Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Влияние агротехнических факторов на фотосинтетический аппарат озимой пшеницы Подушин, Юрий Викторович

Влияние агротехнических факторов на фотосинтетический аппарат озимой пшеницы
<
Влияние агротехнических факторов на фотосинтетический аппарат озимой пшеницы Влияние агротехнических факторов на фотосинтетический аппарат озимой пшеницы Влияние агротехнических факторов на фотосинтетический аппарат озимой пшеницы Влияние агротехнических факторов на фотосинтетический аппарат озимой пшеницы Влияние агротехнических факторов на фотосинтетический аппарат озимой пшеницы
>

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Подушин, Юрий Викторович. Влияние агротехнических факторов на фотосинтетический аппарат озимой пшеницы : диссертация ... кандидата сельскохозяйственных наук : 03.01.05 / Подушин Юрий Викторович; [Место защиты: Кубан. гос. аграр. ун-т].- Краснодар, 2010.- 178 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-6/18

Введение к работе

Актуальность исследования. Озимая пшеница - одна из наиболее ценных и высокоурожайных культур. Величина и товарность валовых сборов зерна является основой экономики сельского хозяйства нашей страны, поэтому обеспечение стабильно высоких сборов зерна - в том числе и на основе научных рекомендаций - актуальная проблема физиологии растений.

Управление выращиванием сельскохозяйственных культур обеспечивается применением различных агротехнических приёмов, поэтому с практической точки зрения представляется важным изучить зависимость процессов, протекающих в растении от агротехнических факторов.

Для получения такой информации требуется подробное проведение комплекса исследований, в том числе и физиологических в длительных полевых многофакторных опытах.

Одним из ключевых процессов в растении, непосредственно влияющем на размеры урожая сельскохозяйственной культуры, является фотосинтез.

Фотосинтетическая деятельность растений, а соответственно и конечная продуктивность, в основном является производной суммарного числа и размеров фотосинтезирующих структур и органов, а также удельной пропускной их способности и интенсивности процесса (Ничипоро-вичА.А., 1988).

Физиологические процессы, обуславливающие формирование площади ассимиляционной поверхности, содержание пигментов в листьях растения, регулирующие протекание первичных процессов фотосинтеза и т.д., могут по-разному реагировать на агротехнические приёмы.

В связи с этим необходимо выяснить особенности влияния агро-приёмов на фотосинтетический аппарат озимой пшеницы на разных уровнях организации в полевых условиях.

Для более полного понимания значимости изменений параметров фотосинтетического аппарата для жизнедеятельности целого растения и роли в продукционном процессе представляется важным выявить их взаимосвязь с другими сторонами метаболизма.

В качестве отражения других сторон метаболизма растения нами была взята проницаемость мембран клеток листьев и нитратредуктазная активность листьев пшеницы.

Проницаемость, являясь одним из главных физико-химических параметров клеточных мембран (Воробьёв, 1988), может оказывать существенное влияние как на транспорт питательных веществ в запасающие клетки, так и на отток ассимилятов из фотосинтезирующих клеток, влияя в конечном итоге на формирование урожая.

Нитратредуктазная активность характеризует эффективность работы нитратредуктазы - ключевого фермента в ассимиляции нитратной формы

азота. Он играет важную роль не только в накоплении биомассы растений, но и в накоплении белка (Измайлов С.Ф. ,1986), поэтому анализ связи особенностей активности этого фермента и особенностей фотосинтетического аппарата у пшеницы интенсивного типа является весьма актуальным.

Цель исследования - изучить комплексное влияние агротехнических приемов в полевых условиях на фотосинтетический аппарат, нитрат-редуктазную активность и цитоплазматическую проницаемость листьев пшеницы.

В задачи исследований входило:

  1. Изучить влияние факторов агротехники на площадь ассимиляционной поверхности посева озимой пшеницы в течение весенне-летней вегетации.

  2. Исследовать изменение содержанияфотосинтетических пигментов в листьях озимой пшеницы при изменении агротехники на различных фазах развития растения.

  3. Определить влияние агроприёмов на параметры быстрой и замедленной флуоресценции, характеризующие первичные процессы фотосинтеза.

  4. Проследить изменение цитоплазматической проницаемости мембран клеток листьев под влиянием факторов агротехники в течение весенне-летней вегетации.

  5. Изучить влияние агротехнических приёмов на нитратредуктазную активность листьев пшеницы на разных фазах развития.

  6. Сопоставить изменения в фотосинтетическом аппарате под влиянием агротехнических приёмов с урожайностью озимой пшеницы.

Научная новизна. В математически спланированном многофакторного полевом опыте впервые было исследовано комплексное влияние уровня плодородия почвы, нормы удобрения, системы защиты растений и основной обработки почвы на ряд параметров фотосинтетического аппарата, нитратредуктазную активность и проницаемость клеточных мембран листьев озимой пшеницы.

Рассчитаны характерные для почвенно-климатических условий Краснодарского края нелинейные уравнения регрессии, связывающие изученные физиологические параметры озимой пшеницы с факторами агротехники и учитывающие влияние взаимодействия приёмов агротехники на физиологические параметры пшеницы.

Показана динамика изменения содержания и соотношения фотосинтетических пигментов, нитратредуктазной активности и проницаемости клеточных мембран листьев озимой пшеницы в период весенне-летней вегетации.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

  1. Содержание и соотношение пигментов в листьях зависит как от факторов агротехники, так и от их взаимодействия;

  2. Интенсивность протекания первичных процессов фотосинтеза понижается при интенсификации технологии возделывания пшеницы;

  1. Изменение нитратредуктазной активности листьев и концентрации фотосинтетических пигментов при интенсификации технологии носит нелинейный характер;

  2. В годы с благоприятными условиями для развития озимой пшеницы применение гербицидов снижает концентрацию фотосинтетических пигментов в листьях и их нитратредуктазную активность;

  3. Чем выше рассматриваемый уровень организации фотосинтетического аппарата, тем сильнее его параметры зависят от факторов агротехники.

Апробация работы.Основные результаты исследований докладывались на ежегодных научных конференциях в КубГАУ в 2008-10 гг., III Всероссийской научно-практической конференции молодых учёных «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (Краснодар, 2009)

Публикации. По результатам исследований опубликовано 5 статей, в которых отражено основное содержание диссертации, четыре из них в издании соответствующему перечню ВАК РФ.

Объём и структура работы. Диссертация изложена на 178 страницах машинописного текста, иллюстрирована 40 таблицами, 13 рисунками. Работа состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов исследований и их обсуждения, выводов и списка использованной литературы, включающего 134 источника отечественных и 29 зарубежных авторов.

Объект, условия и методика исследований

Исследования проводились в 2006- 2010 гг. на опытном поле учебно-опытного хозяйства «Кубань» Кубанского госагроуниверситета, расположенного в северо-западной части города Краснодара.

Объектом исследования были два сорта озимой пшеницы селекции Краснодарского НИИСХ: Нота и Фортуна. Оба сорта внесены в Госреестр селекционных достижений и допущены к использованию в зоне Северного Кавказа.

Почвы опытного участка представлены чернозёмом выщелоченным сверхмощным малогумусным с мощностью гумусового горизонта 150-160 см. Содержание гумуса 2,6-2,7%, по И.В. Тюрину.

По температурному режиму и влажности район опытов характеризуется умеренно-континентальным, умеренно-влажным и тёплым климатом.

Место проведения опытов характеризуется неустойчивым увлажнением. Среднегодовое количество осадков составляет 643 мм, из которых около 360 мм выпадает в период с апреля по октябрь. Дефицит влаги приходится, как правило, на июль-август месяцы.

Среднегодовая температура воздуха составляет +10,8 С, а максимальная может достигать +40- 42 С в летние месяцы. Переход температуры воздуха через +5 С весной совпадает со второй половиной марта. Продолжительность безморозного периода - 185-225 дней. Сумма активных температур составляет 3400-3600 С.

В целом почвенно-климатические условия зоны, где проводились исследования, пригодны для выращивания озимой пшеницы и получения устойчивых урожаев зерна хорошего качества. Однако неустойчивое распределение осадков в летний период в сочетании с высокой температурой воздуха и суховеями обуславливают большие колебания урожайности зерна по годам.

По агрометеорологическим характеристикам годы исследований существенно различались, но в целом были благоприятными для развития озимой пшеницы.

Агрометеорологические условия 2005-06 с.-х. г. отличались сильными и продолжительными морозами в январе и феврале. В 2006-07 с.-х. г. наблюдалась аномально жаркая с дефицитом осадков погода в мае, июне. Погодные условия 2007-08 с.-х. г. были благоприятными для развития зерновых культур. В 2008-09 с.-х. г. холодная погода в марте и апреле сдерживала развитие озимых в этот и последующие периоды. В 2009-10 с.-х. г. во второй декаде июня наблюдалась жаркая суховейная погода, которая привела к ускоренному созреванию зерна.

Озимая пшеница выращивалась при различных комбинациях четырех основных агротехнических факторов: фактор А - уровень плодородия; В - норма удобрения; С - система защиты растений и D - способ основной обработки почвы.

Уровень плодородия (фактор А) создавался внесением органических удобрений (полуперепревший навоз КРС) и фосфора. Дозы рассчитывались на основе существующих нормативных показателей по плодородию почвы: Ао - исходное плодородие, Ai - среднее (200 кг/га Р2О5 и 200 т/га подстилочного навоза), А2 - повышенное (дозы удваивались) и Аз - высокое плодородие (дозы утраивались).

Средняя доза удобрений (В2) составлена на основе рекомендаций "Научные основы и рекомендации по применению удобрений в Северо-Кавказском экономическом регионе" (Панников В.Д., 1981). За минимальную дозу (Ві) была принята доза в два раза меньшая, а за высокую (В3) в два раза большая доза NPK от средней (В2) - ІЧшРбоІмо- На варианте В0 -минеральные удобрения не вносились.

Интегрированная система защиты растений (фактор С) от сорняков, вредителей и болезней строилась с учетом экономического порога их вредоносности. При этом на варианте Сі применяли только биологические средства защиты от вредителей и болезней, на варианте С2 - вносили только гербициды, на варианте Сз - применяли химическую систему защиты растений от сорняков, вредителей и болезней. На варианте Со средства защиты растений не применялись, но на всех вариантах опыта предусматривалось протравление семян фунгицидами.

Система основной обработки почвы включала три варианта: Di -безотвальная (почвозащитная) с использованием плоскорежущих рабочих

органов; D2 - рекомендуемая, применяемая в зоне проведения опытов; D3 -отвальная с глубоким рыхлением почвы до 70 см дважды в ротацию.

Кодирование вариантов проводилось по специальной символике, в которой в условных единицах обозначался первой цифрой уровень плодородия почвы, второй - норма удобрения, третьей - система защиты растений, четвертой - система основной обработки почвы.

Опыт включал 18 вариантов (000, 111, 222, 333 на фоне всех изучаемых способах основной обработки почвы и 200, 020, 220, 202, 022, 002 только на рекомендуемой обработке почвы).

Площадь делянки общая - 105 м , учетная - 34 м . Повторность опыта трехкратная.

Озимую пшеницу сорта Нота возделывали после кукурузы на зерно, пшеницу сорта Фортуна - после сахарной свеклы.

Возделывание пшеницы проводилось согласно схеме опыта. Под основную обработку почвы вносили аммиачную селитру, двойной суперфосфат и калийную соль.

Основная обработка почвы под озимую пшеницу на варианте Di (безотвальная): обработка КПГ-250 на 20-22 см и на вариантах D2 (рекомендуемая) и D3 (отвальная) была одинаковой: проводили вспашку на глубину 20-22 см плугом ПН-4-35. Перед посевом проводилась культивация на 5-6 см.

Сев проводили в оптимальный для центральной зоны Краснодарского края срок. Норма высева - 5,0 млн. всхожих семян на 1 га, глубина заделки семян 5-6 см.

В марте посевы озимой пшеницы подкармливали аммиачной селитрой. Дозы удобрений по вариантам опыта составляли на В і - N30, В2 - N6o; В3 - N120 кг д. в. на 1 га.

Химическую прополку проводили в фазе кущения озимой пшеницы на вариантах Сг и Сз. На посевах озимой пшеницы сорта Нота использовали смесь гербицидов Банвел (0,15 л/га) + Логран (0,008 кг/га) с расходом рабочего раствора - 300 л/га. На сорте Фортуна использовали гербицид Секатор в дозе 0,1л с расходом рабочего раствора - 200 л/га.

Для повышения качества зерна посевы озимой пшеницы подкармливали в фазе формирования зерновки мочевиной в дозе N30 на всех вариантах, где предусмотрено применение удобрений.

Биологическая система защиты растений от вредителей и болезней (вариант Сі) включала применение следующих препаратов: в фазе выхода в трубку Вермикулен 3 л/га + энтомологическая смесь 5 л/га (для сорта Нота) и Бактрил (2 л/га) + энтомологическая смесь 3 л/га (для сорта Фортуна).

Для химической защиты посевов озимой пшеницы на варианте С з на пшенице сорта Нота применяли инсектициды: в фазе выхода в трубку Фалькон (КЭ) (0,6 л/га), а в фазе формирования зерновки Каратезеон (КЭ) -0,15 л/га. На пшенице сорта Фортуна применяли инсектициды: в фазе ко-

лошения Фалькон (0,6 л/га) + Би-58 Новый (1,2 л/га) + Децис профи (0,04 л/га). Убирали озимую пшеницу прямым комбайнированием при влажности 11-13%.

В опыте проводились следующие исследования:

  1. С помощью спектрофотометра Spectrumlab SS 2107 (в 2008-10 гг.) и Specol 11 (2006-07 гг.) определяли содержания хлорофиллов а, Ъ и сумму каротиноидов в спиртовой вытяжке верхних листьев пшеницы. Содержание пигментов рассчитывали по формуле Лихтенталера (Lichtenthaler Н.К., Wellburn A.R., 1983).

  2. Определяли площадь листовой поверхности по методике Ничипо-ровича (1958).

3. Рассчитывали проницаемость мембран клеток листьев озимой
пшеницы, которую определяли по изменению электропроводности вод
ных вытяжек листьев с помощью кондуктометра N 5721 Польша.

4. Определяли нитратредуктазную активность флаговых листьев
пшеницы in vivo по методу Мюлдера (Mulder E.L., Boxma R.V. etc., 1959)
в модификации Фадеевой (Фадеева О.И. и др., 1988).

5. Особенности протекания первичных процессов фотосинтеза оце
нивали на основе параметров быстрой и замедленной флуоресценции вы
сечек флаговых листьев, полученных на приборе Фотон-10.

Все полученные данные обрабатывались с применением корреляционного и регрессионного анализа. Для оценки тесноты связи между изучаемыми физиологическими параметрами использовали простую линейную корреляцию (Доспехов Б.А., 1979).

Похожие диссертации на Влияние агротехнических факторов на фотосинтетический аппарат озимой пшеницы