Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние факторов среды на фотосинтетическую активность и продуктивность некоторых сортов риса

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Автореферат диссертации по теме "Влияние факторов среды на фотосинтетическую активность и продуктивность некоторых сортов риса"

О г а /, г I ^ ОI "I

куба^кий государственный аграрный университет

На правах рукописи

ДОАН ЗУЙ 'IXАНЬ

УДК 633.18 : 631.524.84

Ы31ЯНИЕ ¿АКТОРОВ СРВДЫ НА ФОТОСИНТЕТИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ И ПРОДУКТИВНОСТЬ НЕКОТОРЫХ СОРТШ РИСА

06.01.09 - растениеводство

Автореферат

I

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Краснодар, 1993

Работа выполнена на кафедре почвоведения и земледелия факультета тропического и субтропического сельского хозяйства Кубанского ордена Трудового Красного Знакени государственного аграрного университета в 1991-1993 гг.

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук, профессор 1УР Н.С.

Официальные оппоненты- доктор биологических наук, профессор ОЕТАШН А.П.

кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник АНДРУСЕЖО В.В.

Ведущее предприятие - Краснодарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства иы. Д.Н.Лукьяненко.

Зашита диссертации состоится 5~ 1994 г. в

3 час. на заседании специализированного совета Д 120.23.02 при Кубанском государственной аграрном университете по адресу: 350044г.Краснодар, ул.Калинина, 13, КГ'АУ.

С диссертацией ыояно ознакомиться в библиотеке КГАУ.

Автореферат разослан ^^<^1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета

доцент «.ь.ЕФРЕМОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Особенное место в производстве риса в России принадлежит Краснодарскому краю, где его посевы ежегодно составляют более 100 тыс. га. По своим биологическим особенностям рис способен формировать в производственных условиях урожай более 10 т/га, а по теоретическим расчетам он может быть 14... 19 т/га. Однако по данным ШАО (1989 г.) урожайность этой куль -туры в настоящее время составляет около 3,2 т/га.

Во Вьетнаме рис занимает первое место среди всех возделы -ваеыых культур. Урожайность его в стране значительно ниже, чем в других странах. Главной причиной этого являются засоленные почвы, которые в настоящее время во Вьетнаме распространены на 30 % занятых рисом площадей. Необходимо также учитывать качество поливной воды и совершенствовать режим орошения, которые оказывают большое влияние на почвенные процессы и урожайность. На продуктивность этой культуры часто воздействуют и другие неблагоприятные факторы среды, такие как недостаточная обеспеченность питательныш элементами, особенно азотом, неблагоприятные по -годные условия ( пониженная температура и освещенность и т.д.).

Еше Вавилов Н.И. считал, что на каждый сорт необходимо иметь физиологический паспорт. В связи с этим всесторонняя агроэколо -гическая оценка сортов в процессе их селекции и внедрения в производство является одной из важнейших задач растениеводческой науки. Тема данной работы актуальна не только для рисоводов Краснодарского края, но и для производителей риса на моей родине Вьетнаме.

Проведенный нами широкий анализ научной литературы показы -вает, что имеется ряд исследований по выявлению действия на рис отдельных факторов, но комплексная оценка практически не проводилась. Кроме того , с созданием новых сортов и внедрением их в производство исследования подобного рода должны повторяться.

Цельи задачи исследований. Целью исследований являлось изучить реакции и особенности формирования элементов продуктивности районированных сортов в зависимости от по.чвенно-экологичес -ких условий.

В задачу исследования входило:

I. Определить динамику пищевого и солевого режимов в за -висимости от доз внесения азотных удобрений и степени засоле -

ния почвы.

2. Установить влияние засоления почвы и азотной обеспечен -ности на формирование и поглотительную активность корневой системы в онтогенезе четырех сортов ССпальчик, Лиман, Кулон, Золотистый) .

3. Изучить динамику ростовых и формообразовательных процессов надземных органов различных сортов в зависимости от засо -лент почвы,-доз азотных удобрений, режима орошения и освещенности расте^й риса*

4. Дать характеристику реакции сортов в онтогенезе на раз -личные абиотические факторы по основным.показателям ихфото -синтетической деятельности содержание хлорофилла, площадь и индекс листовой поверхности, фотосинтетический потенциал).

5. Определить, чистую продуктивность фотосинтеза сортов,био-логичешую и хозяйственную ( зерновую) урожайность, в зависимости-от. усровий их выращивания. ■

6..Выявить влияние почвенно-экологических факторов С засо -ление, азотные удобрения, режим орошения и освещение) на фор -. мирование .элементов структуры урожая и дать комплексную оцен ку изучаемым сортам.

Научная новизна исследований. Дана комплексная оценка пластичности, адаптивности и•продуктивности изученных сортов в зависимости от условий шрааивания. Определена степень вариа -бельности параметров продуктивности четырех районированных сортов в зависимости от изменения в онтогенезе почвенно-экологических условий. Предложено несколько уравнений регрессии для прогнозирования продуктивности изученных сортов по величине отдельных показателей в фазу трубкования. Рассчитана теснота связей между различными параметрами фотосинтетической и зерновой продуктивностью риса при выращивании его на почвах с раз -личными уровнями засоления и обеспеченностью азотом.

Установлено, что режим орошения оказывает.существенное влияние на фотосинтетическую активность всех сортов риса, которое наиболее выражено в мелфазный. период кущение - трубкование.сы -явлено .влияние различного уровня освещенности в онтогенезе на изменение отдельных показателей фотосинтетической активности (ИЛП, ). ' ■

Практическая ценность работы. Используя проведенные теоре * тическго исследования, можно планировать агрокомплеке с учетом

конкретных почвенно-экологических условий и особенностей возделываемого сорта риса, то есть разрабатывать элементы сортовой агротехники. На основе работы даны предложения для использования в селекции и производстве.

Апробация работы. Исследования по теме диссертации прово -дались в соответствии с планом НИР Кубанского госагроуниверси-тета по теме № 10 "Агроэкологическая оценка сортов зерновых культур" № гос.регистрации 0I9I0049862. Основные результаты докладывались ( в 1992 и 1993 гг.) на научных отчетных конференциях исполнителей теиы № 10.

По материалам диссертационной работы опубликованы три научные статьи.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 185 страницах машинописного текста и состоит из введения, 3 глав, выводов и предложений производству, списка использованной ли -тературы и приложений. Экспериментальный материал приведен в 23 таблицах, 7 рисунках и 32 приложениях. Список цитируемой литературы включает 200 работ, из них 32 на иностранных язы -ках.

УСЛОВИЯ, МАТЕТИАЛ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ

Опыты проводились в I99I-I993 гг. на вегетационной площадке КГАУ, на лугово-черноземовидной почве, взятой из пахотного слоя рисовых чеков отделения № 4 учхоза " Кубань". Почва ха -растеризуется следующими агрохимическими показателями: содержание гукфгса в верхних горизонтах - 3,4-3,9 %, общего азота -0,21-0,34 %, легкогидролизуемого азота - 8,20-9,12; обменного аммония - 2,6-5,6; подвижного PgO^ - 4,59-5,61 и обменного КрО -23,5-26,7 мг/100 г почвы. рН солевой - 6,8-7,1. Сумма поглощенных оснований 55-60 %. Общее количество водно-растворимых солей 0,15 %.

Климат зоны, где проводились опыты, умеренно-континентальный. В I99I-I993 гг. в температуре воздуха и осадках имеются некоторые от. онения от средних многолетних. Менее благоприятным ао температурам и освещенности был 1992 год. Хотя в целом погодные условия не были критическими. Различия в погодных условиях в некоторой степени и сказались на урожайности изучен-

ных сортов.

В качестве объекта исследования использованы сзедошие районированные сорта интенсивного типа разновидности itaiica : среднеспелые Спальчик, районированный с 1980 г. и Лиман, рай -онированный с 1986 г.; среднелозднеспелые - Кулон , высокока -чественный сорт интенсивного типа, Золотистый - качество крупы повышенное. Районируется в Алма-Атинской области республики Казахстан.

Для изучения влияния факторов среды на фотосинтетическую деятельность и проективность сортов риса в бетонных ваннах (лизиметрах) площадью 0,85 м^ проводились следушие опыты:

1. Реакция сортов pica на засоление почвы ( I99I-I993 гг.).

Контроль: незаселенная почва (К); засоление 0,7 % (3 ), которое создавалось путем дополнительного внесения в почву морской соли.

2. Влияние доз азотных удобрений на продуктивность сортов риса С I99I-I993 гг.), кг/га. Азотные удобрения вносились в форме мочевины из расчета:

и0 5 N100i "200»

3. Влияние режима орошения на продуктивность риса ( 1992 -1993 гг.).

Постоянное затопление (ПЗ); создание слоя после прорастания семян, укороченное затопление (УЗ); увлажнение в период про -растание всходы и создание слоя в фазу кущения; периодическое орошение (ПО), поддержание влажности почвы в пределах ПВ -^ППВ.

4. Влияние интенсивности освещенности в онтогенезе на про -активность сортов риса ( 1992-1993 гг.).

Контроль: без затенения (БЗ); варианты затенения (двумя слоями марли): с периода выметывания ( ЗВ), с начала трубко -вания (ЗТ), с начала кущения (ЗК) до полного созревания ряса.

Минеральные удобрения вносились в виде мочевины, двойного суперфосфата и калийной соли. Причем все дозы фосфорных и ка -лийных удобрений из расчета PqqH^q на гектар вносились до посева, а азотнпе удобрение - 70 % до посева, а остальное 30 % в подкормку (по всходам и в кущение). Доза азотного удобрения для первого и четвертого опытов - 100 кг д.в./га, а для третьего - 150 кг/га.

Засоление почвы создавалось внесением морской com до 0,7 %

(в расчете на абсолютно сухую массу), а затенение путем покрытия посева 2-мя слоями марли, что снижало освещенность примерно на 2025 %. Посев вели во все годы в первой декаде мая, наклюнувшиеся семена сортов еысевали по трафарету с площадью питания 5x5 см. Водный режим - укороченное затопление (кроме опыта 3). Повторность вариантов опытов - четырехкратная, размещение их в первых трех опытах - рендошзированное, а в последнем - систематическое.

Наблюдения, анализы и учеты по фазам вегетации проводили следующие: содержание ионов солей:НС0д, CI~, Ме+ в слое почвы (0-20 см) в водной вытяжке, а ш+ пламенно-фотометрически (Аринушкина E.B., 1970). Содержание аммиачного азота с реактивом Несслера - колориметрически. ибь потенциометрически.Объем корней, общая и рабочая адсорбирующая поверхность корневой системы-по методу Д.А.Сабинина и И.И.Колосова (1962). Пигментный состав листьев - по Т.Н.Годневу (1963). Площадь листовой поверхности -по его параметрам (Третьякова H.H., Карнаухова Т.В. и др.,1990). Накопление сухой массы надземными органам - весовым методом.Показатели фотосинтетической деятельности растений риса - по А.А.Ничи-поровицу <1961). Биометрический анализ и учет урожая по методике ВНИИриса (Сметанин А.П. и др.,1972). Обработка данных проводилась методом дисперсионного анализа (Доспехов Б.А., 1973) на калькуляторе Kaeio - 820 и ЭВМ ЕС-1022.

результаты исследований

I. Солевой и азотный режимы почв и их влияние на формирование и активность корневой системы.

В опыте по изучению влияния засоления на сорта риса проводили наблюдения за динамикой солей в почве. Анализы показали на контрольном варианте общее содергание солей было в 4 раза меньше, чем в варианте с засолением. Характерно, что'.максимум солей определялся в поверхностном слое в фазу кущения как на незасо-ленной ( 4-5 мг/зкв.) .так и на засоленной ( 15-20 мг/эКв.) почве. По ионному составу засоление было хлоридно-сульфатно- нат -риевое. Такой тип засоления почв в дельте Кубани является наиболее распространенным. Наличие токсичных солей в почве из -меняет как морфологическую структуру, так и физиологическую

функцию корневой системы риса. Самым важным показателем развития корневой системы является величина ее поглощающей поверх -ности, а точнее ее рабочая часть. У всех изучаемых сортов происходит увеличение рабочей поглощавшей поверхности до конца фазы кущения, а затем ее площадь постепенно снижается. Причем , в условиях засоления отмирание корневой системы происходит более быстро. К фазе цветения у сортов Спальчик и Лиман рабочая поглощающая поверхность корней одного растения была на 38-30 %, а у сортов Кулон и Золотистый почти на 50 % меньше, чем на контроле. В результате того, что активные центры адсорбирующей по -верхности насыщаются катионами токсичных солей, происходит ослабление поглощения некоторых питательных элементов. Чем выше уровень засоления почвы тем сильнее проявляется его ингибирую-шее действие на рост и поглотительную активность корневой системы. В наших опытах показано, что орошение риса на засоленных почвах даже слабо минерализованной водой (5,0 г/л) и при зна -чительной фильтрации (6 мм/сут.) развитие корневой системы сильно угнеталось.

Внесение минеральных азотных удобрений в почву повышало содержание аммонийного азота в пахотном слое. Максимальное количество n-khJ определялось в фазе всходов и в среднем за I99I-I992 гг. по вариантам опыта было следующим: nq - 3,93;njqq-6,54 и NgOO - 7,89 мг/100 г абс. сух.почвы. Начиная с фазы кущения различия по содержанию аммония между вариантами КЮ0 и N200 ^ыли незначительные> в то время как на неудобренном фоне его содержалось в почве в 2-2,5 раза меньше. Естественно, что различия в обеспеченности растений азотным питанием сказываются на ростовых и формообразовательных процессах" всего растения , а значит и его корневой системы.

Результаты определений показали, что у всех сортов в фазе всходов между вариантами внесения доз азота по величине рабочей адсорбирующей поверхности (РАП) различия были несущественными. Затем в онтогенезе растений РМ постепенно повышается до конца фазы кущения - начала трубкования и составляет в этот период на без азотном фоне 1,05-1,14 m*Vрастение, а при внесении азота 100 кг/га - 1,16-1,44 (^/растение.

Выявл.еша и некоторые сортовые различия. При внесении азота из расчета 200 кг/га у сортов интенсивного типа (Спальчик, Лиман) РАП увеличивалась по сравнению с вариантом n jqq, в то

время, как у белее позднеспелых сортов (Кулон, Золотистый ) увеличение ее не происходило, а отмечается даже тенденция к снижению.

Таким образом , засоление почвы тор;.:озит формирование и активность корневой системы риса, а внесение азотных удобрений , в пределах оптимума, стимулирует разрастание и цорнеобновление, что способствует повышению поглотительной ее активности.

2. Фотосинтетическая активность сортов риса в зависимости от условий среды

Синтез органического вещества растениями, а также количество связанной энергии в урожаях, определяется интенсивностью фотосинтеза. Косвенными показателями фотосинтетической актив -носги отдельных растений и посевов в целом являются площадь ассимилирунцей поверхности, содержание в тканях ее пигментов, интенсивность и продолжительность освещения и ряд других факторов.

Динамика хлорофилла и сумма пигментов в онтогенезе риса в тканях листовых пластинок у изучаемых сортов имела общую тенденцию: максимальным было период всходы - кущение, а к моменту выметывания - цветения оно постепенно снижается. Ответной реакцией на засоление почвы является некоторое повышение, по сравнению с контролем, количества пигментов в листовых плас -тинках общего содержания пигментов, а затем к периоду выметывания - цветения количество их в условиях засоления уменьшается на 18-25 %.

Повышение обеспеченности растений азотным питанием вызывало прямопропорциональное увеличение хлорофиллов и каротиноидов, хотя в онтогенезе риса общая направленность их динамики сохранялась. Сортовые различия по этим показателям выражены слабо, хотя более позднеспелые сорта (Кулон и Золотистый) на единицу сырой массы тканей содержали пигментов несколько меньше . Однако содержание хлорофилла в тканях ассимиляционной поверхности не является прямым показателем способности к фотосинтезу, так как этот процесс тесно связан с рядом других морфоло -гических признаков (толщина, угол наклона, размеры листовой пластинки, количество на них устьиц и др.), а также зависит от погодно-климатических условий ( интенсивность и продолжитель -

в

ность освещенности, влажности аоздуха, температура к т.д.), а также от биологических особенностей сорта и экологических ус -ловий. Поэтоц/ имеется целый ряд других способов оценки фото -синтетической деятельности растений на разных уровнях: от субклеточного и клеточного до целого растения и всей поцуляции.

В агрономических исследованиях в качество таких покезате -лей используется индекс листовой поверхности (ИЛЛ) к фогосин-тетический потенциал (011, тыс.м^/га/сутки), накопление, обаей биомассы и чистая продуктивность фотосинтеза (ЗД]>, г/м^/сут.). Результаты учетов динамкки этих показателей в онтогенезе сортов риса на почвах с различным уровнем засоления представлены в таблице I.

Таблица I

Показатели фотосинтетической активности сортов риса в зависимости от засоления почвы

(Вегетационный опыт, 1991-1992 гг.)

Сорт Показатель х : Контроль Засоление почвы (0,7%

: Iх*: 2 | з I : 2 ; 3

ИЛЛ 1,80 3,58 3,90 1,25 2,61 2,88

Спальчик ФП 379,1 625,7 391,5 281,2 456,4 375,4

чм 6,90 6,95 5,17 6,20 6,56 5,85

ИЛЛ 1,75 3,39 3,57 1,26 2,49 2,76

Лиман ФП 368,3 595,1 340,0 283,4 436,0 359,3

ЧИФ 7,13 7,13 6,52 7,45 6,06 5,88

шш .1,98 3,77 4,12 1,37 2,90 2,78

Кулон ФП 415,8 661,2 619,4 308,9 507,8 452,7

ЧП5 7,48 7,75 5,28 8,40 7,94 6,85

ила 2,00 4,22 4,42 1,24 2,93 2,75

Золотистый ФП 420,2 738,6 646,5 279,9 512,9 440,6

408 6,65 5,89 5,25 6,66 6,41 6,57

Здесь и в следующей таблице сделаны обозначения:

*Ш1П - индекс истовой поверхности; ФП - фотосннтетнческий потенциал, тыс/м^/сут/га; ЧЕЙ - чистая продуктивность фотосинтеза, г/м^/сут.; гхиежфвзные периоде; I - всхода - куиение; 2- кушение - труб -кование ; 3 - тдобховагае - цветение.

В течение вегетации ЮШ у изученных сортов повышается. Максимальное значение его было получено в мекфазном периоде трубко -вание - цветение. Однако следует отметить, что у ереднепоздне -спелых сортов Кулон, Золотистый в опытном варианте (0,7 % солей) в ыегфазном периоде трубкование - цветение ИЛИ уменьшается. Засоление почвы тораозит формообразовательные процессы, что приводит к уменьшению ассимиляционной поверхности растений риса, а в конечной итоге снижает величину индекса листовой поверхности.

Угнегагаее действие засоления на величину ИЛП проявляется сразу в начале мэгфазного периода всходы - кущение. Например , у сорта Спальник ИЛИ составляет 1,25 Сна 30,6 % ниже контроля), а у сорта Линан - 1,26 (на 28 % нияе контроля), Кулон - 1,37 (на 30,9 % нигэ контроля), Золотистый I,24 (на 38 % ниже конт -ролл).

В конэтноы периоде вегетации действие засоления на величину ИЛП зависит от особенности сортов. В межфазном периоде тртубко -вание - цветение у среднеспелых сортов Спальчик, Лиман ИЛП снижается на 22,7...25,2 %, а у среднепозднеспелых сортов Кулон , Золотистый: на 32,5...37,8 % от контроля, то есть несколько выше, чем у первых двух сортов. •

Для получения высоких урожаев необходимо образование в посевах большого, но оптимального по размерам фотосинтетического аппарата площади листьев и естественно, что оптическая плотность посева должна быть тесно связана с площадью листьев на I га или на I м^.

Из приведенных данных в таблице I видно, также, что по фа -зам вегетации наряду с повышением величины ИЛП, фотосинтетичзс-кий потенциал (ФП) сортов риса повышается и достигает максимума в ыезвфаэном периоде кущение - трубкование, а затем снижается.

По зтоцу показателю наблюдаются сортовые различия. У среднепозднеспелых сортов Кулон, Золотистый, величина ФП превосходит среднеспелых сортов Лиман, Спальчик.

Как и на величину ИЛП засоление почвы оказывает ингибируто -щее действие на развитие фотосинтетического потенциала. Отме -чалось, что .засоление резко снижает величин ФП у всех изучаемых сортов во все межфазные периоды вегетации. Однако следует отметить, что снижение ФП под действием засоления почвы у раннеспелых сортов меньше, чем у среднепозднеспелых сортов.

Например, в межфазном периоде кущение - трубкование у раннеспелого сорта Спальчик ФП снижается на 27 %, а у Золотисто -го - на 30,5 % от контроля.

Угнетающее действие засоления почвы на величину ФЛ у изучаемых сортов проявляется во все фазы вегетации.

Чтобы прийти к обобщенным выводам по влиянию засоления на продуктивность культуры риса необходимо учитывать накопление общей биомассы. Известно, что образование органических веществ происходят в процессе фотосинтеза, но в зависимости от факторов среда и биологических особенностей растений, часть их расходуется на дыхание.

Обобщенным показателем, характеризующим фотосинтетическув деятельность различных сортов в тех или иных экологических ус -ловиях,является чистая продуктивность фотосинтеза (ЧШ).

Чистая продуктивность фотосинтеза определяется как отноше -ние общей массы биологического урожая за вегетационный период, (г/УТсут.).

Величина биологического и хозяйственного урожая зависит не только от площади листьев, количества накопленной сухой массы и содержания в листовых пластинках хлорофилла, но и от превы -шения фотосинтеза над интенсивностью дыхания в растениях. Чем больше эта разница, тем больше прирост сухой биомассы на еди -нигу площади листовой поверхности.

Расчетные величины чистой продуктивности фотосинтеза (табл.1) показывают, что все изучаемые сорта имеют высокую чистую про -дуктивность фотосинтеза в ранний период вегетации, а в после -дующие фазы она снижается. Так, например, у сорта Спальчик в ыежфааном периоде кущение - трубкование ЧШ составляет 6,95 и 6,56 г/м^/сут., а в мек$азном периоде трубкование - цветение : 5,17 и 5,85 г/м^сут.

Снижение величины ЧШ в последнем меж^азном периоде проис -ходит потому, что к этому моменту растения имеют большой ин -деке листовой поверхности. Прирост вегетативной массы уже ослабляется, гак как рис вступает в генеративный период.

Из данных видно, что чистая продуктивность фотосинтеза растений риса в условиях засоления почвы находится в зависимости от особенности сортов и у среднеаозднеспевых сортов Кулон,Золотистый во всех межфазных периодах вегетации ЧШ была выше, чем на незаселенной почве.

Корреляционно-регрессионный анализ взаимосвязей медцу по -казателями фотосинтетической продуктивности в фазу выметыва -ния (табл.2) показывает, что между площадью листьев одного растения, индексом листовой поверхности, фотосинтетическим потенциалом и продуктивностью риса существует средний и высокий уровень связей как на незаселенной, так и засоленной почве.

Таблица 2

Основные признаки продуктивности риса и их взаимосвязь мезду собой при засолении почвы

(Вегетационный опыт, 1991-1992 гг.)

Номер признаков ; Аргументирующий и функцио-: кируший признаки :Вари :ант * $ Уравнение : регрессии I г

1-3 Площадь листьев и индекс К 0,954+0,022Х . 0,845

листовой поверхности 3 2,62+0,0167Х 0,826

1-4 Площадь листьев и фотосин- к -425,4+6,79Х 0,775

тетический потенциал 3 143,1+2,56Х 0,873

1-7 Площадь листьев и урожай к 451,8+1,03Х 0,584

риса 3 297,2+0,23Х 0,586

3-6 Индекс листовой поверхности К I,565+0,234Х 0,655

и фотосинтетический потен - 3 I,630+0,067Х 0,739

циал

3-7 Индекс листовой поверхности К 367,6+56,28Х 0,753

и урожай зерна 3 192,0+64,2Х 0,678

4-7 Фотосинтетический потенциал к 513,9+0,158Х 0,701

и урожай зерна 3 247,б+0,303Х 0,812

4-6 Фотосинтетический потенциал к 2,02+0,0096Х 0,655

и сухая масса растения 3 0,186+3,99Х 0,739

Достоверное значение г = 0,580 при аг = 10

Рассчитанные уравнения регрессии по семи признакам не . всегда имеют достоверные корреляционные значения, но некоторые из них по функционирующим признакам дают возможность определить

величину другого признака. Но наиболее практически значимым является прогнозирование величины урожайности ( признак 7 ) по показателям: индекс листовой поверхности ( 3 ) и фотосинте-тическкй потенциал (4). Причем корреляционная связь $П с уро -каем зерна (4-7 .) более еысокая на засоленной почве.

Учеты индекса листовой поверхности сортов при внесении различных доз азота в почву показали зависимость его величины от фазы вегетации и уровня обеспеченности растений азотом .Независимо от сортов во всех вариантах по фазам вегетации индекс листовой поверхности (ИЛП) увеличивается. Он достигал максимума в межфазный период трубкоЕание - цветение. Однако,следует отме -тить, что в варианте без внесения азота уровень прироста^ас -симиляционной площади у каждого сорта неодинаков, хотя его различие весьма незначительно.

Роль азота в изменении индекса листовой поверхности хорошо заметна. Различие в темпах роста ШШ сортов отмечается уже на ранних межфазных фазах (всходы - кущение).

Очевидно, что чем более высокий уровень азотного питания,тем более сильнее увеличивается индекс листовой поверхности.

У всех сортов во всех межфазных периодах при внесении азота в дозе 200 кг д.в. индекс листовой поверхности увеличивается , нежели в варианте без внесения азота в 3-4 раза, а по сравнению со 100 кг д.в. в 1,5-2 раза. Влияние' дозы азота на прирост ИЛП особенно четко наблюдалось в межразных периодах: кущение -труб-кование и трубкование - цветение. Например, в период трубкова-ние - цветение у сорта Спальчик ИЛП возрос на 40 % и других сортов соответственно: у Лимана - 34,7 %, у Кулона - 48 %, у Золотистого - 40,7 %.

Итак, азотные удобрения оказывают положительное влияние на формирование ассимиляционной поверхности, чем больше вносится в почву азота, тем более увеличивается ИЛП. То есть к моменту завершения листообразования внесение азота увеличивает ИЛП в 1,3-3 раза.

Азот оказывает влияние как на увеличение листовой поверх -ности, так и ее физиологической активности и поэтому сбалансированное питание является одним из способов повышения урожая зерна.

Длительность рабочего времени листовой поверхности, имеющей активность к фотосинтезу в период вегетации, играет важную роль

в повышении биологического урожая культурных растений. В свя -зи с этим фотоскнтетический потенциал (Ш) - показатель, ха -рактеризутеий как размера ассимиляционной поверхности листьев в посеве, так и длительность периода, в течение которого сохраняется их фотосинтетическая активность, считается одним из показателей, участвующих в повышении или снижении урожая культурных растений. Существует тесная положительная корреляция иекду ФП и продуктивностью растений ряса (табл.3).

Таблица 3

Основные признаки проективности риса и их взаимосвязь медду собой при различной обеспеченности его азотным питанием

(Вегетационный опыт, 1991-1992 гг.)

Номер приз -наков i Аргументирующий и : Доза : функционирующий газота, ; признаки :кг/га : Уравнение :р|грессии : г V

1-3 Площадь листьев и индекс 0 0,75+0,018Х 0,809

листовой поверхности 100 1,49+0,018Х 0,874

200 3.08+0.0I3X 0,586

Индекс листовой поверх- 0 -607,2+516,9Х 0,888

3-4 ности и фотосинтетичес - 100 '-591,4+272,4Х 0,825

кий потенциал 200 -759,9+257,2Х 0,821

3-6 Индекс листовой поверх- 0 0,46+0,24Х 0,691

ности и сухая масса 100 ' 0,163+0,589Х 0,613

200 -0,336+0.569Х 0,739

4-7 Фотосинтетический потен- 0 228,8+0,С6Х 0,516

циал и урожай зерна 100 5I3.6+0.I58X 0,703

200 560,5+0,17Х 0,594

Достоверное значение = 0,580 при = ю

Чистая продуктивность фотосинтеза (ЧШ) коррелировала с другими признаками на уровне ниже достоверных значений. На без -азотном фоне ЧШ? достигает максимума в начале вегетации у сорта Спальчик Св межфазном периоде всходы - купение), у сортов Лиман, Кулпн, сэлотистый (в межразном периоде кущение - трубкование).

Затем она в межфазном периоде трубкование - цветение снижа -ется. Например, величина ЧШ у сорта Спальчик составляла максимум 7,40 г/мг/сут. и минимум - 5,76. Соответственно у дру -гих сортов она была: Лиман -^7,89 и 5,52; Кулон - 7,28 и 5,71; Золотистый - 6,73'и 5,74 г/м^/сут.

На азотном фоне у сортоз Спальчик, Кулон, Золотистый на -блюдалась аналогичная закономерность по изменениям величины ЧЛ5. Снижение величины ЧШ при повышении дозы азота объясняется тем, что увеличивается площадь листовой поверхности, усиливается взаимное затенение листьев. В таких условиях активность фотосинтетического аппарата растений падает, увеличиваются затраты веществ на дыхание и значительно снижается в стеблестое интенсивность ФАР, ухудшаются воздушный и тепловой режимы.

Как видно из данных табл. 2 и 3 мезду основными признаками продуктивности риса имеется высокий и средний уровень тесноты связи. Используя рассчитанные уравнения регрессии, можно с определенным уровнем достоверности при наличии одного из показателей прогнозировать величин!' того или иного признака и даже урожай зерна. Результаты этого анализа показали, что такие показатели, как содержание пигментов и чистая продуктивность фотосинтеза являются косвенными признаками, так как теснота их связи с другими признаками,как правило, имела величину коэффициента корреляции ниже достоверных значений, поэтому они не рекомендуются для прогнозирования урожайности риса.

В мировой практике рисосеяния применяют разнообразные ре -жимы орошения риса: постоянное затопление (ПЗ), укороченное затопление СУЗ), периодическое орошение (ПО) и т.д. Водный режим почвы оказывает значительное влияние на такие показатели окружающей среды, как температура и относительная влажность воз -духа, ОВП и солевой состав почвы. Все это, естественно, влияет на растение, в частности, на фотосинтетнческую деятельность риса. При периодическом орошении сортов риса по сравнению с другими вариантами происходит снижение величины ИЛИ и ФП в 1,5-2 раза. Это свидетельствует о том, что этот режим орошения не удовлетворяет физиологическим потребностям риса. Исследования показали, что фотосинтетическая деятельность риса при различных режимах орошения имеет общие закономерности: ИЛП, ФП, ЧЙС по фазам вегетации повышаются. Ч® снижается в последний период. В условиях постоянного и укороченного затопления фото-

синтетические показатели сортов риса в основном одинаковы, а при периодическом орошении они снижаются. Эти различия естественно в дальнейшем оказывают влияние на величину общей и зерновой продуктивности.

Из экологических факторов, оказывающих значительное влияние на фотосинтетическую деятельность растений, наиболее трудно регулируемыми являются температура и освещенность. Причем, эти факторы тесно взаимосвязаны между собой и, в свою очередь, с процессом фотосинтеза. В вегетационных условиях создавали ис -кусственное затенение (двумя слоями марли) растений сортов риса в различные фазы вегетации: кущения (ЗК), трубкования (ЗТ), выметывания (ЗВ) и продолжалось затенение до созревания. Эти опыты показали, что продолжительность затенения в онтогенезе риса оказывает сильное влияние на фотосинтетическую деятель -ность сортов риса и в конечном итоге снижает чистую продуктов -ность фотосинтеза.

Установлено, что затенение в онтогенезе способствует увеличению площади листовых пластинок, увеличивает продолжительность жизни листьев, а следовательно, повышается величина МЛ и ФП.

Таким образом, затенение в онтогенезе повышает ИЛП, ФП, но снижает ЧПФ. Чем продолжительнее затенение, тем более велико, изменение показателей фотосинтетической деятельности сортов риса. Снижение чистой продуктивности фотосинтеза (ЧИФ) свидетельствует о том, что недостаточная освещенность снижает интенсив -ность фотосинтеза, а это в конечном счете приводит также к уменьшению урожайности риса.

3. Влияние условий среды на урожай и его структуру

Уровень биологической реакции и адаптации растений риса к условиям среды определяет их продуктивность. Формирование биологического урожая у разных сортов риса зависит от изменения элементов его структуры, которые формируются последовательно в разные этапы индивидуального развития. Все изучаемые неблагоприятные факторы среда вызывали уменьшение величины элементов структуры урожая. Однако эти изменения не были однозначны. Снижение параметров зерновой продуктивности риса зависит от сте -пени и качества засоления почвы. При 0,7 % хлоридно-сульфатном

натриевом засолении по сравнению с незасопенной почвой количество зерен в главной метелке уменьшилось у сорта Спаяьчик на 29,5 а масса зерна на 25 %. У других сортов снижение атих показателей соответственно было: Лиман - 35,4 и 41 %\ Кулон -23,5 и 30 %, а Золотистый - 30,1 и 35,1 %. Как видно из этих »'данных наименьшее уменьшение продуктивности отмечается у сор-га Спальчик.

Внесение азота в почву увеличивает количество колосков в метелке, процент их пустозерности и массу 1000 верен. Однако повышается продуктивная-кустистость, масса.верш с одного растения (рис.1 ).

У сорта Спальчик на фоне ы до количзсггео взргп в гхееноП метелке по сравнению с безазотшш фоной увеличивалось б 2,1 раза, а вдсса верна с растения в 1,82 раза. Лра ^оо ога показатели соответственно угоетсимсь в 2,72 и 2,37 раза. Это па -глядно показывает уваЕгтазе дозы азота в 2 раза , не вызывает адекватного увеличения продуктивности растений. У других изу -ченных сортов отмечается аналогичная закономерность в измене -нии элементов структуры урожая.

При периодическом ороЕении'псГ сравнению с затоплением снижается как количество колосков в метелке, так их выполненность, то есть масса 1000 зерен, что и вызывает значительное снижение зерновой продуктивности. Сортовые особенности выражены слабее, хотя сорт Золотистый показывает меньшую вариабельность элементов структуры в зависимости от режима орошения.

Результаты биометрического анализа модельных растений с различных вариантов затенения растений показали, что уровень освещенности по-разному влияет на элементы структуры. Количество колосков в метелке, по сравнению с контролем, в зависимости от продолжительности затенения уменьшается на 15-25 %, а масса зерна на 13-33 %. Длина метелки варьирует мало (у ■= 6-19 %), в то время как другие показатели имеют коэффициент вариации 40 % и более.

Таким образом, неблагоприятные экологические условия вызывают у всех'сортов снижение показателей элементов структуры .

Однако, генетически консервативные признаки такие, как : длина метелки, масса 1000 зерен имели вариабельность и степень снижения меньше, чем продуктивная кустистость и число выпол -ненных кояосков в метелке.

Лиман

Рис. I. Структура урожая сортов риса в зависимости от дозы азотных удобрений (1991-1992 гг.)

1. Всего когосхов (шт.)

2. Масса соаоад.(г)- -

3. Масса зерна с раст.(г)

4. Индекс продуктивности метелки

5. Пустые колоски (шт.)

6. Масса 1000 зерен (т)

7. Масса зерна на гя. метелке (г)

8. Длина метелки (см).

_________м»

-- - N100

--N10«

Комплексным показателем пластичности и адаптивности сорта к факторам среда, с агрономической точки зрения является урожайность (табл.4).

Таблица 4

Влияние экологических факторов на урожайность сортов риса, гЛ;2

Экологический :Доза |-----------5_2_Е_£__(С)------------

фактор (А) ;|акто- ; Спальчик: лиман . КуЛон: Золотистый

I.Засоление х К 489,7 511,1 549,9 541,0

3 341,4 336,9 359,3 355,3

2.Азотное пи- к0 220,2 215,2 197,0 211,3

тание к100 489,7 510,7 549,8 540,7

К200 573,1 635,6 656,7 634,9

3.Режим ороше-

ния^ ПЗ 545,2 596,8 604,7 602,1

УК 500,7 559,0 592,4 531,3

ПО 356,5 398,4 392,0 388,9

4.Затенение** БЗ 466,5 491,2 547,6 509,2

ЗВ 451,2 478,1 477,8 447,4

ЗТ 415,7 410,7 425,2 386,7

зк 373,2 357,5 383,3 300,7

Примечание: х 1991-1993 гг.; ^ 1992-1993 гг.

Из данных видно, что почвенно-экологические факторы сильно оказывают влияние на урожайность сортов риса. В неблагоприятных условиях среды: засоления почвы, недостаточной обеспеченности азотным питанием и водой, а также снижения освещенности в онтогенезе растений снижается его урожайность. На безазотном фоне урокакность сортов риса снижается на 50 « нежели на фоне 100 кг, а лри засолении почвы - на 33

Периодическое ороаек'ке и затенение в онтогенезе риса занимает среднее меса-о в снижении урожайности сортов риса. При это:.: уронайнос1-ь уменьшается на 30-19 % к оптиьуцу.

'^лелует отметить, что реакция группы сортов по спелости на действие неблагоприятных факторов среды неодинакова. Урожай -ность среднепозднеслелых сортов Кулон, Золотистый при недос -таточноп обеспеченности растений азотом снижается на 63 % по сравнению с фоном 100 кг, при затенении - на 24 % нежели конт-

роля. При этом у среднеспелых сортов Спальчик, Хи;,:ан соответственно 56 и 14 %.

По величине зерновой продуктивности в неблагоприятных условиях за годи исследований сорта располагались в с.гедушей по -следовательности:

Засоление 0,7 %: Кулон > Золотистый > Спальчик > Ликан.

Nq : Саальчик > Лиман > Золотистый > Кулон.

Периодическое

орошение : Лиман > Кулон > Золотистый > Спальчик.

Затенение с

фазы кущения : Кулон > Спальчик > .'.иман > Золотистый.

Поскольку изучаемые сорта разных групп спелости имеют неодинаковый уровень потенциальной продуктивности, го оценку их вели также по относительному снижению урожая С в %) в неблагоприятных условиях к оптимуму:

Засоление почеы: Спальчик <Лиман < !"улоь:<2олотистый.

Уровень обеспеченности азотом: Спальчик <Лиман<Золотистый< Кулон.

Режим орошения: Золотистый<Спальчик<Ли<;ан < Кулон.

К интенсивности освещенности: Спальчик <Лкман <Кулон<Золо-тистый.

ВЫВОДЫ

1. Рабочая адсорбирушая поверхность С'РАП) корневой системы риса достигает своего максимума к концу фазы кущения, а затем она постепенно снижается, хотя общая поверхность eme до фазы цветения остается высокой. Сульфатно-хлоридно-натриевое засоление почвы (0,7 %) на корневую систему оказывает ингибирующее действие, которое четко проявляется уже с фазы кущения. К фазе цветения на засоленной почве РАП снижалась у сортов: Спальчик и Лиман на 35-40 %, а Кулон и Золотистый на 50 % в сравнении с контролем. У позднеспелых сортов,с увеличением продолжительности воздействия солей,ингибирующий эффект проявляется сильнее.

2. Динамика аммония в почве находится в тесной связи с дозами внесения азотных удобрений, причем это более выражено в ранние фазы вегетации. В развитии корневой системы сортов в онто -генезе сохраняются общие закономерности. Однако стимулирующее действие удобрений на величины РАП проявляется неоднозначно.При внесении 200 кг/га азота у сортов Спальчик и Лиман она сильнее

возрастает (19-25 %), а у сортов ífyjioH и Золотистый это выра -жено слабее ( 3-5 %).

3. В содержании пигментов в листовых пластинках имеются некоторые сортовые различия, но общая закономерность их динамики выражена четко и происходит снижение их количества от начала к концу вегетации. Действие засоления и азотного удобрения в пределах адаптивного потенциала проявляется идентично и с увеличением аргументирующего фактора увеличивается функционирующий.

4. Засоление почв тормозит ростовые и формообразовательные процессы, что приводит к уменьшению индекса листовой поверхности (ИЛИ), фогосинтетического потенциала (ФП) и чистой продуктивности фотосинтеза (ЧИФ). Причем в вариантах опытов у среднеспе -лых сортов эти показатели снижаются в среднем на 22-25 %, а у более позднеспелых на 32-37 %.

5. Повышение уровня азотной обеспеченности растений сортов риса вызывало увеличение ИЛИ и ФП .начиная с фазы кущения. Во все межфазные периоды при внесении азота 200 кг/га эти показа -тели по сравнению с контролем (^ ) были выше у сортов Спальчик и Лиман на 40-35 %, а Кулон и Золотистый 48-11 %. Внесение по -вьшенной дозы азота в почву снижает ЧПФ у всех сортов риса.

6. Постоянное затопление и периодическое орошение (7u-oiÄ 53), по сравнению с укороченным затоплением, снижает ИЛП и ФП, так

как в первом случае в начале вегетации угнетается рост и куще -ние отдельных растений, а во втором создается неблагоприятный режим для минерального питания. Поэтому Ч® риса при затоплении к периоду кущение - трубкование достигает максимума, а затем снижается, а при периодическом орошении она держится на одном уровне. Причем сортовые различия незначительны.

Чем продолжительней период затенения сортов риса, тем ваше были Ш1П и ФП, а ЧПФ уменьшалась. Это объясняется тем, что при затенении увеличиваются площадь листоеой пластинки и продолжительность жизни листьев.

7. Корреляционно-регрессионный анализ взаимосвязей между показателями фотосинтетической продуктивности в фазу выметывания риса, выполненный для двадцати одного признака, показал, что в опытах по засолению между отдельными из них связь существенна, а между äG и урожаем зерна теснота связей очень высокая

i = 0,77-5,82). В то же время в опытах с азотными удобрениями выявлена несколько иная закономерность: уровень тесноты связей

колеблется и зависит от азотной обеспеченности. Более высокий ее уровень С г =0,70-0,87) при внесении ^00,а ПРИ N0 и N 200 корреляции изученных признаков уменьшаются (г=0,52-0,59) при достоверных значениях 0,58. Мезду ЧГЕ5 и урожаем зерна тесноты связи ниже достоверных значений г , поэтому этот признак не может использоваться для оценки.

8. Неблагоприятные экологические условия действуют на все сорта комплексно, что отражается через интегральный показатель-урожайность. Элементы структуры урожая у растений, произрастающих в неблагоприятных условиях среды, у всех сортов были мень -ше, чем в оптимальных. Однако генетически консервативные приз -наки, такие как длина метелки, масса 1000 зерен имели вариабельность и степень снижения меньше, чем такие признаки, как про -дуктивкая кустистость, число колосков и пустозерность.

9. У изученных сортов риса факториальное влияние экологических условий среды на урожайность было выражено сильнее, чем сортовые различия. За годы исследований величина урожайности сор -тов в неблагоприятных условиях колебалась. Поскольку изучались разные по продолжительности вегетационного периода и потенци -альной продуктивности сорта, то суммарная реакция на экологи -ческие условия выражена в условных баллах, отражающих степень снижения урожая при воздействии неблагоприятного фактора по отношению к оптимальным условиям.

По комплексной оценке реакции риса на неблагоприятные условия среды, выраженной в баллах, -лучшими обладающими большей адаптивностью были сорта Спавьчик (5 баллов), Лиман (9 баллов), и наиболее сильно подвержена их воздействию сорта Золотистый (12 баллов) и Кулон (14 баллов).

ПРЕДЛОЖЕНИЯ - РЕК0МЕНДА1Щ

1. При селекции на неблагоприятные экологические условия необходимо ориентироваться на создание раннеспелых, высоко плас -тичных и адаптивных сортов.

2. В производственных условиях ,когда имеются почвенно-зко-логические проблемы или возможны отклонения от оптимального режима орошения и в годы с пониженной освещенностью, следует от -давать предпочтение также раннеспелым сортам.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. ТУр Н.С., Доан Зуй Т. Влияние засоления почвы на пока -затели фотосинтетической деятельности и урожайность сортов риса. Сборник научных работ молодых ученых.- Краснодар, КГАУ , 1993.- С.169-180.

2. ТУр Н.С., Доан Зуй Т. Влияние азотных удобрений на про -дуктивность сортов риса // Труды КГАУ. 1993 г. Вып. 355 (363). С.132-138.

3. Доан Зуй Т., Т*ур Н.С. Влияние интенсивности освещенности' в онтогенезе на продуктивность сортов риса. Сборник научных работ молодых ученых.- Краснодар, КГАУ, 1993.- С.180-187.