Влияние способов посева и норм высева на содержание пигментов фотосинтеза в листьях растений тритикале яровой

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние способов посева и норм высева на содержание пигментов фотосинтеза в листьях растений тритикале яровоЙ

А.А. РОЖКОВ, В.К. ПУЗИК

Аннотации

Представлены результаты трехлетних исследований (2008-2010 гг.) относительно влияния различных вариантов способов посева и норм высева на формирование пигментов фотосинтеза в листовой массе растений тритикале яровой сорта Каравай харьковский. Было установлено значительное влияние исследуемых элементов технологии на содержание хлорофиллов а и b в листьях растений. В большей степени содержание пигментов фотосинтеза изменялось под влиянием нормы высева. Общей закономерностью было уменьшение содержания хлорофилла а и b в листьях растений при увеличении нормы высева и проведении посева рядовым способом. Установлено, что проведение посева полосным способом дает возможность проводить посев в более широком диапазоне нормы высева без заметного снижения содержания пигментов фотосинтеза в листовой массе растений. В ходе исследований установлена прямая тесная корреляционная зависимость между зерновой продуктивностью главного побега и содержанием хлорофилла а и b в листьях растений.

We have presented results of three-year research (2008-2010) into the influence of different variants of methods and norms of sowing on the formation of photosynthesis pigments in leaf mass of spring triticale plants of the variety Karavai Kharkovski. We have established significant influence of the examined elements of technology on the content of chlorophylls `a' and `b' in leaves of plants. The content of photosynthesis pigments was more influenced by the norm of sowing. General regularity was the reduction of content of chlorophylls `a' and `b' in plant leaves after increasing the norm of sowing and sowing by row method. We have established that sowing by stripe method makes it possible to sow in a wider range of norm without significant reduction of the content of photosynthesis pigments in leaf mass of plants. The research showed direct close correlation dependence between grain productivity of the main shoot and the content of chlorophylls `a' and `b' in plant leaves.

растение зерновой пигментный онтогенез

Введение. Содержание пигментов фотосинтеза и их соотношение - генетически обусловленный показатель, который вместе с тем испытывает существенное изменение в зависимости от действия экзогенных факторов в границах нормы вариабельности этих показателей для конкретного сорта.

Относительно яровойтритикале существует дефицит информации о характере изменения содержания пигментов фотосинтеза в зависимости от условий загущенности растений в посевах. Известны лишь общие данные по содержанию пигментов фотосинтеза в растениях тритикале яровой, которые показывают, что они имеют в целом похожие показатели с другими зерновыми колосовыми. В то же время определение закономерностей изменения содержания пигментов фотосинтеза даст возможность управления процессами развития посевов, формирования органического вещества растениями и их зерновой продуктивности.

Анализ источников

Исследования динамики накопления хлорофилла в листьях растений имеют огромное значение, так как его содержание влияет на интенсивность фотосинтеза и ряд других физиологических процессов.

Содержание пигментов и их соотношение являются важными показателями сформированности фотосинтетического аппарата. Хлорофилл действует как фотокатализатор и его недостаток ограничивает скорость фотосинтеза. Изменения в количественном содержании пигментов фотосинтеза ведут к изменению хлорофилльных показателей, которые находятся в зависимости с хозяйственным урожаем [1-3].

Работа фотосинтетического аппарата зависит как от особенностей растений, так и от обеспеченности их основными факторами окружающей среды. Кроме того, пигментный комплекс растительного организма очень чувствителен к изменению условий окружающей среды [4-6]. Поэтому его можно отнести к группе критериев, которые определяют степень адаптации растений к природным и антропогенным факторам внешней среды.

В результате исследований доказано, что хлорофилла является более стойким к разрушению, чем хлорофилл b и каратиноиды, которые в большей мере подвержены разрушению в стрессовых ситуациях [7].

Количественный состав пигментов в растениях обусловливается в основном генетическими особенностями и, в пределах нормы реакции генотипа, условиями его произрастания [8-11]. Таким образом, исследования, направленные на изучение накопления и метаболизма пигментов фотосинтеза, особенностей формирования пигментного аппарата листьев в онтогенезе, имеют важное значение в оценке влияния применяемых технологических элементов на продуктивность посевов.

Цель исследований заключалась в определении влияния различных вариантов способов посева и норм высева растений яровой тритикале сорта Каравай харьковский на изменение содержания пигментов фотосинтеза в листьях растений, поскольку их содержание влияет на интенсивность физиологических процессов, в первую очередь - на характер прохождения процессов фотосинтеза и формирование зерновой продуктивности посевов.

Методы исследования. Исследования проводились в 2008-2010 гг. на опытном поле ХНАУ им. В.В. Докучаева по общепринятой методике [12]. Двухфакторный опыт закладывался методом расщепленных делянок. Делянкипервого порядка в опыте образовывали следующие варианты норм высева: 400 зер./м²; 450; 500; 550 и 600 зер./м². Делянками второго порядка в опыте были два способа посева: 1 - рядовой, который проводили общераспространенной сеялкой СЗ - 3,6; 2 - полосный с использованием сеялки АПП - 6 ОАО «Фрегат».

Сеялка АПП - 6 обеспечивала распределение зерен полосой 15 см. Повторность в опыте трехкратная, площадь посевной делянки - 120 м², учетной - 80 м². Все элементы технологии выращивания, кроме исследуемых, общепринятые для данного региона - Восточной Лесостепи Украины.

Почвы опытного поля - черноземы типичные тяжелосуглинистые на карбонатном лессе. В пахотном слое почвы содержится 4,4-4,7% гумуса, 13,8 мг подвижного фосфора и 10,3 мг калия на 100 г почвы.

Район проведения исследований характеризуется нестабильными условиями увлажнения. Так, количество осадков за вегетацию растений (март-июль) в 2008-2010 гг. составляло соответственно 314,1; 243,9 и 218,7 мм при среднем многолетнем показателе241,0 мм. По количеству осадков и их распределению более благоприятным был вегетационный период 2008 г.

Температурный режим периода вегетации по годам проведения исследований существенно отличался от среднемноголетних показателей. Установленные превышения температурного режима вносили значительные коррективы в ход роста и развития растений, формирование их зерновой продуктивности. В тоже время значительное расхождение по основным метеорологическим показателям в течение вегетационных периодов исследований позволило в большей степени определить влияние исследуемых факторов на содержание хлорофилла а и b в листьях растений тритикале яровой.

Основная часть. В среднем за три года проведения исследований максимальное содержание хлорофиллаа в растениях яровой тритикале было отмечено в период фазы выхода в трубку. Так, содержание хлорофиллаа в листьях растений в фазы: кущения, выхода в трубку, колошения и цветения составляло 9,05 мг/г; 10,05; 9,79 и 9,50 мг/г соответственно (табл. 1).

Максимальное содержание хлорофилла а и b определялось погодными условиями. Так, содержание хлорофиллаа в среднем по вариантам опыта максимального значения достигало в период фазы выхода в трубку в 2008 и 2009 гг. - 10,09 мг/г и 9,80 мг/г соответственно, а в 2010 г. - во время фазы колошения - 10,97 мг/г (табл. 2). Содержание хлорофилла b в 2008 и 2010 гг. наибольшего значения достигало в период фазы колошения - 3,53 и 3,94 мг/г соответственно, а в 2009г. - во время фазы цветения - 3,55 мг/г.

Таблица 1. Содержание хлорофилла а и bв листьях растений тритикале яровой в зависимости от способов посева и норм высева, мг/г (среднее за 2008-2010 гг.)

*Способы посева: 1 - рядовой; 2 - полосный.

Таблица 2. Содержание хлорофилла а и b в листьях растений яровой тритикале в зависимости от применения различных вариантов способа посева и норм высева, мг/г (среднее за 2008-2010 гг.)

*Способы посева: 1 - рядовой; 2 - полосный.

Максимальное содержание хлорофилла b в среднем за три года исследований (3,60 мг/г), отмечено во время фазы колошения. Во время кущения, выхода в трубку и цветения содержание хлорофилла b составляло 3,23; 3,60 и 3,44 мг/г соответственно (табл. 1).

За три года исследований соотношение между содержанием хлорофилла а и хлорофилла b в целом по опыту было близким к общепринятому и во время фенофаз кущения, выхода в трубку, колошения и цветения составляло в среднем: 2,80:1,0; 2,82:1,0; 2,72:1,0 и 2,76:1,0 соответственно.

Среди факторов, определяющих ценотическое напряжение в посевах, во все фазы проведения исследований на вариабельность исследуемых показателей наибольшее влияние оказывал фактор нормы высева, эффективность которого постепенно возрастала по мере развития растений. Так, в среднем за три года исследований содержание хлорофиллаав зависимости от действия данного фактора варьировало в пределах от 8,87 до 9,18 мг/г во время кущения, от 9,81 до 10,23 - в фазу выхода в трубку, от 9,46 до 9,97 - в фазу колошения и от 9,04 до 9,78 мг/г -в период цветения. Как видно, диапазон вариабельности показателя в соответствии сперечисленными фенофазами составлял (%) 3,5; 4,3; 5,4 и 8,2.

Диапазон вариабельности содержания хлорофиллаа в зависимости от способа посева тоже возрастал по мере развития растений, однако он был несколько меньше по сравнению с влиянием фактора «нормы высева». В соответствии с перечисленными фенофазами развития он составлял: (%) 1,3; 1,9; 2,4 и 3,3. Общей тенденцией было увеличение содержания хлорофиллаа при уменьшении нормы высева и оптимизации распределения растений по площади питания.

Аналогичная тенденция была установлена и при анализе влияния исследуемых элементов агротехники на содержание хлорофиллаb. Влияние исследуемых ценотических факторов постепенно возрастало от фазы кущения до фазы цветения.

Содержание хлорофилла а и b в зависимости от нормы высевав большей степени уменьшалось при увеличении нормы высева с 550 до 600 зер./м². Между нормами высева 400 и 450 зер./м² существенной разницы по содержанию хлорофилла а и b фактически не было.

В данном опыте было отмечено существенное взаимодействие исследуемых факторов на содержание пигментов фотосинтеза. Эффект нормы высева в большей степени увеличивался на вариантах рядового способа посева, тогда как эффект применения полосного способа сильнее проявлялся при увеличении нормы высева. Отмеченная закономерность в большей степени проявлялась во время цветения. Например, содержание хлорофилла а в фазу цветения при полосном способе посева в сравнении с рядовым при норме высева 600 зер./м² возрастало на 0,7 мг/г (8,0 %), а при норме - 450 зер./м² только на 0,13 мг/г (1,3%) при НСР₀₅ частных сравнений фактора - способ посева - 0,19 мг/г. Эффективность нормы высева в свою очередь зависела от характера распределения растений по площади питания. Так, содержание хлорофилла а в листьях тритикале яровой во время фазы колошения при рядовом способе посева с увеличением нормы высева с 450 до 600 зер./м² уменьшалось с 9,91 до 9,20 мг/г, или почти на 8,0%, а при полосном лишь с 9,97 до 9,71 мг/г, или только на 2,7%. Точно так же во время фазы колошения, содержание хлорофилла b при рядовом способе при увеличении нормы высева с 450 до 600 зер./м² уменьшалось на 0,25 мг/г (7,5%), тогда как при полосном посеве только на 0,17 мг/г (4,8%). Отмеченная тенденция нивелирования негативного влияния увеличения нормы высева на содержание пигментов фотосинтеза при применении полосного способа посева была установлена во все фазы проведения исследований (рис. 1).

Хлорофилл а

Хлорофилл b

Рис. 1. Динамика содержания хлорофилла а и b в листьях растений яровой тритикале по фазам развития в зависимости от способов посева и норм высева (среднее за 2008 - 2010 гг.)

В большей степени варьирование показателей содержания пигментов фотосинтеза в листьях растений в зависимости от влияния исследуемых элементов технологии было отмечено в стрессовых погодных условиях, которые сложились в 2009 и особенно в 2010 гг. Например, содержание хлорофилла а в листьях растений тритикале яровой при увеличении нормы высева от 400 до 600 зер./м² в погодных условиях 2008 г. уменьшалось на 4,0%, в 2009 и 2010 гг. - более чем на 5,0 и 7,0 % соответственно.

Применение полосного способа посева обеспечивало увеличение содержания хлорофилла а в 2009 и 2010 гг. более чем на 3,0%, в 2008г. - лишь на 1,5%. Точно так же увеличение нормы высева с 400 до 600 зер./м² вызывало уменьшение содержания хлорофилла b в период фазы колошения в 2008 г. на 5,0%, в 2009 и 2010 гг. - более чем на 8,0%. Полосный способ посева в сравнении с рядовым обеспечивал увеличение содержания хлорофилла b во время фазы колошения в благоприятных погодных условиях 2008 г. на 3,0%, в 2009 и 2010 гг.- более чем на 4,0 и 6,0% соответственно.

В ходе проведенных исследований была установлена аналогичная закономерность влияния исследуемых элементов технологии выращивания как на зерновую продуктивность отдельно взятого растения, так и на содержание хлорофиллов. Наибольшая масса зерна с колоса растений тритикале яровой в среднем за три года исследований была на вариантах с наименьшим ценотическим напряжением между растениями в посевах.

Влияние увеличения нормы высева на уменьшение массы зерна с колоса главного побега растения в большей степени было отмечено на вариантах рядового способа посева. Так если на вариантах рядового способа посева масса зерна с колоса в среднем за три года при увеличении нормы высева с 400 до 600 зер./м² уменьшалась на 0,08г,т.е. почти на 12,0%, то на вариантах полосного способа посева - только на 0,04г,т.е. менее чем на 6,0 %. Эффект способа посева на изменение массы зерна с колоса главного побега растений в большей мере был отмечен при максимальной норме высева 600 зер./м². При данной норме высева масса зерна с колоса главного побега растения при полосном способе посева была на 0,06 г, или более чем на 8,0%, больше чем при рядовом способе (рис.2).

*Цифры внутри столбцов - показатели индекса листовой поверхности растений соответствующих вариантов

Рис. 2. Масса зерна колоса главного побега растений тритикале яровой в зависимости от способов посева и норм высева, г (среднее за 2008-2010 гг.)

Между массой зерна с колоса головного побега растений и суммарным содержанием хлорофиллаа и b в листьях была установлена тесная прямая корреляционная связь (r = 0,986). Связь между массой зерна с колоса главного побега и суммарным содержанием хлорофилла а и b апроксимировалась следующим уравнением линейной регрессионной зависимости у = - 0,05341 + 0,06189х, которое в границах исследуемых вариантов действует в 97,2% случаев (r² = 0,972).

Между суммарным содержанием хлорофилла а и b и индексом листовой поверхности растений при условии увеличения нормы высева была установлена тесная обратная связь у = 17,97431 - 2,02229х - на вариантах рядового способа посева и у = 15,30215 - 0,76100х - на вариантах полосного способа посева. Коэффициент корреляции между представленными показателями составил - r = - 0,908 - на вариантах рядового способа посева и r = - 0,918 - на вариантах полосного способа посева.

Заключение. Установлено, что пигментный состав листьев растений тритикале яровой,- это довольно изменчивый показатель, который подвергается существенным изменениям при комплексном воздействии эндогенных факторов. Уменьшение ценотического напряжения в посевах яровой тритикале обеспечивает увеличение содержания пигментов фотосинтеза. При полосном способе посева можно применять более высокую норму высева без существенного снижения содержания хлорофиллов в листовой массе растений.

В результате исследований доказана тесная корреляционная зависимость между зерновой продуктивностью колоса главного побега растений и суммарным содержание хлорофилла а и b.

Литература

1. Дремова, М. С. Изменение хлорофилльных показателей в растениях яровой пшеницы при обработке посевов гербицидными препаратами / М.С. Дремова // Вестник Алтайского гос.аграр.ун-та.- 2009. - №6 (56). - С.10-13.

2. Жученко, А. А. Адаптивное растениеводство (эколого-генетические основы) / А.А. Жученко. - Кишинев: Штиинца, 1990. - 432с.

3. Паршина, З. С. Пигменты и фотохимическая активность хлоропластов озимой пшеницы / З.С. Паршина, Г. Н. Паршина. - Алма-Ата: Наука, 1983. - 140с.

4. Удовенко, Г. В. Методы оценки устойчивости растений к неблагоприятным условиям среды / Г.В. Удовенко. - Л.: Колос, 1976. - 318с.

5. Ермаков, А. И. Методы биохимических исследований растений / А.И. Ермаков, В.В. Арасимович, Н.П. Ярош. - Л.: Агропромиздат, 1987. - 430с.

6. Мусієнко, М. М. Спектрометричні методи в практиці фізіології, біохімії та екології рослин / М.М. Мусієнко, Т. В. Паршикова, П.С. Славний. - К.: Фітоцентр, 2001. - 199с.

6. Хохлов, Д. С. Биоэкологическое обоснование защиты яровой пшеницы от сорняков в Лесостепи Среднего Поволжья: автореф. дис... канд. биол. наук; спец. 06.01.07 «защита растений» / Д.С. Хохлов. - Кинель, 2001. - 24с. (Самарская гос. с.-х. акад.).

7. Федулов Ю. П. Содержание и соотношение хлорофиллов в листьях озимой пшеницы в зависимости от агротехнических приемов ее выращивания / Ю.П. Федулов, Ю.В. Подушин // Науч.жур. КубГАУ. - 2009. - №51 (7). - С. 22-34.

8. Влияние уровня азотного питания на индукцию послесвечения сортов риса различной продуктивности / Е. П. Алешин [и др.]. // Докл. ВАСХНИЛ. - 1983. - №12. - С.6-8.

9. Новыерострегуляторы с триазиновыми фрагментами в структуре молекул / О. И. Третьякова [и др.] // Третья междунар. конф. «Регуляторы роста и развития растений»: тез. докл. - М., 1995. - С. 119-120.

10. Годнев, Г. Н. Хлорофилл, его строение и образование в растении / Г.Н. Годнев. - Минск: Изд-во АНБССР. - 1963. - 263с.

11. Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта /Б.А. Доспехов - М.: Агропромиздат, 1985. - 351с.

Размещено на Allbest.ru