Продуктивность и оптические характеристики трех сортов пшеницы (Triticum aestivum L.) при известковании и внесении азотных удобрений

Автор: Канаш Е.В., Литвинович А.В., Ковлева А.О., Осипов Ю.А., Сальников Э.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Агробиология зерновых культур

Статья в выпуске: 1 т.53, 2018 года.

Бесплатный доступ

Известкование кислых почв, занимающих в Российской Федерации 73 млн га сельскохозяйственных угодий, - традиционный прием, который обеспечивает оптимизацию почвенных условий и способствует получению высоких и устойчивых урожаев. При интенсивных технологиях возделывание сельскохозяйственных культур сопровождается выносом кальция с урожаем, вымыванием атмосферными осадками и пр., поэтому требуется его восполнение, что экономически затратно. Знание оптимальных для каждого сорта доз мелиоранта необходимо для корректировки его количества, обеспечивающего максимальный эффект от применения. В представленной работе впервые влияние разных доз мелиоранта (доломитовая мука) оценено in situ по оптическим характеристикам листьев яровой пшеницы ( Triticum aestivum L.) сортов Ленинградская 97, Красноуфимская 100 и Тризо, различающихся по продуктивности и отзывчивости на внесение азотных удобрений. Растения выращивали в 5-литровых сосудах, заполненных дерново-подзолистой почвой, при естественном освещении. Доза мелиоранта была равна 0 (контроль), 0,25, 0,50, 0,75 и 1,00 ммоль-экв/100 г почвы (гидролитическая кислотность Нг). Предпосевное удобрение аммиачной селитрой обеспечивало два варианта азотного питания - оптимальный (1 г азота на 5 кг почвы) и дефицитный (0,15 г азота на 5 кг почвы). Содержание в почве других элементов минерального питания во всех вариантах опыта было одинаковым. Спектры отражения от поверхности листьев в диапазоне 300-1000 нм измеряли с помощью спектрометра HR2000 («Ocean Optics», США). После записи спектров отражения рассчитывали индексы отражения, тесно связанные с содержанием хлорофилла, отношением суммы каротиноидов к сумме хлорофиллов, рассеянием радиации, обусловленным изменением внутренней структуры листа, активностью фотохимических процессов фотосинтеза, а также содержанием антоцианов и флавонолов. Результаты свидетельствуют, что сорта пшеницы реагируют на внесение мелиоранта по-разному. Установлено, что благоприятное влияние мелиоранта на продуктивность больше выражено в условиях дефицита азотного питания. При оптимальном содержании азота продуктивность сорта Ленинградская 97 в ответ на внесение мелиоранта не менялась. Продуктивность сорта Тризо в вариантах 0,50 и 1,00 Hг была выше на 55-60 % и 5-27 % при содержании азота соответственно 1 и 0,15 г/кг почвы. У сорта Красноуфимская 100 диапазон, в котором отмечали положительную реакцию на внесение мелиоранта, оказался уже, чем у сорта Тризо, и был сдвинут в сторону низких доз. Максимальную прибавку урожая зерна отмечали при 0,50 Нг и высоком содержании азота в почве - 30 %. Обнаружена тесная корреляционная связь между массой зерна, сформированного при внесении различных доз мелиоранта, и содержанием хлорофилла в листьях (индекс хлорофилла) у сортов Красноуфимская 100 ( R 2 = 0,87) и Тризо ( R 2 = 0,88). Изменение индексов, характеризующих эффективность превращения энергии света в фотохимических процессах фотосинтеза, позволяет предположить, что внесение мелиоранта не только способствует поглощению азота, но также влияет на эффективность усвоения световой энергии в процессе фотосинтеза.

Еще

Пшеница, продуктивность, азотное удобрение, мелиорант, оптические и морфофизиологические свойства

Короткий адрес: https://sciup.org/142214123

IDR: 142214123   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2018.1.61rus

Список литературы Продуктивность и оптические характеристики трех сортов пшеницы (Triticum aestivum L.) при известковании и внесении азотных удобрений

  • Добровольский Г.В., Шоба С.А., Балабко П.Н. Почвы и земельные ресурсы России. В кн.: Деградация и охрана почв/Под ред. Г.В. Добровольского. М., 2002: 5-32.
  • Надежкин С.М., Надежкина Е.В. Влияние известкования на гумусное состояние почв лесостепи Поволжья. В сб.: Вопросы известкования почв/Под ред. И.А. Шильникова, Н.И. Акановой. М., 2002: 119-125.
  • Шильников И.А., Сычёв В.Г., Аканова Н.И., Зеленов Н.А. Некоторые вопросы известкования почв в современных условиях. В сб.: Современные проблемы и перспективы известкования кислых почв. СПб, 2010: 19-24.
  • Шильников И.А., Сычёв В.Г., Аканова Н.И. К вопросу о состоянии и эффективности химической мелиорации почв в земледелии Российской Федерации. Плодородие, 2013, 1(70): 9-14.
  • Окорков В.В. Теоретические основы химической мелиорации кислых почв. Владимир, 2016.
  • Якушев В. П., Осипов А. И., Миннулин Р. М., Воскресенский С. В. К вопросу об известковании кислых почв в России. Агрофизика, 2013, 2(10): 18-22.
  • Небольсин А.Н., Небольсина З.П. Теоретические основы известкования почв. СПб, 2005.
  • Зеленов Н.А., Шильников И.А., Аканова Н.И., Швырков Д.А. Резерв химических мелиорантов и их агроэкологическая эффективность. В сб.: Современные проблемы и перспективы известкования кислых почв. СПб, 2010: 30-34.
  • Литвинович А.В., Ковлева А.О., Павлова О.Ю. Влияние известкования на накопление марганца и железа растениями яровой пшеницы. Агрохимия, 2015, 5: 61-68.
  • Neenan M. Adaptability of wheat varieties to acid soils. Nature, 1955, 175: 1090-1091 ( ) DOI: 10.1038/1751090b0
  • Ataur Rahman M., Barma N.C.D., Sarker M.H., Sarker M.M.R., Nazrul M.M.I. Adaptability of wheat varieties in strongly acidic soils of Sylhet. Bangladesh Journal of Agricultural Research, 2013, 38(1): 97-104 ( ) DOI: 10.3329/bjar.v38i1.15194
  • Tang C., Nuruzzaman M., Rengel Z. Screening wheat genotypes for tolerance of soil acidity. Aust. J. Agr. Res., 2003, 54: 445-452 ( ) DOI: 10.1071/AR02116
  • Литвинович А.В., Ковлева А.О., Павлова О.Ю. Отзывчивость различных сортов яровой пшеницы на известкование. Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета, 2013, 30: 59-64.
  • Humplík J.F., Lazár D., Husičková A., Spíchal L. Automated phenotyping of plant shoots using imaging methods for analysis of plant stress responses -a review. Plant Methods, 2015, 11(29): 1-10 ( ) DOI: 10.1186/s13007-015-0072-8
  • Ruckelshausen A., Busemeyer L. Toward digital and image-based phenotyping. In: Phenomics in crop plants: trends, options and limitations/J. Kumar, A. Pratap, S. Kumar (eds.). Springer, New Delhi, India, 2015: 41-60 ( ) DOI: 10.1007/978-81-322-2226-2
  • Kanash E.V., Panova G.G., Blokhina S.Yu. Optical criteria for assessment of efficiency and adaptogenic characteristics of biologically active preparations. Acta Horticulturae, 2013, 1009: 37-44 ( ) DOI: 10.17660/ActaHortic.2013.1009.2
  • Kanash E.V., Osipov Yu.A. Optical signals of oxidative stress in crops physiological state diagnostics. Proc. 7th European Conference on Precision Agriculture (Wageningen, Netherlands, 2009)/E.J. van Henten, D. Goense, C. Lokhorst (eds.). Wageningen, 2009: 81-89 ( ) DOI: 10.3920/978-90-8686-664-9
  • Yakushev V., Kanash E., Rusakov D., Blokhina S. Specific and non-specific changes in optical characteristics of spring wheat leaves under nitrogen and water deficiency. Advances in Animal Biosciences, 2017, 8(2), 229-232 ( ) DOI: 10.1017/S204047001700053X
  • Yakushev V. P., Kanash E. V. Evaluation of wheat nitrogen status by colorimetric characteristics of crop canopy presented in digital images. Journal of Agricultural Informatics, 2016, 7 (1): 65-74 ( ) DOI: 10.17700/jai.2016.7.1.268
  • Sims D.A., Gamon J.A. Relationships between leaf pigment content and spectral reflectance across a wide range of species, leaf structures and developmental stages. Remote Sens. Environ., 2002, 81(2-3): 337-354 ( ) DOI: 10.1016/S0034-4257(02)00010-X
  • Peñuelas J., Barret F., Fitella I. Semi-empirical indices to assess carotenoids/chlorophyll a ratio from leaf spectral reflectance. Photosynthetica, 1995, 31(2): 221-230.
  • Мерзляк М.Н., Гительсон А.А., Чивкунова О.Б., Соловченко А.Е., Погосян С.И. Использование спектроскопии отражения в анализе пигментов высших растений. Физиология растений, 2003, 50: 785-792 ( ) DOI: 10.1023/A:1025608728405
  • Merzlyak M.N., Solovchenko A.E., Smagin A.I., Gitelson A.A. Apple flavonols during fruit adaptation to solar radiation: spectral features and techniques for non-destructive assessment. J. Plant Physiol., 2005, 162(2): 151-160 ( ) DOI: 10.1016/j.jplph.2004.07.002
  • Gaju O., DeSilva J., Carvalho P., Hawkesford M.J., Griffiths S., Greenland A., Foulkes M.J. Leaf photosynthesis and associations with grain yield, biomass and nitrogen-use efficiency in landraces, synthetic-derived lines and cultivars in wheat. Field Crops Research, 2016, 193: 1-15 ( ) DOI: 10.1016/j.fcr.2016.04.018
  • Araus J.L., Slafer G.A., Royo C., Serret D. Breeding for yield potential and stress adaptation in cereals. Crit. Rev. Plant Sci., 2008, 27: 377-412 ( ) DOI: 10.1080/07352680802467736
  • Blackburn G.A. Spectral indices for estimating photosynthetic pigment concentrations: a test using senescent tree leaves. International Journal of Remote Sensing, 1998, 19: 657-675 ( ) DOI: 10.1080/014311698215919
  • Gamon J.A., Serrano L., Surfus J.S. The photochemical reflectance index: an optical indicator of photosynthetic radiation use efficiency across species, functional types, and nutrient levels. Oecologia, 1997, 112: 492-501 ( ) DOI: 10.1007/s004420050337
  • Gitelson A.A., Gamon J.A., Solovchenko A. Multiple drivers of seasonal change in PRI: Implications for photosynthesis 1. Leaf level. Remote Sens. Environ., 2017, 191: 110-116 ( ) DOI: 10.1016/j.rse.2016.12.014
  • Gitelson A.A., Gamon J.A., Solovchenko A. Multiple drivers of seasonal change in PRI: Implications for photosynthesis 2. Stand level. Remote Sens. Environ., 2017, 190: 198-206 ( ) DOI: 10.1016/j.rse.2016.12.015
  • Hatier J.-H.B, Gould K.S. Anthocyanin function in vegetative organs. In: Anthocyanins/C. Winefield, K. Davies, K. Gould (eds.). Springer, NY, 2008: 1-19 ( ) DOI: 10.1007/978-0-387-77335-3_1
  • Steyn W.J., Wand S.J.E, Holcroft D.M., Jacobs G. Anthocyanins in vegetative tissues: a proposed united function in photoprotection. New Phytol., 2002, 155: 349-361 ( ) DOI: 10.1046/j.1469-8137.2002.00482.x
  • Agati G., Matteini P., Goti A., Tattini M. Chloroplast-located flavonoids can scavenge singlet oxygen. New Phytologist, 2007, 174: 77-89 ( ) DOI: 10.1111/j.1469-8137.2007.01986.x
Еще
Статья научная