДАТКО Валерий Александрович

РЕАКЦИЯ НОВЫХ СОРТОВ РИСА НА УРОВЕНЬ ФОСФОРНОГО ПИТАНИЯ

05.01,09 - Растениеводство

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

научный руководитель: доктор биологических наук, профессор воробьев н, в.

Краснодар -

1999

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ ............................................ 4

О Б 3 О Р ЛИ Т ЕРА Т У Р Ы 1. ОСОБЕННОСТИ БИОЛОГИИ РИСА И ВЛИЯНИЕ ФОСФОРА НА ЕГО РОСТ, РАЗВИТИЕ. УРОЖАИ ЗЕРНА И ПОСЕВНЫЕ КАЧЕСТВА СЕМЯН...................................... 7

1.1. Биология риса.................................. 7

1.2, Особенности превращения фосфорсодержащих

вешеств в почвах рисовых полей ................. 9

1. 3, Роль ФосФора в метаболизме растений риса ....... 13

1,4, отзывчивость риса на фосфорные удобрения ....... 20

1. ь. Реакция сортов риса на уровень фосфорного

питания........................................ 27

1. ь. влияние фосфора на посевные качества семян ..... за ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Е. УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИИ .............. 37

2.1, Почвенно-климатические условия................. 37

2. г. Характеристика исследуемых сортов.....,,,.,,.,, 40

г, з, методика проведения вегетационных опытов

и лабораторных исследований..........,,,.....,. 43

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ.................................48

3. 1.' Влияние уровня и сочетания HPK на накопление

сухого вещества растениями разных сортов риса .. 48

3.2, Поглощение азота и ФосФора растениями риса в зависимости от доз и сочетания этих

элементов в питательной среде.................. 70

3.3, Влияние доз ФосФора и соотношений ы;Р:К на накопление и реутилизацию углеводов

сортами риса................................... 9Ь

3.4, влияние доз фосфоря и соотношений м; ^: к на

урожай зерна и его структуру ................... юь

3. Ь. влияние доз фосфора и соотношений м;г: к на

посевные качества семян........................................119

ВЫВОДЫ..........................................................125

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ . ...............................127

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.............. ...........128

ПРИЛОЖЕНИЕ.........................................................................158

- 4 -ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Рис является основной культурой орошаемого земледелия и возделывается во многих странах мира, в Российской Федерации плошади под ним составляют около 150 тыс. га. Потребность населения нашей страны в рисовой крупе собственного производства полностью не удовлетворяется, чем и вызвана необходимость расширения производства зерна этой культуры. Решение этой задачи в значительной степени зависит от создания и широкого распространения новых высокопродуктивных сортов риса интенсивного типа и совершенствования технологии их выращивания. Эти проблемы успешно могут быть решены на базе современных знаний генетики, Физиологии, агрохимии.

одним из показателей интенсивности сорта является его высокая отзывчивость на азотное удобрение, которая в значительной степени зависит от его сбалансированности с другими элементами питания, в частности с фосфором, фосфор входит в состав таких жизненно необходимых структур растений как: нуклеотиды, нуклеиновые кислоты, нуклеопротеиды, сахароФос-Фаты, Фитин, ФосФолипиды и др. и участвует в важнейших процессах обмена веществ, при его недостатке в почве резко снижается урожайность растений.

Отзывчивостью сортов риса на уровень фосфорного питания занимались ряд исследователей, однако надо признать, что сортовая специфика фосфорного питания изучена недостаточно. Это не позволяет разрабатывать наиболее рациональную систему применения фосфорных удобрений, а отсюда и реализовать потенциальную продуктивность сорта в производстве,

в литературе имеются сведения о разной отзывчивости

сортов других культур на уровень фосфорного питания, что позволяет предполагать о ее наличии и у сортов риса,

одной из причин недостаточной изученности сортовой специфики фосфорного питания риса являются сложности в проведении опытов с фосфором, очень трудно подобрать образцы одной почвенной разности с различным, особенно минимальным, содержанием фосфора, а без этого невозможно разработать почвенную и растительную диагностику фосфорного питания риса, являющихся важными элементами совершенствования системы применения фосфорных удобрений под посевы этой культуры,

в связи с этим, наиболее приемлемым в изучении реакции сортов на уровень фосфорного питания и при его диагностике является использование песчано-почвенной смеси, в которой с помошью удобрений можно создавать разные уровни обеспеченности растений фосфором.

Цель и задачи исследований. Целью настоящих исследований было изучение реакции сортов риса Спальчик, Павловский, Регул на уровень фосфорного питания, в связи с совершенствованием агротехники их вырашивания.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи :

- изучить особенности роста, развития и Фотосинтетической деятельности растений у исследуемых сортов в зависимости от уровня обеспеченности их фосфором на разных Фонах других элементов питания;

- установить динамику содержания азота, фосфора и их отношения в органах растений;

- определить уровень накопления углеводов в стебле и степень их реутилизации в период налива зерновок;

- выявить степень отзывчивости сортов на Фосфор и coot-

ношение его с азотом, оцениваемую по величине урожая зерна и элементам его структуры.

Научная новизна работы, В диссертационной работе впервые показана разная реакция районированных сортов спальчик, Павловский, Регул на уровень фосфорного питания, а также соотношение 1:Р в питательной среде. Установлены концентрации азота, фосфора и их отношение в корнях и листьях, характеризующие реакцию сортов на недостаток и различную степень обеспеченности риса фосфором, Показан уровень содержания углеводов в стеблях в Фазу цветения в зависимости от содержания фосфора в питательной среде.

практическая значимость работы. Установление разной реакции районированных сортов на обеспеченность растений фосфором имеет важное практическое значение для совершенствования сортовой агротехники их вырашивания, уточнения биологических паспортов сортов, и при разработке новых методов оценки Форм риса на продуктивность и отзывчивость на фосфор. Данные по содержанию фосфора и его отношению с азотом в листьях в Фазу кущения могут быть использованы для проведения диагностики фосфорного питания растений,

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научно-практической конференции ВНИИ риса, посвященной 65-летию со дня рождения академика РАСХН Евгения Павловича Алешина (Краснодар,1996), второй краевой школе-семинаре молодых ученых "Научное обеспечение сельскохозяйственного производства" (Краснодар,1997), Первой городской научно-практической конференции молодых ученых "Интеллект молодых - родному городу" (Краснодар,1998).

Публикации, По материалам диссертации опубликовано шесть печатных работ.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Í. ОСОБЕННОСТИ БИОЛОГИИ РИСА И ВЛИЯНИЕ ФОСФОРА НА ЕГО РОСТ. РАЗВИТИЕ.

УРОЖАИ ЗЕРНА И ПОСЕВНЫЕ КАЧЕСТВА СЕМЯН

1,1 Биология риса

Рис посевной (Oryza sativa L. ) - однолетнее растение с прямостоящим стеблем и жесткими листьями. Стебель - полая соломина, разделенная утолщениями - узлами на междоузлия. К его узлам нижней частью влагалища прикрепляются листья. Количество междоузлий у разных сортов неодинаковое. Прочность стебля зависит от толщины стенок соломины, тесно связанной с его длиной (Джулай А. П. и др., 1980),

Лист риса состоит из листового влагалища, охватывающего междоузлие и листовой пластинки, На границе перехода влагалища в пластинку расположено кожистое образование - лигула (язычок), обеспечивающая плотное прилегание влагалища к междоузлию, что препятствует проникновению внутрь влагалища воды, микроорганизмов и т. д.

в состав листьев входят: покровная ткань (эпидерма), ассимилирующая ткань (хлоренхима), механическая и проводящие ткани. Ткани листового влагалища сходны с тканями листовой пластинки, однако имеются и существенные различия, главной особенностью листовых влагалищ является мощное развитие воздухоносной ткани - аэренхимы, связанной с одной стороны через межклетники паренхимы с воздушными полостями устьиц, а с другой - аэренхимой сердцевины соломины (Алешин Е, п. , Алешин Н. Е. , 1993). Корневую систему у риса изучали многие

- а -

исследователи и по этому вопросу накоплен большой материал (Алешин Е. П. . сметанин А. П, , 1965; Величко Е, Б, , Шумакова К. П. , 1972; Грист Д. , 1979; Алешин Е, П, , Алешин Н. Е. , 1993). согласно этих исследований корневая система у риса начинает развиваться с момента прорастания зерновки и называется она зародышевой. В начале образуется главный зародышевый корень, который после отмирания колеоптиля усиленно растет и ветвится, образуя боковые придаточные корни первичной корневой системы, играющей важную роль в корневом питании риса вплоть до кущения, когда ее роль становится практически незаменимой (Алешин Е. п. , сметанин А, п. , 1965). с началом кущения активно развивается вторичная корневая система риса, причем ее придаточные корни возникают ярусами, соответственно развитию очередного листа, она вскоре берет на себя все функции корневого питания растения.

в зависимости от режима орошения риса Формируется корневая система болотного или суходольного типов, характерной особенностью корневой системы первого типа является мощное развитие воздухоносной ткани - аэренхимы и почти полное отсутствие корневых волосков.

в хорошо аэрируемой увлажненной почве у риса Формируется корневая система суходольного типа с зачатками аэренхимы и с развитием большого количества корневых волосков.

Рассмотренные особенности в строении корневой системы и определяют рис как растение - гигрофит, оптимальным водным режимом для которого является затопленное поле.

соцветие у риса - метелка, по главной оси которой расположены веточки, несущие одноцветковые колоски, каждый цветок риса имеет шесть тычинок и пестик, с двумя перистыми рыльцами, завязь у риса немного вытянутая с одной семяпоч-

кой. Рис самоопылитель, однако возможно и перекрестное опыление, последнее, однако, не превышает \'А (Джулай а, п. и др. , 1980),

Плод риса - зерновка, заключенная в цветковые чешуи. V риса выделяют следующие Фенологические Фазы вегетации: прорастание, всходы, кущение, трубкование, выметывание-цветение и созревание. Первые три ФеноФазы относятся к вегетативному периоду, вторые четыре ФеноФазы образуют генеративный период.

Рис относится к числу наиболее отзывчивых на удобрение культур, что обусловливается оптимальным водным режимом для растений в течение всех Фаз вегетации, складывающегося на затопленном рисовом поле; высокой активностью Фотосинтетических и других метаболических систем, функционирующих при сравнительно высоких температурах и высокой освещенности (Добрунов Л. Г. , Серсенбаев Б, А. , 1974; Алешин Е. П. , Алешин Н. Е. , 1997).

1.2. Особенности превращения фосфорсодержащих веществ в почвах рисовых полей

фосфор в почвах содержится в виде минеральных и органических соединений. Как правило, преобладают минеральные фосфаты. в почве они представлены солями кальция, железа и алюминия, ФосФорорганические соединения в почвах представлены теми же Формами, что и в растениях: Фитином, Фитатами, нуклеиновыми кислотами, ФосФолипидами и гексофосфатами (Бабье-ва и. п. , зенова Г. М., 1989).

Основными источниками фосфора для питания растений слу-

жат соли ортоФосФорной кислоты, Пирофоефаты и метаФосФаты так же могут использоваться сельскохозяйственными растениями скореньков д. А, ,1980), о содержании различных форм фосфора в почве и их доступности растениям дает представление определение его группового состава по методу чирикова. Наиболее доступными для растений считаются фосфаты I и II групп, которых в почве очень мало, всего 2-4-х валовых запасов фосфора. фосфаты I (фосфаты одновалентных катионов, кислые фосфаты кальция и магния), в почве рисовых полей находятся в небольших количествах - 5-ю мг/кг (ГольФанд Б. и, , 1963), в затопленной почве они быстро ретроградируют и переходят в фосфаты других групп, фосфаты II (основные фосфаты кальция, магния и частично железа и алюминия) до затопления чека находятся в почве в пределах 80-90 мг/кг, а к концу вегетации количество их сокращается до 18-19 мг/кг, фосфаты Iii группы составляют 27-46И обшего фосфора, В эту Форму переходят все легкорастворимые фосфаты удобрений, а так же ФосФаты, высвобождающиеся из валовых запасов при растворении в затопленной почве, органические ФосФаты IV группы составляют 1/3 валовых запасов и при минерализации органического вещества служат источником пополнения доступных для растений Форм ФосФора, восстановленно-растворимые ФосФаты относятся к V группе (Алешин Е. П, и др. , 1973).

Р. А. Чирикова (1968) обнаружила, что в почве в зависимости от окислительно-восстановительных условий устанавливается динамическое равновесие между соединениями фосфатов II и III групп. Это равновесие сдвигается в сторону образования фосфатов II группы при преобладании восстановительных процессов и в сторону образования фосфатов III группы при преобладании окислительных, В затопленной почве ФосФаты III

группы способны к обмену фосфорными ионами, после сброса во-

I

ды идет обратный процесс, поэтому высеваемые после риса культуры часто испытывают острый недостаток в фосфорном питании.

Однако Форма фосфорных соединений сама по себе еше не определяет степень их усвояемости растениями. Доступность зависит прежде всего от их Физико-химического поглощения почвой, интенсивность которого определяется механическим составом почвы, ее температурой и влажностью, количеством гумуса и величиной рн (Кореньков Д. А, и др., 1982; иванов А, Л. , Шахаджахан М. , 1992; Хачатрян с. М. и др., 1984; 31пе11 в. р, ег а1. , 1991),

фосфор не обладает способностью к миграции, если не связан с гуминовой кислотой, однако в случае образования ор-ганометаллоФосФатных комплексов мобильность его увеличивается, Различия в мобильности ФосФора в почвах А. ю. Кудеярова (1991) связывает с содержанием в них органического вещества, На трансформацию ФосФора сильное влияние оказывает температура и влажность почвы. По данным л. А, Шамрая (1984), увеличение температуры положительно влияет на активизацию А1 -Р и снижает количество органоФосФатов, а лучшее увлажнение способствует гидролизу монокальцийфосФатов в дикальцийФосФаты. Как показали исследования Б. А. Неунылова (1961), н, Б. На-тальина (1973), и. Е, криволапова и др. (1986), накопление в почве подвижных фосфатов усиливается под влиянием восстановительных процессов в избыточно увлажненной или залитой почве. Увеличение подвижности ФосФора в условиях затопления А. X. Шеуджен, С. А. Рябцова и Е.П.Алешин (1991) связывают с переходом окисного железа в закисное, после сброса воды, по мере высыхания почвы, происходит обратный процесс; быстрое

нарастание окислительных процессов и"переход закисного железа в окисное (Баженов H.H., Рубцова и. г. , 1971; логвина Т. Б, , Рябчова с. А, , 1991),

динамика фосфора в почвах рисовых полей обусловлена целым рядом причин как биологического, так и чисто химического характера. Она зависит от величины электрического потенциала (Eh), который определяется, с одной стороны, рн почвенного раствора, а с другой- соотношением в почве окисно-закисных Форм железа, подвижность которого находится в зависимости как от продолжения затопления, так и от Фазы вегетации риса (Алешин Е. п. , сметанин A.n., 1965). в условиях анаэробиозиса отмечается значительное увеличение подвижности фосфора почвы и удобрений, В почвах с кислой реакцией среды в восстановленных условиях происходит возрастание подвижности этого элемента из-за перехода слаборастворимых фосфатов окисного железа в более растворимые ФосФаты закисного железа,

в щелочных и карбонатных почвах фосфаты представлены в основном солями кальция, подвижность фосфора в данном случае возрастает в результате накопления в почвах при затоплении углекислоты, в присутствии которой растворимость основных ФосФатов увеличивается, образование в анаэробных условиях низкомолекулярных органических кислот также способствует увеличению количества подвижных ФосФатов (Николаева с, А., майнашева г.и., 1976).

Благоприятные условия фосфорного питания риса, складывающиеся в затопленной почве, связаны не только с развитием в ней восстановительных процессов (отсюда и с накоплением подвижных ФосФатов), но и с особенностями морфологии и анатомии корней риса, с наличием в них особой воздухоносной ткани - аэренхимы, благодаря которой в ризосферу корней вы-

деляется кислород и создается окисленная зона, наличие таких зон вызывает миграцию подвижных фосфатов из восстановленной почвы в ризосферу корней (Неунылов Б, А. . 1951) и таким обра-

I

зом происходит постоянное пополнение ее фосфором, потребляемым растениями.

С, А, Рябцова с соавтор