Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ЗАВИСИМОСТЬ ПРОДУКТИВНОСТИ И КАЧЕСТВА ЗЕРНА ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ ОТ ТЕМПЕРАТУРНОГО И СВЕТОВОГО РЕЖИМОВ ВЫРАЩИВАНИЯ

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "ЗАВИСИМОСТЬ ПРОДУКТИВНОСТИ И КАЧЕСТВА ЗЕРНА ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ ОТ ТЕМПЕРАТУРНОГО И СВЕТОВОГО РЕЖИМОВ ВЫРАЩИВАНИЯ"

л

'у?

У У® МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА

И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи

АКАНОВА Наталья Ивановна

УДК 631.11 :631, 559:581, 192.7

ЗАВИСИМОСТЬ ПРОДУКТИВНОСТИ И КАЧЕСТВА ЗЕРНА ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ ОТ ТЕМПЕРАТУРНОГО И СВЕТОВОГО РЕЖИМОВ ВЫРАЩИВАНИЯ

Специальность 03.00.12 — физиология растений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1991

Работа выполнена во Всесоюзном научно исследовательском институте удобрений и агропочвоведення имени Д Н. Прянишникова.

Научный руководитель — доктор биологических наук, профессор Ниловская Н. Т.

Официальные оппоненты доктор биологических наук, профессор Кондратьев М. Н : кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник Рыбакова М. И.

Ведущее учреждение — Институт физиологии растений АН СССР.

Защита диссертации состоится « — » ЧьСлУ _ _ _

1991 г. в » часов на заседании гп • пированш -о совета Д 120 35 07 в Московск венно" ^мии имени К. А Тимирязева

Адрес 127550, г Москв„ 49,

сектор защиты диссертаций

С диссертацией мо

Автореферат разпг

Ученый секре специализированного кандидат биологическ

Актуальность темы. Увеличение производства зерна и улучшение его качества составляют основу сельскохозяйственного производства. >

Задача науки: обосновать и разработать принципы повышения урожайности . зерновых культур, в первую очередь пшеницы, занимающей ведущее место в общем производстве зерна.

Продуктивность и качество зерна гшеницы в значительной мере определяются внешними факторами, главными из которых являются световой и температурный режимы. Несмотря на значительное количество исследований, проведенных в этом направлении отечественными и зарубежными авторами, трудно сделать определенные выводы о закономерностях формирования продуктивности посевов при варьировании условий выращивания.

Проведение экспериментов в герметических фитотронах позво- -лило определить влияние изучаемых параметров внешней среды в условиях модельного посева, при различных вариациях светового и температурного режима, что дало возможность сделать определенные выводы, касающиеся формирования высокопродуктивных посевов пте-ниш с высоким качеством зерна..

Цель и'задачи исследования. Целью данной работы явилось изучение особенностей'формирования продуктивности и качества зерна яровой гаиенииы интенсивного типа в зависимости от температуры воздуха и мощности лучистого потока; В связи с этим . решались следующие задачи:

I. Изучить влияние температурного и светового режимов на закономерности развития растений, накоплениефитомассы и продуктивность .пшеницы.. • - 'У; -.'-. "л- \ '

ЦЕНТРАЛЬНАЯ _ НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕК/*

сальскохоз а ;адэмии ■

и.м. К. А. Тиылрязэод

2. Определить влияние изучаемых факторов среды на составляющие элементы продуктивности: коэффициенты кущения, число цветков и зерновок, массы 1000 зерен.

3. Оценить с помощью регрессионного анализа с логистической функцией закономерности накопления биомассы яровой пшеницы по этапам органогенеза при различных температурных режимах выращивания.

4. Установить зависимость формирования качественных показателей зерна от температуры и мощности лучистого потока.

Научная новизна. Впервые вопросы оптимизации параметров внешней среды ручались на модели ценоза яровой пшеницы при бездефицитном поглощении элементов минерального питания. Была предпринята попытка создания оптимального комплекса факторов внешней среды для реализации потенциальных возможностей растений пшеницы, в результате чего был получен урожай зерна 2,34 кг/м^ с содержанием белка более 16 <">. Установлен характер взаимосвязи между морфофизиологическими показателями и конечной зерновой продуктивностью пшеницы. Впервые методом регрессионного анализа с логистической функцией показана закономерность накопления фитомассы растения по этапам органогенеза при разных температурных режимах.

Практическая значимость. Результаты проведенных исследований используются при моделировании продукционной деятельности посева пшеницы и программировании ее урожайности и качества зерна.

Полученные уравнения регрессии позволяют расчетным цутем определить границы изменчивости в накоплении общей биомассы растения при разных температурах воздуха.

Изучение закономерностей накопления белков в зерновках пшеницы имеет общетеоретическое и практическое значение для сельского хозяйственного производства при создании оптимальных' условий для реализации генотипа пшеницы и получения высокого урожая с хорошим качеством зерна.

Апробация работы. Материалы исследований докладывались на конференциях молодых ученых ВИУА (1979, 1981, 1982).

Публикация. По теме диссертации опубликовано 4 работы.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания объекта и методов исследования, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов, списка литературы (283 источника, в том числе 93 иностранных). Материал диссертации изложен на 148 страницах машинописного текста и содержит ЗГ таблицу и 5 рисункор,

Ш2Т0ДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ РАБОТЫ

Исследования проводились в лаборатории потенциальной продуктивности растений ВИУА» \

Объектом исследований служила мягкая короткостебельная пшеница интенсивного типа американской селекции Верлд Сидз 1877, отечественной селекции Мироновская яровая и мексиканской селекции Сете Церрос 66. .

Эксперимеоты по изучению влияния уровня облученности опыты ( I.и- г:) и :.текпбратурного."рекима-

(опыт 3 и 4) на развитие, формирование продуктивности и качества зерна гиеницы, проводились в гермеическом фитотроне, снабженного автоматическими системами для поддержания и регулирования основных параметров внешней среды в течение всей вегетации растений. Схема огыгов представлена в таблице I.

Остальные параметры внешней среды во всех экспериментах бши одинаковыми и поддерживались на уровне: относительная влажность воздуха о(£ 5 %, концентрация Оо в воздухе 21, 0,2 % днем и 20,1- 0,2 % ночью; концентрация СЮ, - 0,03 %

днем и 0,13* 0,02 % ночью.

Герметический фитотрон состоит из четырех камер, посевная площадь каждой 0, 5 м*\ В фитотроне автоматически поддерживаются и регулируются системы: освещения, газового режима по углекислому газу и кислороду; температуры и влажности воздуха, минерального питания растений. В качестве источника облучения использовались лампы накаливания ЗН-(з. Состав газовой среды внутри камеры контролировался и поддерживался кислородным газоанализатором ГЫК-14 со шкалой 19,5 - 2«с,5 % и углекислотным газоанализатором Г0А-& с диапазоном шкалы О - 0, О %. Регистрация концентрации газов производилась непрерывно и фиксировалась на ленте самопишущего потенциометра КСП-4.

Растения выращивались в вегетационных кюветах. Штан1е растений производилось автоматической системой спосооом подтопления корневой зоны из специальных баков. В корчевоР зоне в течение всего периода вегетации контролировалась темгерату-ра с помощью стеклянного термометра.

Режим питания выбирался максимально благоприятным для обеспечения жизнедеятельности растений л был одинаковым во всех экспериментах. Соотноиьнна основных мичеральнь'Х <>ле\«е.чтоь

Таблица I

Схема опытов по изучению действия световых и температурных режимов на продуктивность и качество зерна

пшеницы

а) • • 2 : Сорт : ЯРОВОЙ ? пшеницы • і ! §•§ Этап органоге-неща :Температу-:Интенсивна воздуха:ность по: оС :тока

0 1 • 3« • об • го ; я ® е* •Ні. I» Г день ночь Івт/м ФАР •

I Верлд Сидз 1877 1-4 І-ХП 28 28 300

2 Верлд Сидз 1677 1-4 І-ХП ,28 28 100

I Мироновская 1-4 І-ХП 28 28 300

о 2 Мироновская 1-4 І-ХП .28 28 100.

3 Сете Цэррос 66 1-4 І-ХП- 28 28 ' 300

4 Сете Цэррос 66 1-4 І-ХП 28 28 100

I , Верлд Сидз 1977 1-2 І-ІУ 16 13 300.

. 3 У-ІХ. 20 17 300-

о 4 Х-ХП ' 25 22 . 300

■ . 2 Верлд Сидз 1877 1-4. І-ХП . 20 17 300

: з.' Верлд Сидз 1877 1-4 І-ХП ' 28 28 ■ ". 300

; I • Верлд Сидз 1877- . 1-2 І-ІУ 16 13 ,. 300

4 3 У-IX:. 20 ; ■-. 17 . '. 300 .

4 : Х-ХІ1. 25 22 300

'.2 Верлд Сидз 1877. - 1-4 : І-ХП • . 20 • 17, 300"

в питательной смеси было подобрано в ходе предварительного . специального опыта и составило Ы:Р:К = 30:10:60.

Метод.выращивания - гидропоника. Питательные растворы готовились на дистиллированной воде. Основные питательные элементы вносились в виде чистых солей (мг/л): Са(ЫОз)^ - 300,

t>

КЫОз - 125, KCI - 105, KH2P04 - 130, t«^"04 • 7H,0 - I2&, Ce - I, В - 0,2, ¡ta -0,03, Си - 0,02, ¿t> - 0,02, 4h - 0,02. Постоянство концентрации питательной среды поддерживалось сменой раствора. Истощение раствора допускалось не более 25 % от начального содержания (контроль - калий, как наиболее интенсивно поглощаемый элемент). Ежедневно измеряли кислотность питательного раствора и поддерживали рН на уровне 5,6-5, о.

о

Плотность посадки 400 растений на I м . Во всех экспериментах в течение всего вегетационного периода проводился морфо-физиологический контроль за наступлением этапов органогенеза (Куперман Ф.М., I95ü, 1977).

Мстительные пробы отбирали в течение онтогенеза в основные этапы органогенеза. Определяли следующие показатели: сухую биомассу, число побегов, колосьев, колосков, цветков, зерновок. На ранних этапах органогенеза число колосков и цветков определяли v помощью микроскопа МБС-2 при увеличении в 16 и 32 раза. Полученные данные позволили проанализировать динамику накопления биомассы и оценить реализацию звложившихся элементов продуктивности.

Уборку урожая производили при достижении влажности зерна 14 %. Для характеристики урожайных данных определяли структуру растений, сухую биомассу по органам, массу 1000 зерен. Все показатели рассчитывали на одно растение.

Для изучения формирования качества зерна определялись следующие показатели: содержание общего азота по методу Кьльдаля; небелковый азот отделяли от белкового с использованием 5 % ТХУ (Ермаков А.И., 19?¿); количество белка устанавливали по содержанию белкового азота в зерне, результат умножали на коэффициент 5, содержание крахмала и клейковины по ГХХЛу Idooo, 1-6а в

мукомольно-хлебопекарной лаборатории при Государственной комиссии Министерства сельского хозяйства СССР; качество клейковины на стандартном приборе ИдК-I; фракционный состав белка ' зерна - путем последовательной экстрации согласно методике Плешкова Б. П; аминокислотный состав зерна на автоматическом анализаторе "Хромаспек" фирмы Renk, ^i^et после экстрации и гидролиза по общепринятой методике в запаянных ампулах с 6н HCl при температуре +П0Рс в течение 24 часов.

При анализе экспериментальных данных исследования использовали дисперсионный метод (Дэспехов В.А., 1973), оценка досто верности проводилась с помощью коэффициента Стьюдента с исполь зованием специально подготовленных программ на ЭВМ, регрессионный метод с логистической функцией.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ,

Вяияние уровня облученности на формирование ■продуктивности пшеницы , ■ '

Вэзультаты исследований показали,' что интенсивность светового потока оказывает:значительное.влияние на накопление сухого вещества. На рис. I представлена онтогенетическая динамика накопления общей биомассы при двух световых режимах (100 и 300 вт/м2 ФАР). Характер динамической кривой накопления в обоих вариантах одинаковый. Наиболее" интенсивный прирост био массы отмечается в первую половину вегетации, причем в период от трубкования,(У этап) до цветения (IX этап) сухая масса растений в условиях:300 вт/м^ ФАР увеличилось с 0,6ь до 7,75 г, а в условиях 100 вт/м2 ФАР с 0,21 до 3,50 г, то есть происходит снижение уровня накопления биомассы на 53 55.

■ В период после цветения: темпы прироста сухого вещества:' "

Накопление биомассы пшеницы по этапам

органогенеза

УП УШ IX X П ХП

Рис Л

органогенеза в зависимости от уровня облученности.

падают, наиболее резко это происходит в условиях ослабленного освещения посева..В итоге при уровне облученности 100 вт/м2 ФАР масса растения составила 3,73 г, что на ■ 57 % меньше в сравнении с режимом 300 вт/м2 ФАР, где сухая масса растения - Ь,79 г.

Анализ структуры растения в урожае (табл.2) показал, что максимальная продуктивность растений пшеницы, получавших больше лучистой энергии в течение онтогенеза, определялась, главным образом, большим коэффициентом продуктивности кущения, а также числом зерен в колосе. Установлена положительная корреляция между числом колосоносных побегов и урожаем зерна

( г =» +о,ьз). ■: '"•'-

Об усилении интенсивности общего и продуктивного кущения при возрастании уровня облученности сообщается в работах ряда авторов tiet>c/ -б у., 1965; Полонский В. И. с соавт., 1977, I97Ö; Разоренова Т.А., Ниловская Н.Т., Булгакова H.H., 19УЗ; . Сичинава Н.Ш., 1984; Лал^гг fljf, JPcya* , /¿v<?-' £t'i H'- , 190«' и др.). Так, согласно данным Пэлонского В.И. и Лисовского Г. М. (197Ь), возрастание уровня облученности с

о

250 до.700 вт/м ФАР привело к увеличению продуктивного кущения в 2 раза. , '

Как показывают данные таблицы 2, количество эвложившихся цветков на У этапе органогенеза в обоих вариантах опыта одинаково. Однако, при низкой облученности посева произошел более значительный-сброс цветков, что в конечном итоге привело к достоверному снижению числа зерен в колосе с 15 до'13.

Снижение озерненности колоса в условиях низких ФАР, по мнению некоторых авторовj происходит вследствие муж-ской стерильности (Альжанова Р. М., 1970; Главацкая Т. П., Фомченко-ва М. Ф.', 1976; Wccc/tu/f £>■ t „(/<,„ freut/ t3. , 1976). ' •

Таблица 2

Структура урожая и продуктивность растений пшеницы в условиях разной

облученности

і і • 0) Коэффициент кущения Характеристика колоса | асса, Г

о Л о - < Ы ЄІ Л н ж от Ф о 5 ЯЇ ч ОХ (н 0,0) и >> У : 8 Дайна ; количество : 1000: Иэло-:зе- :го • :рен :рас-: :тения Листьев Стеблей Зерна

Вариант Высота р ний, см Об- :фо-шегоідук-:тив-:ного колоса см :колос» :ков в :іолосе :на Я :этапе :цветков:зерно-:заложив:вок в :шихся :юлосе :на У :на ХП :этапе :этапе

I ¿00 72,9 ¡¿,9 6,6 6,6 11,0 оО,«; 15,2 33,4 1,3 ¿,5 3,2

100 61,6 6,2 4,2 5,6 11,3 79, Ь 13,2 га,9 з,7 0,5 0,9 1,5

Іфакт. 27,5 50,1 16,3 2*., о 1,3 0,9 12,4 6,о 51,9 3,9 69,4 22,7

Ргабл. 5,0 5,0 5,0 4,0 4,0 4,0 4,0 /,7 7,/ 1,1 7,7

Р% 2,3 7,0 /,ь 5.1 6,5 2,7 20,1 4,0 7,9 4,4 0,4 10,4

НСР 4,Ь 2,1 1,3 0,3 1.0 2,5 2,0 4,о 2,1? 0,2 0,6 0,9

Но непосредственные причины нарушения процессов формирования половых элементов генеративных органов растений в условиях ослабленного освещения изучены недостаточно.

V Результаты исследований прозволяют сделать вывод о наличии устойчивой массы 1000 зерен при высоких интенсивностях ФАР. Этот факт подтверждается тем, что соответствующие критерии достоверности имеют предельное значение при уровне доверия 0,95.

С увеличением энергетических затрат в три раза зерновая продуктивность повысилась в два раза с 1,5 до 3,2 г/растение. Статистическая обработка данных выявила высокую коррелятивную зависимость между общей биомассой и урожайностью £=+0,86..

Для определения зерновой специфики в различных условиях облученности был проведен опыт 2 с двумя сортами яровой пшеницы интенсивного типа Сете Цзррос Бб и Мироновская. Результаты опыта показали, что как и в опыте I с сортом Верлд Сидз 1877, растения получавшие больше световой энергии характеризуются лучшими показателями продуктивности (таблица 3).

Результаты показывают, что наибольшая отзывчивость на увеличение интенсивности света отмечается сорта Сете Церрос 66: степень реализации продуктивного кущения составила 100 %, что

в значительной мере определило зерновую продуктивность. Дэля ' ' ... р реализации потенциального урожая при мощности света 300 вт/м

у сорта Мироновская составила 41 %, у сорта Сете Цзррос 66 -' 48 %, при интенсивности 100 вт/м ФАР соответственно 27 % и 30 %

Химический состав зерна в зависимости от интенсивности лучистого потока.

Исследования показали при повышении уровня облученности посева со' 100 до 300 вт/м2 ФАР количество белка в зерне пшеницы сорта Верлд Сидз 1Ь77 достоверно увеличивается с'14,42 до

Таблица 3

Влияние интенсивности света на формирование продуктивности разных сортов

яровой пшеницы

Вариант Сорт Интенсивность света, вт/м ФАР Коэффициент количество в юлосе Степень реализации зерна, /о ласса, г

Общего :фо- ,'дуктиь :ного Колосков на ГХЛ этапе :Цвет- :Зерно-:ков : вой на -:эало- ;ХПэта-:яившихт пе :ся на : :У этапё V 1000 зерен Зерна с -1 рас течия

I с Шроновская Лроновская 300 100 5,9 4,Ь 4, с гм Ю,9 ¿1,/ 62,4 120,2 5о,2 6/ 4о 42,5 42,9 6,1 4,0

3 Сете Цгррос 66 300 с,2 1/4,0 оЗ,0 41 3/.I 10,9

4 Сете Церрое Сю 100 3,0 ¿,5 I ь,к 165,0 4о,0 35 35,0 3,2

¡факт. 44,3 45,о 2,2 5о,2 9,7 о,3 94,2

Гтьор. 4,4 4,4 4,4 4,4 3»0 3,0 3,0

?% 7,5 Ь,г 5,0 4,/ 3,о 7,0 5,9

ИСР 1,0 0,о 3,4 7,2 6,4 7 ,Ь 1,0

до 15,05 % (таблица 4). Отмечается положительная тенденция к улучшению технологических качеств - возрастает содержание клейковины с 29,6 до 30, ¡¿%, что согласуется с данными ряда авторов, также отмечавших повышение качества зерна в условиях высоких интенсивностей ФАР ЦЬлонский В. И. с соавт., 19о4).

Отметим, что с увеличением зерновой продуктивности качество зерна не снизилось.

Изучение фракционного состава белка показало, что варьирование изучаемого фактора в интервале 100-300 вт/м ФАР не изменило соотношения фракций: преобладает доля глютенинов, что положительно характеризуется при определении биологической ценности зерна.

а

ГЬд влиянием высокого уровня облученности наблюдалось уййи-чение абсолютных количеств всех аминокислот, в том числе и незаменимых, без изменения их соотношения.

В опыте 2, исследуя сортовую специфику было установлено, что сорт Сете Цзррос 66 более отзывчив на варьирование уровня ФАР. С увеличением мощности светового потока в 3 раза достоверно возросло содержание в зерне общего азота и белка, значимых различий по количеству клейковины не обнаружено.

Таблица 4

Влияние интенсивности облучения на качество зерна пшеницы (опыт I)

'Содержание, %

:Уровень облу-Вари-:ченности,

ант ;вт/м2 фар

Общего: Срп„я :Крахма-:Кпей- : азота ;да :ковины:

Качество клейновины

1 300 3,01 15,05 60,03 30,81 Удовлетворитель-

но слабая

2 100 .. 2,90 14,42 59,62 29,62 Удовлетворитель-

но слабая

{факт. 43,08 3,01 2,03

Ргеор. 18,51 18,51 18,51

Р% 0,46 1,64 1,92

НСР 0,41 2,54 3,52

.• Закономерности развития и формирования продуктивности пшеницы в условиях варьирования температуры воздуха.

С целью выявления оптимального температурного режима, определяющего рост, развитие, продуктивность и качество зерна пше-' ницы бьши проведены два эксперимента (опыт 3 и. 4)..

В опыте 3 для'определения закономерности накопления общей, биомассы в условиях разного температурного режима, экспериментальные данные были обработаны регрессионным методом с логистической функцией, которая выражается уравнением Ферхюльста (Пло-

хинский Н. А. , 1970) :

. ' - А --■■'■". : ■ -"■ ■

У = -~ A4fe,x где

I + ю а+ах

У - биомасса растения, г/растение; А - максимальное значение биомассы за вегетацию растений, г/растение; а,б - параметры, определяющие наклон, изгиб и точку перегиба логистической линии

регрессии; С - предел, с которого начинается рост функции, г/растение; X - этап органогенеза.

На основании полученных данных для каждого варианта опыта уравнение Ферхюльста прлнимает следующий вид:

16,64

у --:-; гг=о,эь

I + 102,90+0,34х

¿* ш

1а, 70

=- ; г =0,90

" I + 10^.47+0,34х

Iе - аг

' с

У_--1- ; "С = 0,9о

! + 102,-'2+0,34х

Пэдставляя в уравнение регрессии вместо ( х ) последовательные значения этапов органогенеза, определяли теоретический ряд значений биомассы растения, что позволило выявить закономерность накопления фитомассы от термического режима. ЕЬсокий коэффициент корреляции во всех вариантах свидетельствует, что выбранная модель адекватна. Дія определения момента перехода возрастающей скорости в убывающую, производили расчет по формуле: ^ /а/

/в/

фи всех исследуемых гзжимах момент перехода наступал после восьмого этапа органогенеза.

Исследования показали, что максимальный урожай зерна с Ї м2 был полечен в условиях варьирования температуры по герио-дам развития - 1о-*.Ь°/13-<:20С (день/ночь) и составил і.,34 кг/м*\

Таблица 5

Влияние термического режима на продуктивность растений пшеницы

Вари-: Температура, : | ! « . :Числ0 побегов ; Характеристика; &сса> ~

алт • Лп • сб сз 5; • ей £ I................1 ■■—■""■I "11—- ■ - — 1 щ ■ ■ 1> > '

: :ꩧ- :Общее :фодук-:Длина,:Число :зерна :Биомас-: 1000

• .' •:§§ 5 :тивных : см ¡зерен :г/м2 :са :зерен,

:_ ■ ; я ;Дс, ; . ;_;_._;_:г/м : г

1 16-25/13_22 • а7 99,50 12,4 8,9 7,5 28,0 2336 5660 35,7

2 20/17 98 109,11 13,6 6,1 8,5 20,4 1200 6000 44,8 ■ 3 , 28/28 .. 60. 72,93 12,9 6,6 6,6 15,2 1260 . 3512 33,4

Я£акт. 379,01 0,2 5,9 • 25,8 20,5 31,7 17,9 18,7

Ргеор. 4,10 4,1 4,1 4,0 4,0 6,9 6,9 6,9

НСР 3,03 3,9 2,0 0,5 4,4 443,5 1252,9 5,5

,;-Р* *V 1,02 ... 9,6 ■ 8,7 2,5 7,0 7,0 6,3 3,7

что почти в 2 раза больше по сравнению с двумя другими исследуемыми режимами (таблица 5). Увеличение зерновой продуктивности происходит, главным образом, за счет увеличения продуктивной кустистости. ГЬвышение температуры до 2ь°С в третьем варианте снизило долю продуктивного чуцения до 51 %, в условиях ¿cP/iPc, хотя сформировалось наибольшее число побегов ~ 14, но реализовалось лишь 45 %.

Имеющиеся в литературе по этому вопросу данные не однозначны, но большинство авторов указывают на тесную зависимость процесса кущения от термического параметра ( , ifu б?// f'M, С'игчп'н I9?2; Jm, 4 и JD £ , 1979; Полонский В. Л., Лисовский Т.М. ,19Ь0); Чазов С.А., Алферова П.А., 19ь/ и др.).

Другой причиной, обусловившей повышение урожая, является увеличение озерненности. Математическая обработка данных выявила высокую корреляционную тависимость медду зерновой продуктивностью и числом зерновок в колосе ( £ = +0,Ы - + 0,93).

Анализируя характер ответных реакций растений на изменение термического параметра по четырем периодам развития, установили, что между длительностью четвертого периода развития и выполненностью зерновок существует прямая зависимость (г =+0,7/). Наиболее полновесное зерно получено при температуре ¿0°/17°С, масса 1000 зерен составила 44,о г, что согласуется с мнением реда ученых (Турбин Н. В., 197Ь; Калинин Н. И., 19Ь4; Коровин А. И., I9b6; Mpilit </ , &<i.r» „У . I9bb). '

Дня окончательного определения наиболее благоприятного термического режима с целью выявления потенциальной продуктивности пшеницы бьш проведен опыт 4, который состоял из двух лучлих температурных вариантов 20°/И° С и 16-25°/13-22°С. Полученные эксперимен тальные данные подтверждают тесную зависимость продолжительности

Таблица б

Характеристика' растений пшеницы в период полно* спелости при различных температурных режимах выращивания

Вариант . і Хэрвкте- ^^^ , рис тика рас те- Л ( ний пшеницы • : 16-25°/ } І3-22°С \ ! 1 20°/17°С| і і І Статистические Рфакт. | Ртеор. | І І параметры ?% | І НСР

Высота растений, см \ 71,67 73,08 • 0,36 4,84 2,31 5,19

Кустистость: общая : 7,67 . 8,83 7,47 4,84 2,43 0,54

' продуктивная 5,00 4,80 0,06 4,84 9,99 1,53

Доля продуктивного кущения,% 65,19 ' 54,36

Характеристика колоса: ■ • ■■,

- количество колосков 16,50 15,42 4,57 4,30 2,25 1,05

г' количество зерновок 36,75 21,60 75,89 . 4,84 3,68 3,43

:' - длина, см 7,30 / 8,00 : 7,47 4,30 2,43 0,54

Масса: целого растения,г 7,79 10,98 12,20 6,61 5,84 : 1,93

, зерна с I растения, г. ' 3,98 2,20 35,23 ' 6,61 6,87 0,77

• І0С0 зерен, г 36,98 47,60 . 40,87 6,61 2,78 4,27

г биомассы посева,г/м^ 1524 . 3512

• зерна,г/м^, • 1592 " 880

продолжительность периодов развития пшеницы от температурного режима, что обусловило различную степень закладки и реализации элементов продуктивности (таблица 6). Получение максимального урожая - 1,6 кг/м^ в условиях варьирования температуры по этапам органогенеза связано, главным образом, с формированием генеративной сферы колоса. Коэффициент корреляции между зерновой продуктивностью и озерненностыо колоса составил Ь = +■ 0,80.

Повышение температуры воздуха в пост-флоральннй период, сокращает продолжительность налива зерна, что приводит к формированию щуплой зерновки. Как и в опыте 3 наибольшая масса 1000 зерен - 47,6 г формируется в условиях 20°/17°С.

Изменение качества зерна пшеницы в зависимости от температурного режима

Температурный режим выращивания является одним из основных факторов, определяющих качество зерна пшеницы. Представленные в таблице 7 по влиянию термического фактора на качественные характеристики развития растений в первом варианте и поддержание на протяжении всей вегетации 20°/17°С во втором варианте является наиболее благоприятными для биоситеза белка и клейковины, содержание которых составляет 1Ь,13-15,96 % и 34,82-33,23 1. Увеличение температуры воздуха до 28°С в третьем варианте привело к значительному ухудшению качества зерна: содержание белка и клейковины снизилось соответственно до.15,05 и 30,81 что согласуется с результатами ряда авторов, также отмечавших резкое ухудшение качественных показателей зерна при подъеме температуры выше 2Ь°С (Дораганевская Е.А., 1971, 5)ио/ы Р, 1978, Полонский В.И. с соавт., 1980; Панифедова Л.М., 1987; &

бхс/е^ш , 1988). По их мнению, это происходит вследствие

Таблица 7

Показатели качества зерна пшеницы выращенной при различных температурных условиях (опыт 3)

Вари*

Температура,иС

ант І день : ночь

Содержание, %

общего:белка :крахма-:клейко-азота : :ла :вины

Качество , клейковины

16-25 13-22 3,13 16,13 60,21 34,82

20

28

Рфакт. Стеор. Р % НСР

17 3,13 15,96 62,84 33,23

28 3,01 15,05 60,03 30,81

1,96 79,67 18,15 20,48

5,14 5,14 6,94 . 6,94

1,01 0,41 0,74 1,36

0,11 0,33 1,44 1,76

Хорошая -удовлетворит, слабая

Удовлетворительно слабая

Удовлетворительно слабая

торможения нормальной деятельности ассимиляционного аппарата и .нарушения функций ферментов, управляющих структурой протеинов..

Установлено, что умеренный температурный режим (20°/17°С) -способствовал наиболее благоприятному течению процессов структу-рообразования клейковинных белков, которые обусловили физико- ' 1 -механические свойства I группы хорошего качества клейковины. Повышение температуры выше указанного уровня в первом варианте привело к некоторое снижению качества клейковины-'показания . прибора лежат на границе I и П группы. Дальнейший рост;термического параметра в третьем варианте привел к значительному ухудшению хлебопекарных свойств зерна. К аналогичным .выводам пришли в своих исследованиях Горенко Г., (1968) и Калинин Н.И.

(1964), получивших зерно пшеницы с клейковиной наивысшего качества в условиях 1В-20°С, при повышении термического режима содержания клейковины возросло, но при этом качество ее снизилось.

Результаты, полученные в опыте 4, где изучались два температурных режима, подтверждают в опыте 3 установленные закономерности: умеренные температуры (20°/17°С) способствуют формированию клейковины I группы качества, при некотором снижении ее содержания в зерне. В этих условиях достоверно увеличивается содержание крахмала, что отражается на выполненности зерновки.

Повышение содержания белка связано с изменением его фракционного состава (таблица 8). Более активный синтез глиадинов и глютенинов, за счет которых увеличилась белковость, отмечается в условиях, где температура не превышает 25° днем и 22° ночью (первый и второй варианты).

Вазгннм является вопрос о соотношении клейковинообразующих белков, которое в условиях 20°/17°С равно I, при других исследуемых режимах 0,91 и 0,94. Во всех вариантах преобладающей является фракция глют£&нов, что обусловливает высокую биологическую ценность белка.

Аналогичные закономерности были получены при определении фракционного состава белка в опыте 4.

Известно, что пшеница обеспечивает значительную часть пот-реоности человека в аминокислотах, главным образом, незаменимых. Полученные результаты в опытах 3 и 4 показывают, что с повышением содержания бепка абсо.-'отное количество всех аминокислот, э том числе незаменимых, увеличивается без изменения соотношения между ними.

Таблица 8

Изменение фракционного состава белка в зерне пшеницы под действием термического режима (азот фракции) (опыт 3) -

белок фракции

Температура,°С;

Вариант

Фракции белка

ночь :альбумины, :глобу-:лины

! глиади-:ны

ГЛЮТЄНИт не

ны :раство*нинов ¡римый : :оста- : _:ток :

:Соотношение глиади-:нов и глюте-

16-25 13-22 0.88 5,02

% фракции от

суммы " 28,7

0,93 1.02 5,30 5,81

0,24 1,34

0,91

36,3 33,2 7,8

20 17 2 0.88 4,56 ^01 5,75 1.01 5,75 0^22 1,25 1,00 .

фракции от суммы

28 28 3 0.69 5,07 0.85 4,84 0.90 . 5,13 ; 0.26 1,48 0,94 ,

фракции от суммы 30,7 29,3 31,0 8,0

■ВЫВОДЫ

Исследования, проведенные с модель««« посевом яровой пшеницы по изучению действия температурного и светового режимов выращивания позволили сделать следующие выводы:

I. Возрастание мощности лучистого потока с 100 до 300 вт/м^ ФАР способствует увеличению урожая зерна с 0,62 до 1,28 кг/м^ с одновременным улучшением структуры посева, что объясняется, следующими причинами: _ ■•<

- лучшим развитием ассимиляционного аппарата, превышающего созданный в условиях 100 вт/м^ ЗАР в 1,6 раза, что-способствовав:

ло повышению зерновой продуктивности. Степень корреляции уровня накопления биомассы растений с урожаем составляет t = +■ 0,86;

- активизацией кущения, обеспечивающей увеличение продуктивного стеблестоя в 1,5 раза. Коэффициент корреляции между УР°~ жаем зерна и числом колосоносных стеблей составил t = + 0,83;

- большей степенью реализации цветков в зерновки, что привело к достоверному увеличению числа зерен в колосе.

2. Увеличение мощности лучистой энергии с 100 до 300 вт/м^ ФАР способствует достоверному повышению содержания белка, отмечается положительная тенденция к улучшению хлебопекарных качеств и биологической ценности зерна.

3. Варьирование температурных режимов выращивания растений позволило установить, что наибольший урожай зерна - 2,34 кг/м^ получается при температуре воздуха, изменяющейся по периодам развития растений, по сравнению с умеренными {20с/17°С) и повышенными (28°С) температурами, где зерновая продуктивность составила 1,20-1,28 кгД£, что достигалось:

- различием в наступлении и продолжительности этапов органогенеза, что обусловило величину закладки и реализации элементов продуктивности пшеницы. Установлена тесная корреляция между продолжительностью четвертого периода и массой 1000 зерен

( t- = + 0,77). Максимальное значение последней (44,& г) наблюдается при температуре 20°/17°С, возрастание термического параметра выше указанного уровня приводит к "резкому снижению величины этого элемента продуктигмости;

- увеличением коэффициента продуктивного кущения с & до 9;

- большей реализацией цветков в зерновки, что привело к увеличению озерненности колоса с 15 до 28, коэффициент корреляции между числом зерен в колосе и урожаем составил С- = <-0,81 -+ 0,93.

4. Регрессионный анализ, проведенный на ЭВМ с использованием уравнения 5ерхюльста, показал тесную зависимость накопления биомассы растений по этапам органогенеза от температурного режима.

5. Установлено, что качественные показатели зерна пшеницы зависят от температурных условий в период налива и созревания зерна. Поддержание температуры на уровне 25°/22°С по сравнению с 28°/28°С способствовало увеличению содержания белка и клейковины, соответственно с 15,05 до 16,13 % и с 30,81 до 34,82

При температурном режиме 20°/17°С формируется зерно "сильной пшеницы".

6. Определено, что повьшгение белка в зерне обусловлено увеличением доли клейковинных белков с преобладанием фракции глготе-нинов. При соотношении глиадинов и глютенинов равном I в условиях 20°/17°С формируется качество клейковины I группы.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Аканова Н.И. Влияние соотношения минеральных элементов в питательной среде на качество зерна яровой пшеницы ,: //Бюллетень ВИУА, М. 1979. - №43, - с.74-76.

2. Аканоза К.И. Влияние условий светового режима на продук тивность и качество яровой пшеницы //Бюллетень ВИУА. М. 1980. - №48. -,с.43-44. . ,

3. Аканова Н.И. Качество зерна пшеницы при разных температурных режимах выращивания //Бюллетень ВИУА. - 198Г. №56. - с.65-07. ■ - -

4. Аканова Н.И. Формирование качества зерна яровой пшеницы в искусственных условиях выращивания //Бюллетень ВИУА. М. - 1984. - #64. - с.6-8.

Объем 1 Чг п л

Заказ 1177

Тираж 100

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