Влияние агротехнических факторов на фотосинтетический аппарат озимой пшеницы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.05, кандидат сельскохозяйственных наук Подушин, Юрий Викторович

• Подушин, Юрий Викторович
• кандидат сельскохозяйственных наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат сельскохозяйственных наук Подушин, Юрий Викторович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Связь фотосинтеза с продуктивностью растений.

1.2.Зависимость строения фотосинтетического аппарата растений от структуры почвы и содержания элементов питания.

1.3.Связь фотосинтеза и азотного обмена растений.

1.4.Влияние проницаемости клеточных мембран на физиологические процессы в клетке мезофилла.

1.5.Влияние системы защиты растений на фотосинтез и строение фотосинтетического аппарата растений.

2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1.Характеристика изучаемых сортов.

2.2. Схема полевого опыта.

2.3. Агротехника озимой пшеницы сорта Нота и сорта Фортуна.

2.4. Методы исследований.

2.5. Почвенно-климатические условия в зоне проведения полевых опытов.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1. Зависимость содержания и соотношения фотосинтетических пигментов в листьях озимой пшеницы от агротехнических факторов.

3.2. Влияние агротехнических факторов на индекс листовой поверхности озимой пшеницы.

3.3. Влияние агротехнических факторов на параметры быстрой и замедленной флуоресценции.

3.4. Влияние агротехнических факторов на нитратредуктазную активность листьев озимой пшеницы.

3.5. Влияние агротехнических факторов на проницаемость клеточных мембран листьев озимой пшеницы.

3.6. Урожайность и её связь с физиологическими параметрами растений озимой пшеницы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние агротехнических факторов на фотосинтетический аппарат озимой пшеницы»

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.

Для разработки надёжных мер управления ходом формирования структуры урожая необходимо иметь сведения о характере взаимосвязи элементов фотосинтетической деятельности растений с природными и антропогенными факторами на протяжении всего онтогенеза этой культуры, а также знать какую роль в этих процессах играют факторы среды.

Управление выращиванием сельскохозяйственных культур обеспечивается применением различных агротехнических приёмов, поэтому с практической точки зрения представляется важным изучить зависимость процессов, протекающих в растении и 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 (Ничипорович A.A., 1988).

Для обеспечения максимальной продуктивности посева необходимо, чтобы все уровни организации фотосинтезирующей системы: от фотосинтетических единиц и реакционных центров до фитоценозов находились в оптимальных соотношениях (Ничипорович А.А, 1982).

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 агроприё-мов 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 его 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 Л.Н., 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.

Необходимость решения этих вопросов и определило направление наших исследований.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью нашей работы было изучение комплексного влияния агротехнических приемов в полевых условиях на фотосинтетический аппарат, нитратредуктазную активность и цитоплаз-матическую проницаемость листьев пшеницы.

В соответствии с поставленной целью основными задачами настоящего исследования были:

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

2. Исследовать изменение содержания фотосинтетических 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 РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. В математически спланированном многофакторном 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.

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.

СТРУКТУРА И ОБЪЁМ ДИССЕРТАЦИИ. 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.