Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,222

Семыкин В.А., Пигорев И.Я.

Фотосинтез – основной процесс, протекающий в растениях, и данные об элементах фотосинтетической деятельности позволяют определить эффективность применяемых агротехнических приемов в формировании урожая возделываемых культур.

Известно, что лучшее использование климатических, почвенных ресурсов, а также приемов агротехнического воздействия происходит в посевах с оптимальной листовой поверхностью. Для многих зерновых культур оптимальный индекс листовой поверхности считается 4-5 м2/м2, а фотосинтетический потенциал – не менее 2 млн. м2/га сут [1].

С целью повышения продуктивности озимой пшеницы как основной продовольственной культуры ставилась задача изучить фотосинтетический потенциал и продуктивность фотосинтеза у районированных сортов при разных нормах высева и уровнях интенсификации производства. Опыты проводились на типичном черноземе с сортами Льговская 167, Московская 39 и Мироновская 808.

Ассимиляционная площадь листьев озимой пшеницы в вариантах полевого опыта определялась методом «высечек», а накопление сухого вещества - весовым методом с последующим высушиванием вегетативной массы растений до воздушно-сухого состояния.

Максимальной величины площадь листовой поверхности одного растения достигала в фазе колошения при применении интенсивной технологии у сорта Льговская 167 – 252 см2 при норме высева 5 млн. шт. семян и 268 см2 при норме 3 млн. шт. семян, у сорта Московская 39 – 222,8 и 222,0 см2, а у сорта Мироновская 808 – 307,7 и 330,0 см2 соответственно. Начиная с фазы колошения ассимилирующая поверхность сильно сокращалась за счет усыхания на растениях нижних листьев, и к фазе молочной спелости она по вариантам оказалась в пределах 83,4 – 124,3 см2, т.е. снижалась в 2,5 – 3,0 раза.

Аналогично площади листовой поверхности одного растения изменялась и площадь ассимилирующей поверхности посева. Следует отметить, что в период максимального развития площади листьев (фаза колошения) индекс листовой поверхности достигал у сорта Льговская 167 – 5,22 м2/м2 посева, у сортов Льговская 167 и Мироновская 808 соответственно – 4,99 – и 5,97 м2/м2.

Площадь листьев как одного растения, так и посева озимой пшеницы существенно изменялась под воздействием приемов, изучавшихся в опыте. Минимальная площадь листьев у всех сортов и независимо от технологии выращивания была при норме высева 3 млн. шт. семян. С увеличением нормы высева семян повышалась соответственно густота насаждения и площадь листьев. Так, например, у сорта Льговская 167 при традиционной технологии возделывания площадь листьев в фазе кущения была 3,6 тыс. м2/га при норме высева 3 млн. шт. семян и возрастала до 4,2 и 4,5 тыс. м2/га при норме высева соответственно 4 и 5 млн. шт. семян. У сорта Московская 39 и Мироновская 808 зависимость площади листьев от нормы высева сохранялась, хотя значения между сортами были различными как на начальных этапах роста, так и в период формирования репродуктивных органов.

Несмотря на тенденцию к снижению площади листьев посева пшеницы с сокращением нормы высева, площадь листовой поверхности одного растения при этом возрастала.

У сорта Мироновская 808 площадь листовой поверхности наблюдалась выше, чем у других сортов и достигала 3,8 – 4,8 тыс. м2/га в фазе кущения и 32,4 – 46,3 тыс. м2/га в фазе колошения.

Минимальная площадь листьев у изучаемых сортов отмечена при традиционной технологии и возрастала в вариантах с применением интенсивной технологии. Наибольшая разница в площади листовой поверхности посева между изучаемыми технологиями отмечена в фазе колошения при норме высева 5 млн. шт. семян и достигала у сорта Льговская 167 – 14,1 тыс. м2/га, а сортов Московская 39 и Мироновская 808 соответственно 15,4 и 13,4 тыс. м2/га.

Оценивая изучаемые сорта по способности формирования биомассы, а соответственно, и площади листовой поверхности, можно отметить, что на первом месте по этому показателю стоит сорт Мироновская 808. Практически с фазы кущения до созревания у растений этого сорта наблюдалась наибольшая площадь листовой поверхности, которая динамично изменялась в зависимости от нормы высева семян и технологии возделывания.

Минимальная площадь листовой поверхности оказалась у сорта Московская 39, которая при норме высева 5 и 4 млн. шт. семян в фазе колошения на 4,6 – 17,7 % была ниже, чем у сорта Льговская 167. При норме высева 3 млн. шт. семян и традиционной технологии выращивания он уступал Льговской 167, но при применении интенсивной технологии площадь листовой поверхности становилась на 0,5 тыс. м2/га выше.

Более комплексную характеристику деятельности ассимиляционной поверхности дает фотосинтетический потенциал посевов (ФП). Он позволяет судить о мощности рабочей поверхности листьев озимой пшеницы в целом за весь период вегетации, а размеры его определяются погодными условиями, нормами высева семян и технологическими агроприемами [2].

Фотосинтетический потенциал посевов озимой пшеницы в среднем за три года исследований изменялся аналогично динамике формирования листовой поверхности. На всех вариантах опыта максимальной величины ФП достигал в межфазный период «выход в трубку – колошение», что в 2,5 и 1,2 раза выше, чем в предыдущий («кущение – выход в трубку») и последующий («колошение – молочная спелость») периоды соответственно (табл.1).

Таблица 1.Фотосинтетический потенциал посевов озимой пшеницы в вариантах опыта (тыс. м2/га сутки, среднее за 2002 – 2004 гг.)

№ п/п

Варианты

Межфазный период

кущение-выход в трубку

выход в трубку-колошение

колошение-молочная спелость

кущение-молочная спелость

Льговская 167

1

5 млн.шт., трад.техн.

302

680

513

1495

2

- // -, инт. техн.

360

819

608

1787

3

4 млн.шт., трад.техн.

233

524

395

1152

4

- // -, инт. техн.

277

631

468

1376

5

3 млн.шт., трад.техн.

193

435

328

956

6

- // -, инт. техн.

230

524

389

1143

Московская 39

7

5 млн.шт., трад.техн.

306

698

537

1541

8

- // -, инт. техн.

375

918

631

1924

9

4 млн.шт., трад.техн.

251

561

409

1221

10

- // -, инт. техн.

294

673

490

1457

11

3 млн.шт., трад.техн.

201

447

339

987

12

- // -, инт. техн.

246

550

401

1197

Мироновская 808

13

5 млн.шт., трад.техн.

324

793

624

1741

14

- // -, инт. техн.

448

1204

1098

2750

15

4 млн.шт., трад.техн.

296

702

594

1592

16

- // -, инт. техн.

407

1100

903

2410

17

3 млн.шт., трад.техн.

262

659

524

1445

18

- // -, инт. техн.

348

1057

892

2333

Оценивая ФП за весенне-летний период («кущение – молочная спелость»), можно утверждать, что высокостебельный сорт пшеницы Мироновская 808 формировал более высокие значения, чем другие изучаемые сорта.

При норме высева семян 5 млн. шт. и традиционной технологии выращивания ФП достигал 1741 тыс. м2/га сутки, что на 13 % выше, чем у сорта Московская 39 и на 17 % выше, чем у сорта Льговская 167.

Применение интенсивной технологии позволило сформировать ФП величиной 2750 тыс. м2/га сутки.

При норме высева 4 млн. шт. семян ФП у Мироновской 808 снижался до 1592 тыс. м2/га сутки при традиционной технологии и до 2410 тыс. м2/га сутки при интенсивной технологии, однако эти показатели были выше, чем у сортов Московская 39 и Льговская 167 даже с нормой высева 5 млн. шт. семян.

При сравнениия ФП у изучаемых сортов при прочих равных условиях отчетливо выражено превосходство сорта Мироновская 808. Различия в значениях ФП между сортами Льговская 167 и Московская 39 были небольшие, с некоторым преимуществом у сорта Московская 39.

Нами установлена разная реакция сорта на уровень агрофона и интенсификацию производства в зависимости от густоты насаждения. Интенсивная технология возделывания озимой пшеницы сорта Льговская 167 повышает ФП при норме высева 5 млн. шт. семян с 1495 до 1787 тыс. м2/га сутки, т.е. на 19,5 %. У сортов Московская 39 и Мироновская 808 повышение ФП происходит соответственно на 24,9 % и 57,9 %. Сокращение нормы высева семян до 3 млн. шт. и прочих равных условиях способствовало росту ФП на 19,5 % у Льговской 167, на 21,2 % у Московской 39 и на 61,5 % у Мироновской 808.

Отсюда можно сделать вывод о том, что формирование ФП у растений сорта Мироновская 808 при минимальной густоте насаждений растений возрастает в большей степени, чем у других сортов.

Определяющим фактором формирования урожая полевых культур является фотосинтетическая деятельность растений, которая, прежде всего, зависит от величины листовой поверхности и от её работоспособности, то есть продуктивности фотосинтеза. Сравнительное изучение продуктивности фотосинтеза по вариантам опыта показало, что интенсивность накопления сухого вещества на единицу листовой поверхности в течение вегетации значительно изменяется.

В среднем за годы исследований за межфазный период «кущение - выход в трубку» чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) колебалась по вариантам опыта от 3,7 до 6,6 г/м2 сутки (табл.2).

В межфазный период «выход в трубку – колошение» этот показатель достигал максимума – 5,7 – 8,3 г/м2 сутки, а затем в последующий период «колошение – молочная спелость» снижался до 3,5 – 6,0 г/м2 сутки.

Таблица 2.Чистая продуктивность фотосинтеза сортов озимой пшеницы в вариантах опыта (г/м2 сутки, среднее за 2002 – 2004 гг.)

№ п/п

Варианты

Межфазный период

кущение-выход в трубку

выход в трубку-колошение

колошение-молочная спелость

кущение-молочная спелость

Льговская 167

1

5 млн.шт., трад.техн.

3,7

6.8

4.5

5,0

2

- // -, инт. техн.

5,7

6,4

5,2

5,8

3

4 млн.шт., трад.техн.

4,3

7,8

4,4

5.5

4

- // -, инт. техн.

6,6

7,6

6,0

6,7

5

3 млн.шт., трад.техн.

3,7

7,9

4,4

5,3

6

- // -, инт. техн.

6,3

7,6

5,7

6,5

Московская 39

7

5 млн.шт., трад.техн.

3,1

6,9

4,7

4,9

8

- // -, инт. техн.

4,7

6,7

4,8

5,4

9

4 млн.шт., трад.техн.

3,9

8,2

5,0

5,7

10

- // -, инт. техн.

5,7

7,0

5,4

6,0

11

3 млн.шт., трад.техн.

4,4

8,3

3,9

5,5

12

- // -, инт. техн.

5,2

7,7

4,9

5,9

Мироновская 808

13

5 млн.шт., трад.техн.

3,7

6,0

3,5

4,4

14

- // -, инт. техн.

5,4

5,7

4,6

5,2

15

4 млн.шт., трад.техн.

4,4

6,9

3,9

5,1

16

- // -, инт. техн.

6,0

6,8

4,9

5,9

17

3 млн.шт., трад.техн.

4,4

7,6

4,1

5,4

18

- // -, инт. техн.

6,3

7,4

4,9

6,2

Показатели чистой продуктивности фотосинтеза зависели не только от фазы роста и развития озимой пшеницы, но и от агроприемов, изучавшихся в опыте. На вариантах с нормой высева семян 5 млн. шт. и традиционной технологией выращивания озимая пшеница накапливала на единицу листовой поверхности минимальное количество сухого вещества. У сортов Льговская 167, Московская 39 и Мироновская 808 эти значения соответственно составили 5,0; 4,9 и 4,4 г/м2 сутки. Сравнивая со значениями ФП, легко заметить, что чем выше ФП сорта, тем ниже его продуктивность в единицу времени (за сутки).

Снижение нормы высева с 5 до 4 и 3 млн. шт. семян изменяло ФП посевов и продуктивность фотосинтеза в целом. Было замечено, что у сортов Льговская 167 и Московская 39 чистая продуктивность фотосинтеза при снижении нормы высева с 5 до 4 млн. шт. семян возрастала соответственно с 5,0 до 5,5 и с 4,9 до 5,7 г/м2 сутки. Дальнейшее снижение нормы высева до 3 млн. шт. семян не способствует росту продуктивности фотосинтеза и составило у этих сортов 5,3 и 5,5 г/м2 сутки.

У сорта Мироновская 808 интенсивность фотосинтеза выражена ниже, чем у других сортов, но со снижением нормы высева с 5 до 3 млн. шт. семян неизменно возрастала с 4,4 до 5,4 г/м2 сутки.

Применение интенсивной технологии обеспечивает более высокий агрофон, интегрированную защиту культурных растений от сорняков, вредителей и болезней, а в итоге высокую продуктивность фотосинтеза. Так, у сорта Льговская 167 в зависимости от нормы высева озимой пшеницы продуктивность возрастаетна 0,8 – 1,2 г/м2 сутки, и максимальных значений достигала при норме высева семян 4 млн. шт. (6,7 г/м2 сутки). У сорта Московская 39 значения продуктивности фотосинтеза были ниже, чем по другим сортам, но так же по всем вариантам интенсивная технология обеспечивает прибавку в 0,3 – 0,5 г/м2 за сутки. Здесь, так же как и у предыдущего сорта, лучший показатель продуктивности фотосинтеза отмечен при норме высева 4 млн. шт. семян.

Рост продуктивности фотосинтеза при снижении густоты посева у сорта Мироновская 808 имеет устойчивую тенденцию, как на фоне традиционной технологии так и в условиях интенсификации производства зерна. Интенсивная технология при любой густоте посева повышала продуктивность фотосинтеза на 0,8 г/м2 сутки.

Для определения особенностей формирования продуктивности озимой пшеницы под влиянием комплекса агроприемов большое значение имеет изучение динамики накопления массы абсолютно сухого вещества растениями. По нашим наблюдениям наиболее активно накопление абсолютно сухого вещества растениями озимой пшеницы проходит в период «выход в трубку – колошение» и достигает максимума в молочную спелость. К фазе полной спелости величина этого показателя несколько уменьшается как за счет утраты части листьев, так и за счет расхода пластических веществ на дыхание (табл.3).

Таблица 3. Динамика накопления сухого вещества в посевах озимой пшеницы (г/м2, среднее за 2002 – 2004 гг.)

№ п/п

Варианты

Межфазный период

кущение-выход в трубку

выход в трубку-колошение

колошение-молочная спелость

Ккщение-молочная спелость

Льговская 167

1

5 млн.шт., трад.техн.

184

560

299

1043

2

- // -, инт. техн.

322

72

550

1593

3

4 млн.шт., трад.техн.

161

523

289

973

4

- // -, инт. техн.

279

666

528

1473

5

3 млн.шт., трад.техн.

152

500

262

914

6

- // -, инт. техн.

247

614

475

1336

Московская 39

7

5 млн.шт., трад.техн.

153

512

300

965

8

- // -, инт. техн.

256

689

472

1417

9

4 млн.шт., трад.техн.

143

483

275

901

10

- // -, инт. техн.

234

603

448

1285

11

3 млн.шт., трад.техн.

134

467

225

826

12

- // -, инт. техн.

191

600

385

1176

Мироновская 808

13

5 млн.шт., трад.техн.

206

603

337

1146

14

- // -, инт. техн.

363

784

651

1798

15

4 млн.шт., трад.техн.

181

566

340

1087

16

- // -, инт. техн.

324

702

569

1595

17

3 млн.шт., трад.техн.

170

504

308

1982

18

- // -, инт. техн.

274

661

503

1438

Динамика накопления массы сухого вещества растениями озимой пшеницы в значительной мере определяется условиями выращивании этой культуры. В среднем за годы исследований уже к началу фазы выхода в трубку масса сухого вещества растений на вариантах, где применялись удобрения на планируемый урожай и средства защиты растений, у сорта Льговская 167 на 138 г/м2 больше, чем на контроле. В вариантах с меньшей густотой стояния растений прибавка сухой массы оказалась меньшей, но достоверной и достаточно устойчивой.

Накопление сухого вещества в вариантах с интенсивной технологией установлено у всех сортов во все периоды наблюдений. Однако на разных этапах развития растений влияние интенсивной технологии было различно. Так, например, у сорта Льговская 167 за период «кущение – выход в трубку» накапливается сухого вещества на 95 – 138 г/м2 больше, чем при традиционной технологии, за период «выход в трубку – колошение» уже 111 – 161 г/м2, а в период «колошение – молочная спелость» - 213 – 251 г/м2.

У сорта Московская 39 прибавки от применения интенсивной технологии ниже и составили в обозначенные межфазные периоды 57 – 103 г/м2, 120 – 177 г/м2 и 160 – 173 г/м2.

Сорт Мироновская 808 наиболее отзывчив на интенсивную технологию выращивания пшеницы и с начального периода вегетации до созревания формировал большую прибавку сухого вещества, чем другие сорта.

В межфазный период «кущение – выход в трубку» прибавка сухого вещества от применения интенсивной технологии составила 104 – 157 г/м2, в период «выход в трубку – колошение» - 136 – 181 г/м2 и в период «колошение – молочная спелость» - 195 – 314 г/м2.

Влияние нормы высева семян или густоты посева пшеницы на накопление сухого вещества проявилось в том, что снижение нормы высева ведет к сокращению массы сухого вещества на единицу площади посева. Это отчётливо выражено у всех изучаемых сортов и в отдельные периоды роста, и в целом за период «кущение – молочная спелость».

На основе проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

- максимальной площади листовой поверхности достигают посевы изучаемых сортов озимой пшеницы в фазе колошения с индексом листовой поверхности у сорта Мироновская 808 до 5,9 м2/м2 посева;

- наибольшая величина фотосинтетического потенциала установлена при норме высева семян 5 млн. шт. и достигает за период «кущение - молочная спелость» при традиционной технологии возделывания у сортов Льговская 167 – 1495 тыс. м2/га сутки, Московская 39 – 1541 тыс. м2/га сутки и Мироновская 808 – 1741 тыс. м2/га сутки. При интенсивной технологии соответственно – 1787; 1924 и 2750 тыс. м2/га в сутки;

- чистая продуктивность фотосинтеза возрастает с уровнем интенсификации производства и за период «кущение – молочная спелость» составляет 4,4 – 6,7 г/м2 в сутки;

максимальные значения продуктивности фотосинтеза у сортов Льговская 167 и Московская 39 были при норме высева семян 4 млн. шт., а у сорта Мироновская 808 при норме высева семян 3 млн. шт.;

- по накоплению сухого вещества за период «кущение – молочная спелость» изучаемые сорта находятся в следующей убывающей последовательности: Мироновская 808 – Льговская 167 – Московская 39.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

 

  1. Ничипорович, А.А. Фотосинтетическая деятельность растений в посевах [Текст]/ А.А.Ничипорович.- М.: Изд-во АН ССР, 1961.- С. 37-53.
  2. Шатилов, Н.С. Фотосинтетический потенциал и урожай зерновых [Текст]/ Н.С. Шатилов, А.Г. Замараев, Г.В. Чаповская.// Известия КГСХА.- 1979.- №4.- С. 18-29.