Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ АГРОТЕХНИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ НА ФОТОСИНТЕЗ, ДЫХАНИЕ И УРОЖАЙ КАРТОФЕЛЯ

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ АГРОТЕХНИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ НА ФОТОСИНТЕЗ, ДЫХАНИЕ И УРОЖАЙ КАРТОФЕЛЯ"

Л'ЯШ

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ мменк К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи

Грачик Хачнковнч НАЗАРЯН

ВЛИЯНИЕ АГРОТЕХНИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ НА ФОТОСИНТЕЗ, ДЫХАНИЕ И УРОЖАИ КАРТОФЕЛЯ

(Специальность 06.01.09 — растениеводство)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА —1979

Работа выполнена на кафедре растениеводства Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Научный руководитель — академик ВАСХНИЛ, доктор сельскохозяйственных наук профессор И. С. Шатилов.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук Б, А. Писарев, кандидат сельскохозяйственных наук И. П. Тнктониди,

Ведущее предприятие — Московское отделение ВИР имени Н.И.Вавилова.

Защита диссертации состоится * г-А »0«*&бря 1979 г. в

/У** „

« час. на заседании Специализированного совета

Д-120.35.04 {06.01.at; 06.01.05; 06.01.09) при Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Адрес: 127550, Москва. И-550, Тимирязевская-ул., 49. Сектор защиты диссертаций ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан

Ученый секретарь Специализированного совета

доктор биологических наук

л /

. О

' Е. Е. Крастина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

*

Актуальность работы. Аграрная политика на современном этапе, как неотъемлемая составная часть общего политического курса партии» нацелена на создание высокоразвитого сельского хозяйства, отвечающего потребностям.коммунистического строительства.

Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР по дальнейшему развитию Нечерноземной зоны РСФСР предусмотрено довести к 1980 году произвдоство картофеля до 35,3 млн. тонн. Обеспечение производства такого объема продукции станет возможным при оптимизации фотосинтетической деятельности растений в посевах и создании высокопродуктивных систем, которые могли бы обеспечить наиболее высокие коэффициенты использования энергии солнечной радиации на фотосинтез и формирование урожаев (Нйшпорович, 1955, 1956; Шатилов, 1972, 1975, 1978; Гончарик, 1970; Вечер и др., 1973; Иа(1тег, 1977; БаеМ, 1960 и другие).

Отечественная и мировая сельскохозяйственная наука разработала многие вопросы фотосинтетической деятельности растений в посевах, которые используются в агрономических исследованиях и сельскохозяйственной практике. Однако в современных условиях интенсивного земледелия необходимо разработать количественную теорию фотосинтетической деятельности посевов, так как дальнейшая разработка теории высоких урожаев требует наличия данных такого порядка.

Б настоящее время имеется мало экспериментальных исследований^ в которых с помощью автоматических установок изучалась фотосинтетическая деятельность посевов кар* тофеля. Применение автоматических установок с оптико-акустическим инфракрасным газоанализатором позволяет контролировать формирование урожая, устанавливая эффективность и целесообразность агротехнических приемов, своевременно регистрируя отклонения фотосинтеза и дыхания от оптимального хода.

Несомненно, что дальнейшее развитие и углубление исследований в этой области являются неотложной; и важной задачей для сельскохозяйственной науки и практики.

Цель и задачи исследований. В задачу наших исследований входило определение параметров для разработки комплекса приемов, направленных на получение запрограммированных урожаев, а также изучение особенностей хода формирования урожая картофеля в зависимости от основных агротехнических приемов (минеральное питание, водный режим, густота стояния).

Программой экспериментальной работы также предусматривалось:

1. Выяснение возможности использования интенсивности видимого фотосинтеза в качестве критерия для диагностики и контроля водного дефицита картофеля, в полевых условиях.

2. Изучение динамики интенсивности дыхания подземных органов картофеля в полевых условиях.

Научная : новизна. Выявлена возможность использования, интенсивности видимого фотосинтеза как наиболее надежного критерия для ранней-диагностики водного'дефицита картофеля в полевых условиях.

Установлено, что при влажности почвы пахотного слоя 12—15% или 50—60% от наименьшей полевой влагоемкости наблюдается глубокая и продолжительная депрессия фотосинтеза, при которой дыхание преобладает над фотосинтезом в 1,2—2,4 раза.

Для более детального выяснения баланса поглощения и выделения углекислоты растением картофеля впервые в полевых условиях на:протяжении всего вегетационного периода изучалось дыхание подземных органов'картофеля (материнский клубень, молодой клубень, корни, столоны).

Практическое значение результатов. Полученные данные позволяют рекомендовать производству новую методику диагностики и контроля водного дефицита картофеля в полевых условиях с помощью автоматических газометрических установок.

Экспериментально показано, что предложенная, методика представляет большую практическую ценность для установления точных и своевременных сроков полива, что позволяет поддерживать дневной'ход фотосинтеза на уровне, близком к оптимальному. Для получения высоких и заранее рассчитанных урожаев картофеля сорта Лорх следует учитывать не только водный и пищевой режимы, но и величину фотосинтетического потенциала посева.

Для получения биолгических урожаев клубней (350 ц/га) размеры фотосинтетического потенциала посевов картофеля должны составлять не менее 1,07—1,50 млн. ма/дней/га.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на совещании кафедры растениеводства ТСХА в 1979 г.

. Публикация. По материалам диссертации опубликованы 3 журнальных статьи.

Объема работы.- Диссертация изложена на 175 страницах машинописного текста,, включает 24 таблицы, 17 рисунков, 33 приложения. Состоит из введения, 6 глав к выводов. Список использованной литературы, включает 245 наименований, в том числе 63 на иностранных языках.

Место,-условия и методы проведения исследований

Исследования проводились в 1976—1978 гг. в полевых стационарных опытах в отделе растениеводства экспериментальной базы учебно-опытного хозяйства «Михайловское» Подольского района Московской области. Исследования проводились параллельно на двух вариантах:

1. Вариант без удобрений-(контроль).

2. Вариант с расчетными дозами удобрений на получение 350 ц/га клубней.

Почва опытного участка дерново-слабоподзолистая средне-суглинистая. Глубина пахотного горизонта 18—20 см, рН солевой вытяжки 5,7—6,0. Содержание легко пиролизу ем ого азота 5,4 м г на 100 г почвы, подвижных Р2О3— 7,6, КаО —

12,7;

Агротехника общепринятая для Нечерноземной зоны. Норма посадки 3,5—4,0 т/га, густота бО тыс. раст./га. Ежегодные нормы внесения удобрении: в варианте с расчетнымидозами удобрений рассчитывали с учетом выноса основных элементов минерального питания с планируемым урожаем и эффективного плодородия почвы (Шатилов и др., 1978), В среднем-за годы опыта вносили ^шРиКц» кг/га и 35 т/га навоза.

Наблюдения за ростом и развитием, густотой стояния растений проводили по,общепринятой методике; площадь листьев, находящихся в ассимиляционной камере, измеряли полярным планиметром. Ассимилирующую поверхность стебля и черешка вычисляли по формуле усеченного конуса (Кума-ков,. 1968). ФСП (фотосннтетический потенциал) листовой поверхности посадок картофеля определяли по общепринятой методике (Ннчипорович, 1955). Чистую продуктивность фотосинтеза— по формуле Кидда, Веста и Бриггса. Формирование урожая определяли по фазам развития, начиная с фазы всходов,— через каждые 15 дней. Приход фотосинтетической активной радиации (кал.смЧас1) регистрировали фитопера-нометром Козырева с автоматической записью на многоканальный самописец ЭПП-09. Приход интегральной радиации (кал.см^мин,1) с большой точностью регистрировали пиранометром Янншевского с записью на одноканальный самописец Эпп-09МЗ.

Исследование по фотосинтезу и дыханию растений выполнено с помощью автоматических установок, созданных на кафедре растениеводства ТСХЛ (Мал офеев,'Шатилов и др., 1970). Основными приборами, анализирующими содержание СОа в токе воздуха, являлись оптнко-акустнческне инфракрасные газоанализаторы ГИП 10 МБЗ. Прибор калиброван на

0.005% С02 по объему. Точность установки ±10%. Установки работали по дифференциальной схеме.

В качестве экспозиционных камер применялись камеры из кварцевого стекла, которые пропускают ультрафиолетовые лучи на 90—95% (Шатилов, Полетаев, 1065). Определение интенсивности газообмена (по СОг) проводили в 5 сроков; I — всходы, И — бутонизация, III — цветение, IV—после цветения 15 дней, V — после цветения 30 дней. Средние показатели газообмена каждого органа не отделяемого от растения на любой срок определения рассчитывали по 2—3 суточным наблюдениям. Суточная динамика процессов по каждому органу складывались из 48 наблюдений. Суммарную' интенсивность ночного и темнового выделения углекислоты для каждого органа рассчитывали суммированием среднечасовых ин-тенсивностей фотосинтеза или дыхания за дневное или ночное время. Видимый фотосинтез выражался в мг СОг дм~а сутки-1, темповое дыхание в мг СОг дм2.день-', ночное — в мг СОг.дмг ночь"1.

Интенсивность дыхания подземных органов картофеля выражали в мг СОа.Г.сухого вещества.день"1. Количество СОг, поглощенное ассимилирующей поверхностью органа, приходящееся на 1 м3 поверхности почвы, выделенное в темноте за день или ночь, определяли умножением соответствующей величины на площадь органа, приходящуюся на 1 м2 почвы и выражали в г.СОгм2, день-1 для видимой ассимиляции, в г.СОг.м^день-1 для темнового дыхания, в г.СОгм5 ночь-1 для ночного дыхания.

«Нетто-ассимиляцню» единицы посева выражали в г.СОа. м!.сутки~1.

Обработку экспериментальных данных проводили методом дисперсионного анализа. Коэффициенты корреляции рассчитывали по общепринятой методике (Доспехов, 1973).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ

1. Формирование листовой поверхности;»« фотосинтетического

потенциала в посадках картофеля •

Оптимальная'площадь листьев, наряду с интенсивностью и продуктивностью фотосинтеза, является важнейшим показателем, определяющим величину урожая с.-х.*культур (Ничи-порович н др., 1961, Шатилов н др., 1969 и другие).

В связи: с имеющимися литературными данными- (Лорх, 1948; Ничипорович, 1956; Строганова,-1959; Шатилов и др., 1965; Гончарик идр., 1976, Watson, 1952) оптимальный размер листовой поверхности посадок картофеля находится в пределах :35—40 тыс. м3/га, при этом обеспечивается наиболее продуктивная работа фотосинтетического аппарата растения картофеля.

В наших исследованиях размеры листовой поверхности картофеля по годам опыта в обоих вариантах увеличивались от фазы всходов до цветения, достигая максимального значения в варианте с расчетными дозами удобрений 24,2—

30.7 тыс.мУга и 11,6—16,2 тыс.мг/га в конротле, составляя к V периоду определения: (через 30 дней после цветения) 20,9— 2,9 и 7,9—7,7 тыс.ма/га соответственно.

По мнению И. С. Шатилова (1975), фотосинтетический потенциал посевов является обобщающим^ показателем, определяющим систему удобрения, водный режим, норму высева, сроки сева и уход за посевами. В наших опытах величина фотосинтетического потенциала в варианте с расчетными дозами удобрений составляла в 1977 году—157,9; 1978 году — 107,7 м2/днен/м3,, на контроле соответственно 67,9 и

65.8 м'дней/м*.

При : изучении- фотосинтетического потенциала листьев разных ярусов совершенно очевидно выявилось,.что наибольший ФСП в обоих вариантах имели листья средних ярусов.

В среднем за годы исследований фотосинтетнческий потенциал в варианте с расчетными дозами удобрений превышал, этот показатель контроля в 2,0 раза (табл..1).

На: 1000 единиц ФСП в варианте с удобрениями было сформировано 5,12 кг сухой или 25,6 кг сырой биомассы клубней,, на контроле соответственно 5,0 и 25,5 кг.

2: Интенсивность фотосинтеза в зависимости от погодных условий, минерального питания, орошения и густоты стояния

В ходе экспериментальной работы было получено 815 су-, точных кривых фотосинтеза н дыхания. Каждая кривая фотосинтеза, отображающая суточный ход С02—газообмена, находится в тесной взаимосвязи^с постоянно меняющимися факторами внешней среды-(Макаров, 1950;- Кислякова и. др., 1967; Ничипорович, 1967; Строганова, 1972; Шатилов и др., 1972; Watson, 1959; Saekt, 1960; Osada, 1964 и другие).

Динамика суточного хода интенсивности фотосинтеза в дождливую; и пасмурную погоду характеризуется многовершинной кривой с резкими и частыми^депрессиями фотосинтеза.

В некоторых случаях (гром, молния, ливневый дождь)

Таблица 1

Структура фотосиитетнческого потенциала посадок картофеля •

» о у й 2е Расчетные дозы Без удобрений

1976 1977 1978 1976 1977 • 1978

ОСП % ФСП ФСП % фсп| % фсп1 % ФСП %

Ли-

стья;

I 2.0 3,6 2,3 1.4 1,0 0,9 0,8 3,1 М 1.7 0,6 0,8

2 2.8 5.0 3,8 2.4 1,9 1.8 1,4 5,0 2,1 3.1 1.5 2,3

3 3,4 6.0 9,7 6.1 3.4 3,1 1,7 6.1 3.5 5,2 2.6 3,9

4 4.3 7,6 11.8 7,4 6.0 5,6 1,8 6,7 4.1 6.0 3.3 5,0

8.0 14.1 11,6 7,3 7,3 6.8 4,4 15.7 4,3 6,3 5,8 8,8

6 9.6 16,8 13.3 8,4 10,8 10,1 4,6 16,4 6,2 9.0 5.7 8,6

7 9,1 16,0 9,6 6,0 8.5 7.8 4,0 14.5 8.2. 11,9 6.2 9,4

8 4,1 7,3 12,8 8.1 8.7 8.1 2 3. 7.9 7.4 10,9 7,2: 10,9

9. З.Я 6.6 9.2 5.8 11.7 30,9 1,9 6,6 6,0 8.8 6.6 10,0

10 3,5 6,2 10.0 6.1 8.3 7.7 1.7 6.1 5.9 10.3 5.5 8,4

11 3,2 5,6 10,4 6.6 8,1 7.6 1.7 6.3 5,0 7,5 4,9 7.4

12 3,2 5,6 9,4 5,9 6,8 6,3 1.5 5.4 3.9 5.8 4,0 6,1

13 _ 8.2 5.2 6.4 5.9 — — 3,7 5,4 3,8 5,8

14 — -м 9,4 5.9 5,2 4,8 _ — 2,7 4.0 2.6 4,0

15 _ 6,3 4,0 5.6 5,2 —- — 1.9 2.8 2.3 3,5

1С _ 8.7 5,5 4.3 4.0 _ — 1,6 2,4 1,5 2.3

17 ___ 6.3 4,0 1,4 1.3 — — — 0,5 0,8

18 4,9 3,1 1,2 1.1 —. — — — ОД 0.4

19 0,6 0.6 _ — _ — 0.8 1,2

20 _ 0.2 0,2 _ — -_ _ _ _

Всего 57.3 100.0 157,9 100,0 107,7 100.0 28.3 100.0 67,9 100,0 65,1 100,0

Примечание. ФСП — фотосинтетический потенциал в м1 дней/мг.

отмечены кратковременные переходные моменты, когда интенсивность дыхания преобладает над фотосинтезом. В отдельные периоды дня за короткий промежуток времени интенсив* ность фотосинтеза изменялась в 4—33 раза в варианте без удобрений н в 15—20 раз в варианте с удобрениями (Назарян, 1978).

Следует особенно подчеркнуть, что в такие дни при густоте стояния около 50 тыс. раст/га интенсивность фотосинтеза у листьев нижнего и среднего яруса в варианте с расчетными дозами удобрений снижается более заметно, чем на контроле. Максимальное значение интенсивности фотосинтеза, зарегистрированное в ясную и солнечную погоду в полевых условиях, в варианте с расчетными дозами удобрений составляла 48 мг СОа дмг/час, с суточным значением 368 мг СОг дмг/сутки к чистой продуктивностью фотосинтеза около 18 г.м!/суткн, при Т=18°С, относительной влажности воздуха 83%, освещенности (ФЛР)—225 кал.см'/день. Скорость ассимиляции СОц по профилю листьями различных ярусов* как правило, в

обоихварнаитах возрастает от листьев нижнего яруса к средним «'продолжает возрастать у верных полностью сформированных листьев.

В целом интенсивность фотосинтеза в варианте с расчетными дозами удобрений превышала контроль в 1,2—1,3 раза, за исключением листьев нижнего яруса, которые ассимилируют при более благоприятных условиях освещения и характеризуются довольно высокими показателями фотосинтеза.

По мнению большинства исследователей, нарушение водного режима является основной причиной депрессии фотосинтеза (Тарчсвский, 1977; Моигэ!, 1970; Шатилов и др., 1978 и другие).

В наших опытах инфракрасным газоанализатором в жаркую и сухую погоду 1977 года зарегистрирована продолжительная и глубокая депрессия фотосинтеза в связи с водным дефицитом. Интенсивность фотосинтеза до полива была низкой н составляла 0—2,12 мг СО? дм'/час, после полива она повысилась от 6,0 до 12 мг СОг дмг/час, т.е. возросла в 2—6 раз, н на следующий день в 20 м более раз (рис. 1).

По нашему мнению, сигнал, поступающий от растений в виде интенсивности видимого фотосинтеза, может служить хорошим и надежным критерием для ранней диагностики и контроля водного дефицита в полевых условиях, что позволит поддерживать дневной ход интенсивности фотосинтеза на уровне близком к оптимальному. Это, в свою очередь, может иметь большую практическую ценность для установления с помощью автоматических газометрических установок точных н своевременных сроков полива (Шатилов, Назарян, 1978).

Депрессия фотосинтеза, вызванная водным дефицитом, сопровождалась значительной активностью дыхания, которая превышала фотосинтез в 1,2—2,5 раза.

Работами исследователей (Шатилова, 1956, 1963; Инчипо-ровича, 1956; Гончэрика, 1976 и других) показано, что увеличение густоты стояния до некоторого предела может способствовать общему накоплению урожая, ио дальнейшее загущение сказывается отрицательно из-за чрезмерного снижения интенсивности фотосинтеза у значительной части затененных листьев.

По нашим экспериментальным данным, для картофеля сорта Лорх более высокие показатели фотосинтеза обеспечили посевы картофеля с густотой до 40,0 тыс. раст/га (с площадью листьев до 35 тыс. м2/га), при которых интенсивность фотосинтеза у ниже расположенных листьев достигала 144,0 мг СОг дм*/сутки. В то время как в загущенном варианте с густотой стояния до 58,0*тнс. раст./га (с площадью листьев

46,0 тыс.м2/га) интенсивность фотосинтеза у нижнего яруса листьев, начиная с фазы цветения, характеризуются отрицательным газообменом по видимой ассимиляции с суточным значением интенсивности видимого фотосинтеза равной —4,5 мг СОг дма/сутки.

3. Дыхательная активность подземных органов картофеля-

В задачу наших исследований входило изучение динамики суточного хода дыхания подземных органов картофеля в полевых условиях с целью более детального изучения баланса поглощения и выделения углекислоты растением картофеля.

В среднем за годы опыта самой высокой дыхательной активностью отличались корни* с максимальной интеисивно-стью до 16.0, столоны—13,3, молодые клубни — 7.65 мг СОг.суткн г.сухого вещества, на контроле соответственно 12,0 10,0, 7,0 мг СОг сутки, г.сухого вещества. Следовательно, интенсивность дыхания подземных органов картофеля значительно выше, чем на контроле. Данные, представленные на рис, 2, показывают, что молодым органам свойственна повышенная дыхательная активность по сравнению с воэрастно старымл.Если в варианте с расчетными дозами удобрений в I периоде определенияинтенсивность дыхания молодого клубня была равна 7,65 мг С02 сутки.г.сухого вещества, то в V периоде определения отмечается резкое ее снижение в 8,5 раза по сравнению с молодыми клубнями. На контроле соответственно 7,0—0,48 мг СОа сутки.г.сухого вещества или снижение в 10,3 раза, что во много раз уменьшает потери органических веществ на дыхание подземных органов картофеля в последний период вегетаци (рис. 2).

По нашим экспериментальным данным, расход углекислоты на дыхание подземных органов картофеля в среднем за годи определения составил в варианте с удобрениями 15 цент./ га С03, тогда как в контроле—5,0 цеит^га СОг, что равно соответственно 10,0 и 7,0% от общей сухой биомассы урожая (Шатилов, Назарян, 1978).

4; Продуктивность, урожай = и баланс фотосинтеза картофеля

Общеизвестно, что продуктивность фотосинтеза является основным интегральным показателем, характеризующим фото-сингетнческую деятельность растений и определяющим ход, формирования урожая сельскохозяйственных культур.

Данные представленные в таблице 3, показывают, что продуктивность фотосинтеза у листьев различных ярусов, как правило, возрастает от листьев нижнего1 яруса, достигая мак-8

симальных значеннй у среднего, с резким снижением у молодых листьев верхнего яруса.

В среднем-продуктивность фотосинтеза в варианте с расчетными дозами удобрений превышала контроль более чем в 2 раза. •

На величину урожая существенное влияние оказывают погодные условия, фотосинтетическая активность посева, уровень минерального питания, густота стояния, водообеспечен-ность и т. д.

Во все годы исследований в варианте с расчетными дозами удобрений сформировано урожая клубней в 1,7—2,3 раза больше, чем в контрольном варианте (табл. 3).

Таблица 2

Распределение фотосннтетнческой активности между отдельными органами' к посадках картофеля (ГСО» м* поездок за вегетацию)

Расчетные лозы удобрений Бед удобрений

1977 г. 1978 г. 1977 г. 1978 Г.

4ч Я. | « * . г* -

X к *э ав О Й 2 <5ёв О Й 2

и й> съ, н и® § ив к О в я V - а и« =

ОЙ о. , * га я и ч И а* , » «1 я-и о н 1 ** изг в* ■ ш Я Ьм « и • а«

Листья:

1 18,0 0.8 8.5 0.4 10,4 1,0 11.8 1.3

2 42,3 2Я 15.6 03 24.9 2,6 41.5 4.8

3 91,0 4.5 43,5 2Л 54,6 5.7 56,0 6.5

4 95.$ 4.7 84,1 4,4 41.3 4.3 655 7.6

5 137.6 6,7 92.2: 4.8 67,3 7.0 82,9 9,7

С 131,4 6.4 163,4 8.6 87.8 9.2 73,7 8.6

. 7 106.6 5,2 182.3 9.5 156,5 16.3 61.1 7.1

8 118.0 5.7 137.3 7.2 89.7 9,3 76.8 8.9

9 175.0 8,6 235,6 12.4 135,6 14,2 81.8 9.6

10 127.2 6.2 119.8 6.3 76.3 7,9 56,0 6.5

11 £04.5 10,0 164,6 8.6 71,6 7,5 57.9 6,7

12 131.3 6,4 97.3 5.1 36.2 3,8 43.6 5,1

13 117.8 5,8 16&5 8.7 32.6 3,4 52,5 6.1

14 92,3 4.5 74.9 3.9 18,5 1.9 26.6 3,1

15 134,1 6,5 103.4 5,4 21,3 гл 18,4 2,1

16 84.3 4.1 44,9 2.3 15,6 1,6 20,2 2,3

17 94.6 4.6 34.3 и 3,7 0,4 10,1 1.1

18 58.5 2.8 34,0 1.7 1.2 0,12 2.7 0,3

19 21,5 1.0 22.3 1.1 .— _ 20,4' 2.4

20 12.6 0.6 3,9 0.2 _ _ 2,2 0,2

Стебель 10,1 0,5 41,8 2.2 4.3 0.4 —0,8 -0.1

Черешок 31,5 1.5 24.3 1,2 5.3 0.5 —2,9 -0.34

Лист 1994,9 97,9 1836.0 96.5 945,6 99,0 858,3 100,4

Итого 2036,6 100,0 1902,2 100,0 955,2 100,0 854.4 100.0

Самый высокий урожай-клубней за годы выполнения экспериментальной работы получен в 1978-году, при густоте

о •

стояния 20,4 тыс. раст./га— 47,0 кг с 10 ма, что превышало урожай на контроле в 1,33 раза. Урожай общей сухой биомассы, сформированный посевами картофеля, в среднем за 1977—1978 гг. в варианте с удобрениями достигал 94 ц/га, в контроле.— 45 ц/га.

Таблица 3 Биологический урожай клубней картофеля, ц/га

1977 г. 1978 г.

Варианты ц/га % к контролю ц/га Ib к контролю

Расчетные дозы удобрений . . . 354,0 210,0 168,5 100,0 356,0 151,0 233.7 100,0

НСР» 15.6 ц/га 7.Í3 U/ra

Примечание. В 1976 году в ре}ультате сильного поражения картофеля фитофторой а фазу цветения урожай клубней картофеля в варианте с расчетными дозами удобрений составил 120,0 о/га.

На основании проведенных исследований по изучению фотосинтеза и дыхания с помощью автоматических установок, а также определение ФСП представляется возможным рассчитать баланс фотоеннтеэа. По нашим экспериментальным дан- ' ным, на формирование всей биомассы в течение вегетации 1977 года в варианте с расчетными дозами удобрений посевами картофеля поглощено 203,6 ti/га углекислоты по видимой ассимиляции н 187,18 ц/rа по нетто-асси милиции. В 1978 году— 190,2 и 179,7 ц/га, на контроле соответственно 95,5—93,8 и 85,4—82,1 ц/га углекислоты (табл.2).

Расход углекислоты на ночное дыхание от видимой ассимиляции на 1977—1978 годы составил с среднем 7,0—8,0% в варианте с удобрениями и 6.0—7,0 в контроле.

По данным Максимова (1958), в сухой растительной массе в среднем содержится 45% углерода. Пересчет углерода на углекислый газ позволяет определить содержание последнего в урожае. Незначительные отклонения 4,0—12,3% при расчете баланса объясняются погрешностями при определении биометрических показателей по принятым методикам и погрешностью прибора i: 10%' (табл. 4).

В целомбаланс по продуктивности фотосинтеза обеспечивает надежный прогноз урожая растения картофеля.

Основными показателями,' характеризующими фотосинтетическую деятельность" растений в посадках картофеля, являются фотосинтетнческнй потенциал, продуктивность фот тосинтеза, коэффициенты эффективности фотосинтеза и"4 использования энергии фар нз фотосинтез. В зависимости от погодных условий, уровня минерального питания и густоты 10

8 £

и В)

0>

0

1

1»

и

а

II 12 13 14 15 16 17 18 часы

Рис. I; Нетеиоишость фотосинтеза' листьев картофеля при разных условия* Еоисюбоспадения; X - 2 - кривие перед поливой; 3 - 4 - кряине после полива, тарши с удобрением, га-гэ/УП-77 г.

н о

£ Ч и о

Периоды определения

Рнс.2, Динамика интенсивности дыхания клубней в расхода сухях веществ во фазам развития (А - контроль, Б - варганг с улодрвнием) , 1977-1978 гг.

Пршечаше: бедие стовбщш интенсивность дшсания; : зэштрихованше-потери.сухих вецэств

Таблица 4

Бадане урожая картофеля по фотосинтезу и сухому веществу

К 3 * <з«1 о « § »22 1 О" « Е 5 к к 3 О. 33 . С X Израсходовано СО»- яа формирование сухой биомассы, ц/га

Варианты о о ° = К 2 3 № отклонение

о я „ £ 2™ пь 3 § ^ о в £ 5Е = о С и и и ■—. да в я 4 5 | зз« ЗэЬ ачо 2 г с Ч О ч Х1Г • _ ¥ ° § Й ** 5 я о о хат «г к >о 2 ц/га | %

1977 г.

Расчетные дозы

удобрений Контроль

Расчетные дош

удобрений Контроль

205.66 95.55

187,18 93,35

17,57 5.80

1978 г.

40.03 15,19

190.22 ¡179,74 85.441 82,14

13,48 3,84

21,72 11,19

5.46 2,87

4.62. 2,42

116.92 63.91

7,20 5,58

123,49 16,43 55,011 9,68

4.43 6,37

9,88 12,36

стояния эти показатели значительно колебались. Максимальные величины коэффициента использования фар до 2,0% в биологическом урожае и 1,65%' в клубнях имели растения, выращенные в варианте с расчетными дозами удобрений. За годыопыта в биологическом урожае в варианте с удобрениями:' связывается до 43,0 млн/ккал/га энергии, в том числе в клуби ях 32,7 млн/ккал/га, на контроле соответственно 20,88 и 16,29 млн/ккал/га. Чистая продуктивность фотосинтеза в наших опытах в среднем составляла 6,4 г.м5/сутки (табл. 5).

Выводы

1. Применение расчетных доз удобрений с учетом биогеотермического коэффициента продуктивности фитомассы позволило получать урожаи клубней близких к запланированным (в 1,6—2,3 раза больше, чем в контроле).

2. Внесение расчетных доз удобрений при оптимальной густоте стояния способствует формированию большей листовой поверхности и фотосинтетического потенциала, в 2 раза превышающий контроль. На. 1000 единиц фотосинтетического потенциала в варианте с удобрениями сформировано 5,12 кг сухой или 25.6 кг сырой биомассы клубней, на контроле соответственно 5,0—25,5 кг.

3. В течение вегетации с наибольшей фотосинтетической нагрузкой работали листья средних ярусов. Продуктивность фотосинтеза в варианте с расчетными дозами удобрений коле-

Таблица 5

, Основные показатели фотмкнтетическоА деятельности растеннИ картофеля

за Шв—1В78 годы

Варязнти Годи Фот ОСИН- тетаче-екнй потенциал, млнм1 яя ей/га На 1000 един ни ФСП сформировано клубней ЧПФ. г/н'/сут-кн Приход ФАР, млрд. ккал. и а гектар Связанная энергия, мли/ккал/га Коэффициент и использования ФАР. % Коэффициент эффективности фотосинтеза

сирой сухой всего клубней всего клубне9

Расчетные до- 1ЭТ6 0.57 21,0 4.0 4.8 1,97 12,0 9,9 '0.61 ого

зы удобрений * ' 43,1

1977 1,57 22,5 4,5 6,2 2,10 31,0 2.05 1.47 0,48

*1978 1,07 33,2 65 8.4 1,98 32,7 2.0 1,65 0.47

Контроль 1976 0,28 22,8 4,4 5,2 » • 6,2 5^ 0,31 0.26 —

1977 0.67 30,9 5,7 7,4 » 20,8 16,3 0.99 0,77 0,51

1978 0,06 22,9 5,0 6.3 > 17,5 13,9 0,88 0,70 0,48

балась от 137,6 до 235,1 Г СОа/м^ и контроле соответственна 81.8—156,6 Г СОг/мг.

4. Растения, выращенные в варианте с удобрениями, характеризовались более быстрым темпом нарастания надземной массы, чем в контроле. В среднем вес надземной массы в варианте с удобрениями превышал контроль в 1,90—2,85 раза.

5. В полевых условиях максимальное значение интенсивно* сти видимого фотосинтеза в варианте с расчетными дозами удобрений зарегистрировано у листьев среднего яруса и составляло 48,0 мг СОг дм*/час, в контрольном варианте—*34,0 мг СОа дма/час, при Т—18°С, относительной влажности воздуха 83%', освещенности (ФАР) —224,7 кал.смг/день.

6. Величина интенсивности видимого фотосинтеза, определяемая с помощью автоматических установок, может быть использована для диагностики и контроля водного дефицита картофеля в полевых условиях. При влажности почвы пахотного слоя равной 12—15% от абсолютно сухой почвы (50— 60% от наименьшей полевой влагоемкости) интенсивность фотосинтеза листьев картофеля снижается почти до нуля, а интенсивность дыхания превосходит фотосинтез в 1,5—2,4 раза. После орошения интенсивность фотосинтеза листьев картофеля немедленно возрастает в 2—6, а на следующий день в 20 и более раз.

7. Балансовые полевые опыты с использованием автоматических установок с регистрирующим оптикоакустическим инфракрасным газоанализатором; обеспечивающим непрерывную регистрацию интенсивности дыхания подземных органов картофеля, показали, что за весь период вегетации расход углекислоты на дыхание подземных органов картофеля в среднем за годы определения составил в варианте с расчетными дозами удобрений 15 ц СОг или 9,08 ц/га органических сухих веществ, что составляет 10,0% от общей сухой биомассы урожая, на контроле соответственно 5,0 ц/га СОа, 3,0 ц/га органических веществ и 7,0%.

8. На формирование 90—98 центнера общего урожая сухой биомассы в варианте с расчетными дозами удобрений поглощено 179,7—187,19 ц/га углекислоты (по нетто-а сснм н л я ни н) и 190,2—203,6 ц/га СОг по видимой ассимиляции, на контрольном варианте соответственно 82,1—75,2 ц/га С03 и 85,4— 82,0 ц/га С02.

9. На средних суглинках с относительно высоким уровнем плодородия близкой к оптимальному следует считать густоту стояния до 40,0 тыс. раст./га и площадью листьев не более 35,0 тыс.ма/га, при которой обеспечиваются более высокие и устойчивые показатели фотосинтеза и урожая.

10. При поражении картофеля фитофторой и опадении листьев у зеленых стеблей во все годы и сроки определения ды*

хзниа преобладает над видимым фотосинтезом с интенсивностью до 31,0 мг СОг/сутки.Г.сухого вещества.

Предложения производству

1. В условиях Московской и близких к ней по почвенно-климатическим условиям областях рекомендуем применять расчетные дозы удобрений при оптимальной густоте стояния до 40,0 тыс.раст./га, что позволит получать 350 ц/га урожая кулбней картофеля.

2. Для получения высоких и заранее рассчитанных урожаев величина фотосинтетического потенциала должна составлять

• не менее 1,07—1,57 млн. м!/дней/га.

3. Внедрение рекомендуемого метода диагностики и контроля водного дефицита в полевых условиях позволит осуществлять точные н своевременные поливыс помощью автоматических установок. В связи с этим считаем необходимым создание передвижных лабораторий для осуществления-в производственных условиях биологического контроля над ходом формирования и прогноза урожая картофеля.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы >

1, Интенсивность фотосинтеза и дыхания при пониженной влагообеспечснностн. Сельскохозяйственная биология, том, 13, №6, 1978 г. (в соавторстве).

2. Интенсивность дыхания.подземных органов картофеля в полевых условиях. Доклады ВАСХНИЛ, .\а 11, 1978 год (в соавторстве).

• 3. Интенсивность и продуктивность фотосинтеза картофеля в полевых условиях. Биологический журнал Армении, № 1, 1979 г.

Ор-ьем I л. л.__Заказ (193._Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии им. К. Л. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44