Фотосинтетическая продуктивность сортов средневолокнистого хлопчатника на богаре

В числе физиологических функций растительного организма фотосинтез является определяющей , поэтому разработка эффективной агротехнологии промышленного хлопководства возможна лишь при условии глубокого изучения особенностей фотосинтетической продуктивности новых сортов .

Важно отметить , что фотосинтетическая деятельность хлопчатника в условиях орошения республик Средней Азии активно изучалась учеными СССР в 70-90- х годах прошлого века [1, 2].

Вместе с тем , почвенно - климатические условия среднеазиатских республик , генетический потенциал возделываемых там сортов и технологии орошаемого хлопководства в корне отличаются от перспективного неорошаемого хлопководства степных зон Ю жного и Северокавказского федеральных округов . По оценкам ученых [3, 5], культура хлопчатника на юге России (45 параллель ) является северной границей возможного эффективного промышленного хлопководства . К сожалению , сведений о параметрах и особенностях фотосинтетической деятельности хлопчатника на юге России в литературе практически не имеется . Нет данных и о влиянии на этот процесс минеральных удобрений . Между тем , положительное влияние минеральных удобрений на продуктивность хлопчатника является аксиомой . Эти обстоятельства обуславливают необходимость и актуальность проведенных исследований .

Целью работы в рамках проводимых исследований является изучение особенностей формирования продуктивности районированных средневолокнистых сортов хлопчатника и обоснование приемов и условий получения высокого и качественного урожая хлопка - сырца в степной зоне Восточного Предкавказья .

Для достижения указанной цели решали следующие задачи :

• -    изучалась фенология основных экотипов районированных сортов средневолокнистого хлопчатника ;

• -    устанавливались основные параметры фотосинтетической деятельности сортов хлопчатника и влияние на них минеральных удобрений ;

• -    устанавливалось влияния влаго - и теплообеспеченности на формирование элементов продуктивности хлопчатника по вариантам опыта ;

• -    изучалось водопотребление сортов хлопчатника на разных фонах минерального питания ;

• -    определялась урожайность и качество хлопкового волокна сортов в зависимости от уровня минерального питания .

Исследования проводили в 2008-2009 годах на опытном поле лаборатории хлопководства Прикумской опытно - селекционной станции Ставропольского НИИСХ Россельхозакадемии .

Опытная станция расположена в сухостепной полосе Ставропольского края на каштановых почвах с содержанием гумуса 1,8%. Среднегодовое количество осадков составляет 350-400 мм , а ГТК =0,7-0,9. Сумма активных температур за год колеблется в пределах 3500-3800 ⁰ С . Безморозный период в среднем длится 181 день , а первые осенние заморозки наблюдаются в период с 15 по 20 октября . Почва опытного участка светло - каштановая , слабо щелочная , легко суглинистая с содержанием гумуса 1,7%. Содержание в пахотном горизонте подвижного фосфора 19-20 мг / кг , обменного калия 400 мг / кг в пахотном горизонте . Объектом нашего исследования стали районированные в регионе сорта средневолокнистого хлопчатника , созданные селекционерами Прикумской опытно - селекционной станции : ПОСС -2, ПОСС -3, Голиот . Многолетние отборы скороспелых и высокопродуктивных форм из группы болгарских и среднеазиатских образцов позволили создать сорта наиболее подходящие для условий Ставрополья . Предшественником хлопчатника в севообороте в данном опыте была озимая пшеница , после чистого пара – главная товарная культура региона . Основная обработка почвы – традиционная для пропашных культур в зоне . С осени пахотный участок выравнивался , а весной под предпосевную культивацию в почву вносился гербицид прометрин в дозе 4 кг / га . Посев хлопчатника осуществляется пропашной пневматической сеялкой с междурядьем 90 см . Опыты закладывали по методике Государственного сортоиспытания сельскохозяй ственных культур .

Схема опыта включает в себя :

Фактор А – сорта

• 1.    ПОСС – 2 – скороспелый сорт ( вегетационный период 95-110 дней );

• 2.    ГОЛИОТ – среднеспелый сорт с сильнорассеченными     пальчатыми     листьями

• 3.    ПОСС - 3 – среднепоздний сорт ( вегетационный период 115-125 дней ).

( вегетационный период 110-115 дней );

Фактор Б – удобрения

• 1.    Контроль ( без удобрений )

• 2.    N 45 P 45

• 3.    N 45 P 90

• 4.    N₉₀P₄₅

• 5.    N₉₀P₉₀

Повторность в опыте четырехкратная , расположение делянок – рендомизированное .

Минеральные удобрения вносили вручную по схемам опытов с отвешиванием на каждую делянку под предпосевную культивацию .

Исследования проводили полевым и лабораторным методами с использованием традиционных методик и ГОСТов :

Для исходной агрохимической характеристики участка перед закладкой опыта в пахотном горизонте в 10 точках участка отбирались образцы почвы для анализа на содержание основных элементов минерального питания . В отобранных образцах определяли РН водной вытяжки на РН - метре , подвижные формы азота (NO3) по методу Грандваль - Ляжу , фосфора – по методу Мачигина , калия – из углеаммонийной вытяжки методом пламенной фотометрии . Содержание гумуса определяли по методу Тюрина в модификации ЦИНАО . Запасы влаги в почве определяли термостатно - весовым методом до глубины 1 метра через каждые 20 см перед посевом и перед уборкой . Динамику формирования площади листовой поверхности вариантов определяли весовым методом ( Ничипорович А . А ., Строганова Л . Е ., Чмора С . Н ., Власова М . П . 1961) с применением автоматического анализатора площади листьев ААМ – 7.

Сроки определения площади листьев : фаза бутонизации , цветения , начала раскрытия и массового раскрытия коробочек .

Показатели чистой продуктивности фотосинтеза и фотосинтетического потенциала рассчитывались по методу А . А . Ничипоровича (1961 г ).

Фенологические наблюдения проводили по методике ВИР для технических культур (1978 г ).

Урожайность хлопчатника определялась весовым методом , путем ручного сбора и взвешивания хлопка - сырца с делянок опыта .

Качество хлопкового волокна определялось согласно ГОСТУ –3279-76. Учитывалась длина , крепость , выход и тип волокна .

Данные по урожайности обрабатывали математически методом дисперсионного анализа на компьютере ( Б . А . Доспехов , 1973).

Новизна исследований

Впервые в России в неорошаемых условиях изучались особенности фотосинтетической продуктивности сортов различных экотипов хлопчатника и влияния на урожай и качество хлопка - сырца различных условий минерального питания .

Результаты исследований

Климатические наблюдения свидетельствуют, что посевной период хлопчатника по теплообеспеченности и сумме осадков в годы исследований не значительно отличалась от среднемноголетних показателей. При этом теплообеспеченность в фазы бутонизации и цветения в исследуемые годы была на 1,5 0С выше среднемноголетних значений. Влагообеспеченность в этот период сильных отличий не имела. В период созревания хлопчатника сумма осадков была выше среднемноголетних значений, теплообеспеченность этого периода не значительно отличалась от среднемноголетних показателей (табл. 1).

Изучение динамики формирования листового аппарата хлопчатника показало , что максимальную площадь листьев во все фазы развития формировали варианты сорта ПОСС -3. Минимальную листовую поверхность формировал сорт Голиот . Сорт хлопчатника ПОСС -2 по величине листового аппарата занимал промежуточное положение ( табл . 2).

Таблица 1 – Тепло и влагообеспеченность посевов хлопчатника

Месяцы	Температура, 0С		Осадки, мм
	Средне многолетняя	Среднее за 2008-2009 годы	Средне многоле тняя	Среднее за 2008-2009 годы
Май	16,8	16,4	42	54
Июнь	21,3	22,7	47	45
Июль	24,3	25,8	54	47
Август	23,3	23,7	36	56
Сентябрь	17,2	17,9	30	56
Октябрь	11,5	12,2	85	75

Таблица 2 – Динамика формирования листового аппарата посевов хлопчатника (среднее за 2008-2009 годы)

Сорта	Варианты удобрений	Площадь листовой поверхности, тыс.м2/га				Темпы прироста 2 / в день / га м
		Фаза бутонизации	Фаза цветения	Фаза начала созревания	Полное созревание
ПОСС-2	Контроль, б/у	1,6	5,3	12,3	10,9	118
	N 45 P 45	2,5	8,4	18,1	14,7	174
	N 45 P 90	3,1	10,9	20,3	18,0	195
	N 90 P 45	5,8	17,4	26,3	23,4	230
	N 90 P 90	5,8	24,9	36,1	33,7	314
Голиот	Контроль, б/у	1,3	4,3	9,8	7,5	85
	N 45 P 45	1,7	5,9	13,5	12,4	118
	N 45 P 90	2,4	8,3	17,3	14,8	148
	N 90 P 45	5,3	8,3	17,3	14,8	141
	N 90 P 90	6,8	24,0	25,9	24,2	212
ПОСС-3	Контроль, б/у	3,3	11,3	12,8	11,4	103
	N 45 P 45	3,9	13,1	17,8	14,8	143
	N 45 P 90	4,9	16,8	39,2	36,3	306
	N 90 P 45	5,3	19,8	45,9	40,3	348
	N 90 P 90	9,4	33,3	48,9	40,6	368

У всех изучаемых сортов на всех вариантах удобрений максимальная площадь листьев была отмечена в фазу начала созревания . В отличие от других сортов , среднепоздний сорт ПОСС -3 формировал более мощный листовой аппарат , близкий к максимальному значению , уже в фазу цветения .

Наиболее заметное влияние на формирование листового аппарата посевов изучаемых сортов оказали азотные удобрения , влияние фосфорных удобрений на фоне N 45 оказалось не так велико , хотя на повышенном азотном фоне , влияние фосфора резко возрастает . Максимальная площадь листьев у всех сортов была отмечена на варианте N₉₀P₉₀. Превышение над контролем по размерам листового аппарата в фазу зрелости волокна у этого варианта составило 3,0-3,5 раза .

Процесс фотосинтеза в жизнедеятельности растений является главнейшим и основным , и важнейшее влияние на него оказывают условия минерального питания , оптимизация которых способствует наилучшему использованию продуктов фотосинтеза на процессы роста , развития и формирования урожаев .

Исследования показали , что сорта ПОСС -2 и Голиот имеют менее высокую отзывчивость на азотное удобрение , чем сорт ПОСС -3. Так , если в фазу начала созревания у первых двух сортов 70

варианты N 45 P 90 и N 90 P 90 отличались в 1,6 – 3,0 раза по величине листового аппарата от контрольного , соответственно , то на сорте ПОСС -3 это превышение составило 3,0 – 3,8 раза .

По темпам формирования листовой поверхности , как и ожидалось , первое место из изучаемых сортов занял раннеспелый сорт ПОСС -2. Минимальные темпы прироста листьев как на контроле , так и удобренных вариантах отмечены у сорта Голиот , имеющего в своей наследственности гены австралийских хлопчатников .

Доказано , что определяющую роль в накоплении сухого вещества играет не только размер листового аппарата , но и продолжительность его активной работы . Эти два параметра объединяет показатель фотосинтетического потенциала . Средняя величина фотосинтетического потенциала контрольных вариантов , так же как и площадь листьев , имела максимальное значение у сорта ПОСС -3, а минимальное – у сорта Голиот ( табл . 3).

Влияние минеральных удобрений на фотосинтетический потенциал , в данном опыте было аналогично их влиянию на динамику нарастания листового аппарата .

Максимальный размер фотосинтетического потенциала у всех изучаемых сортов отмечен на варианте N 90 P 90 .

Таблица 3 – Фотосинтетический потенциал, чистая продуктивность фотосинтеза и урожай хлопчатника в опыте

Сорта	Варианты удобрений	Среднее за 2008-2009 годы
		Фотосинтетический потенциал млн. м2/га/сутки	Чистая продуктивность фотосинтеза г/м2 в сутки	Урожайность хлопка-сырца, ц/га
ПОСС-2	Контроль, б/у	0,38	4,89	12,7
	N 45 P 45	0,54	3,75	13,0
	N 45 P 90	0,65	7,55	13,2
	N 90 P 45	1,11	6,00	14,6
	N 90 P 90	1,35	8,20	14,1
Голиот	Контроль, б/у	0,30	3,15	12,1
	N 45 P 45	0,48	4,70	12,8
	N 45 P 90	0,61	9,15	12,5
	N 90 P 45	0,88	9,15	13,1
	N 90 P 90	1,13	6,20	13,6
ПОСС-3	Контроль,б/у	0,55	8,05	12,5
	N 45 P 45	0,71	8,65	13,8
	N 45 P 90	1,62	5,50	13,7
	N 90 P 45	1,84	7,70	13,9
	N 90 P 90	2,09	8,30	13,8

При изучении листового аппарата минимальные значения его площади среди исследуемых сортов были у сорта Голиот , что можно объяснить рассеченной формой листа , поэтому значения фотосинтетического потенциала у него также были минимальными . Максимальные значения фотосинтетического потенциала были отмечены у сорта ПОСС -3. Исследованиями установлено , что на вариантах с возрастающими нормами удобрений значения фотосинтетического потенциала так же возрастали .

Известно , что важнейшим показателем эффективности работы фотосинтетического аппарата , является чистая продуктивность фотосинтеза , характеризующая количество сухого вещества , сформированного одним квадратным метром листовой поверхности в сутки .

Наши исследования свидетельствуют , что на неудобренных вариантах максимальную продуктивность фотосинтеза обеспечил сорт ПОСС -3, а минимальную – Голиот . Причем превышение по этому показателю сорта ПОСС -3 над сортом ПОСС -2 составило 1,6 раза , а над сортом Голиот – 2,5 раза .

Вместе с тем , влияние удобрений на этот показатель оказалось далеко не однозначным . Так , на максимально удобренном варианте N₉₀P₉₀, сорта ПОСС -2 и ПОСС -3 имели близкую по значению продуктивность . А максимальную чистую продуктивность фотосинтеза из всех изучаемых сортов на удобренных вариантах (N 45 P 90 и N 90 P 45 ) обеспечил сорт Голиот (9,15 г / м ² в сутки ), что можно объяснить лучшей архетектоникой и освещением посевов этого сорта на указанных вариантах .

Установлено , что лучшим по данному показателю вариантами удобрений на сорте ПОСС -2 оказались N₄₅P₉₀ и N₉₀P₉₀. У сорта ПОСС -3 минеральные удобрения увеличили чистую продуктивность фотосинтеза незначительно , причем закономерного ее увеличения с ростом удобрений не наблюдалось , а лучшим вариантом оказался N₄₅P₄₅.

У среднераннего сорта Голиот лучшие показатели продуктивности фотосинтеза отмечены на вариантах N₄₅P₉₀ и N₉₀P₄₅ , в то же время , как на максимально удобренном варианте этот показатель даже снизился .

Важно отметить , что четкой зависимости продуктивности фотосинтеза и урожаем хлопка - сырца не установлено . Это связано с тем , что продуктивность фотосинтеза учитывает всю биомассу растения , а урожай – лишь ее товарную часть . В результате проведенных исследований было установлено :

• -    минимальные значения фотосинтетического потенциала у всех трех сортов на контроле без удобрения , заметное повышение значений которого наблюдалось при совместном повышении азота и фосфора . Максимальное значение фотосинтетиче ского потенциала у трех сортов было отмечено на варианте с максимальной нормой удобрений .

• -    значения чистой продуктивности фотосинтеза колебалось от 3,15 до 9,15 г / м ² в сутки , что связано с различиями листовой поверхности у трех сортов .

• -    на вариантах без удобрений у всех трех сортов урожайность была минимальной , а на вариантах с максимальным внесением азота и фосфора максимальной .

• -    лучшим по урожайности хлопка - сырца был сорт ПОСС -2 на варианте N₉₀P_45.

• -    наименьшая урожайность была получена у сорта Голиот на варианте без удобрений .

Теоретический и научно - практический журнал . Основан в 2005 году

Адрес редакции: 302019, г. Орел, ул. Генерала Родина, 69.

Сдано в набор 14.10.2010

Подписано в печать 28.10.2010 Формат 60х84/8. Бумага офсетная.

Гарнитура Таймс.

Объём 12,5 усл. печ. л. Тираж 300 экз. Издательство Орел ГАУ, 302028, г. Орел, бульвар Победы, 19.

Лицензия ЛР№ 021325 от 23.02.1999 г.

Ж урнал рекомендован ВАК Минобрнауки России для публикаций научных работ, отражающих основное научное содержание кандидатских и докторских диссертаций

Содерж ание номера