АГРОХИМИЯ, 2011, № 7, с. 17-25
Питание растений
УДК 631.811.1:631.671:546.23581.132:633.11"321"
ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ АЗОТНОГО ПИТАНИЯ, ВОДООБЕСПЕЧЕННОСТИ И ПРИМЕНЕНИЯ СЕЛЕНА НА ФОТОСИНТЕТИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ РАСТЕНИЙ ЯРОВОЙ
ПШЕНИЦЫ РАЗНЫХ СОРТОВ
© 2011 г. И.И. Серегина
Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им. Д.Н. Прянишникова 127550 Москва, ул. Прянишникова, 31а, Россия E-mail:seregina.i@inbox.ru
Поступила в редакцию 20.10.2010 г.
В вегетационных экспериментах в почвенной культуре изучали влияние селена на фотосинтетическую деятельность растений и донорно-акцепторные отношения, складывающиеся между формирующимся колосом и ассимиляционной поверхностью пшеницы в зависимости от уровня азотного питания и условий водообеспечения. Показано положительное влияние селена на рост растений, процессы формирования хлорофилльного аппарата растений в начальные периоды развития. Установлено увеличение устойчивости пшеницы к воздействию дефицита влаги в почве при применении селена, что обусловлено стимулированием процессов формирования фотосинтетических показателей и улучшением структуры посева, о чем свидетельствует изменение донорно-акцепторных отношений. Ключевые слова: фотосинтетическая активность, яровая пшеница, селен, азотное питание, водо-обеспечение.
ВВЕДЕНИЕ
Производство сельскохозяйственной продукции предполагает широкое использование минеральных удобрений, эффективность которых в значительной степени зависит от водообеспеченности растений. В отдельные годы в Нечерноземной зоне посевы сельскохозяйственных культур страдают от засухи, которая наиболее опасна в критический период развития растений (У1-ГХ этапы органогенеза). Это обусловлено неблагоприятными свойствами почвы, а также аномальными отклонениями климатических показателей от средних многолетних [1, 2]. Критерием оценки полевой засухоустойчивости является степень снижения продуктивности в условиях засухи по сравнению с благоприятными условиями.
В связи с этим возникает необходимость использования физиологических методов, позволяющих охарактеризовать не только устойчивость, но и механизмы, ее обеспечивающие. Способность растительных организмов адаптироваться к действию стресса можно оценить по направленности и величине внешних изменений, т.е. по активации или торможению процессов роста и развития и их абсолютным величинам, что, в свою очередь, является показателем внутренних изменений метаболизма. Достаточно точным критерием чувствительности
растений является показатель линейного роста. В то же время ростовую реакцию растений можно использовать и как показатель устойчивости к действию стрессового фактора [3-5].
Цель работы - оценка показателей фотосинтетической деятельности и донорно-акцепторных отношений растений сортов яровой пшеницы при применении селена в зависимости от уровней азотного питания и условий водообеспечения.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Для оценки действия селена на фоне разных доз азота на показатели фотосинтетической деятельности и донорно-акцепторных отношений растений двух сортов пшеницы в зависимости от условий во-дообеспечения была проведена серия вегетационных опытов разной продолжительности.
Закладку опытов осуществляли по методике З.И. Журбицкого [6]. Растения выращивали в вегетационных сосудах Вагнера. В опытах 1 и 2 использовали сосуды, вмещающие 1 кг сухой почвы, в опытах 3-5 - 5 кг почвы. Почва - дерново-подзолистая среднесуглинистая со следующей агрохимической характеристикой: рНкс1 - 6.7, Нг - 0.5 мг-экв/100 г почвы (по Каппену), 5 - 25.0 мг-экв/100 г почвы (по
Каппену-Гильковицу), V - 98%. Содержание гумуса - 1.8% (по Тюрину), общего азота - 0.12% (по Къельдалю), минерального - 16.8 мг/кг (методом дистилляции), легкогидролизуемого - 67.0 мг/кг (по Тюрину и Кононовой). Обеспеченность почвы подвижными формами фосфора - 27.8 мг/кг, калия - 36.0 мг/кг (по Кирсанову).
Объектом исследований служила мягкая яровая пшеница (ТтШоит аеэНуит L.) сортов: Иволга, Московская 35, Приокская, Лада, Эстер.
Для определения влияния обработки селеном семян различных сортов на биометрические показатели, накопление биомассы растениями и площадь ассимиляционной поверхности в зависимости от условий водообеспечения был проведен краткосрочный опыт 1. В эксперименте изучали влияние обработки селеном семян пшеницы сортов Лада, Приокская и Иволга на линейные размеры стеблей и всех листьев с дальнейшим определением площади ассимиляционной поверхности и накопления сухой биомассы. Площадь ассимиляционной поверхности листьев, стеблей и целых растений (см2) определяли по стандартным формулам [7].
Для изучения влияния селена на формирование фотосинтетического аппарата проростков пшеницы сорта Иволга в зависимости от условий во-дообеспечения и минерального питания был проведен эксперимент 2. После окончания опыта отбирали пробы растений, в которых определяли содержание прочносвязной фракции хлорофилла а, б и их суммы по оптической плотности на спектрометре СФ-46 в 100%-ной ацетоновой вытяжке при длинах волн 662 и 644 нм и рассчитывали по формулам [8] соотношение хлорофилла а к хлорофиллу б (хл а : хл б) [9]. Продолжительность опытов 1, 2 - 21 сут.
В опытах 3-5 изучали влияние селена на фотосинтетические показатели и донорно-акцепторные отношения растений сортов пшеницы Иволга и Московская 35 в течение вегетационного периода. Продолжительность опытов - 78-83 сут.
Для оценки фотосинтетической деятельности растений пшеницы рассчитывали: удельную поверхностную плотность листьев (УППЛ, мг/см2), определяемую отношением массы листьев к их площади и показывающую эффективность работы листьев в изучаемых условиях; фотосинтетический потенциал (ФП, м2/сут), характеризующий величину и продолжительность работы листьев, который рассчитывали путем суммирования ежедневных показателей площади листьев за весь вегетационный период, интегрируя величину и длительность работы ассимиляционной поверхности; продуктивную работу листьев (ПРЛ, г/м2/сут), определяемую количеством массы зерна (г) на единицу ФП; коэф-
фициент хозяйственной эффективности фотосинтеза (Кхоз, %), отражающий долю биомассы зерна в общей биомассе растений; отношение площади листьев к массе колоса (5листья:МКоЛоС).
Для характеристики донорно-акцепторных отношений, складывающихся в растении в различных условиях выращивания, рассчитывали следующие соотношения: массы колоса к массе листьев
(Мколос:Млистья); массы колоса к массе побега (Мколос:Мпобег); массы зерна к массе листьев (мМзерно:мМлистья).
Для оценки показателей фотосинтетической деятельности растений и донорно-акцепторных отношений растений в течение онтогенеза отбирали пробы по одному сосуду из каждого варианта с оптимальным водообеспечением в следующие фазы: выход в трубку (VI этап органогенеза), колошение (VIII этап), цветение (IX этап), молочная спелость (XI этап); в вариантах с недостаточным водообес-печением: до начала засухи (VI этап), после окончания засухи (VIII этап), в репарационный период, т. е. через 5 сут после окончания засухи (IX этап), в молочную спелость (XI этап). При этом определяли нарастание биомассы органов, характеризовали вегетативное и генеративное развитие (длина стебля, колоса, число колосков).
Краткосрочные опыты 1 и 2 проводили в фи-тотронной установке, где предусмотрена система терморегулирования, позволяющая поддерживать температурный режим в световой период 22°С, в темновой - 19°С. В вегетационных опытах 3-5 растения выращивали в условиях естественного фотопериода, температуры и освещенности в вегетационном домике. Освещенность варьировала от 35 кЪх в пасмурную погоду до 150 кЬх в солнечную.
Перед посевом во всех опытах семена обрабатывали раствором селенита натрия (из расчета 5 г/ц) путем намачивания. Контролем служили варианты с обработкой семян водой.
Уровень минерального питания создавали путем внесения солей (35.5% К), КН2Р04 (52.2%
Р205), КС1 (63.2% К20). Дозы азота варьировали от К50 до К300 (низкий уровень азота N - 50, средний N - 150; высокий N - 300 мг/кг). Во всех вариантах в почву вносили фосфор и калий по 300 мг/кг почвы.
В опытах варьировали условия водообеспечения: оптимальное увлажнение, которое осуществляли путем полива сосудов по весу до 70% ПВ, и недостаточное (засуха). В опытах 1 и 2 дефицит влаги создавали путем прекращения полива в фазе кущения (18 сут после всходов) продолжительностью 3 сут до наступления в почве влажности устойчивого завядания (14% ПВ). В вегетационных опытах 3-5 моделировали засуху северного типа, характер-
ную для районов умеренных широт, в фазе выхода в трубку до наступления в почве влажности, соответствующей коэффициенту завядания (40% ПВ), после достижения которого возобновляли полив. Длительность дефицита влаги составляла 6-7 сут.
Повторность при закладке опытов семикратная, при уборке урожая - четырехкратная. В таблицах представлены данные, полученные в четырехкратной биологической и трехкратной аналитической повторностях. Результаты всех опытов статистически обработаны [10].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Среди показателей, характеризующих реакцию сельскохозяйственных растений на ранних этапах их развития при изменении условий выращивания, основными считаются линейные размеры стеблей и всех листьев, площадь ассимиляционной поверхности и накопление сырой и сухой биомассы (опыт 1) (табл. 1).
Положительное действие селена отмечено при обработке семян пшеницы сортов Иволга и Лада. Отмечено влияние селена на величину фотосин-тезирующей поверхности листьев обоих сортов и стеблей сорта Иволга. У проростков сорта Приок-ская при применении селена наблюдали снижение как биометрических показателей, так и, как следствие, общей ассимиляционной поверхности.
Следует отметить, что действие селена проявилось также в увеличении биомассы проростков всех изученных сортов, что согласуется с результатами исследований ряда авторов [11-16]. Установлено, что эффективность действия селена на ранних этапах развития зависела от сортовой специфики растений. Наиболее отзывчивым был сорт Иволга.
Оптимизация минерального питания сельскохозяйственных растений при применен
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.