doi: 10.15389/agrobiology.2014.5.88rus

УДК 633.1:581.132.1:58.056

СВЯЗЬ МЕЖДУ ВЕЛИЧИНОЙ ХЛОРОФИЛЛЬНОГО ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА И УРОЖАЙНОСТЬЮ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ (Triticum aestivum L.) ПРИ ПОВЫШЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ

Г.А. ПРЯДКИНА, О.О. СТАСИК, Л.Н. МИХАЛЬСКАЯ, В.В. ШВАРТАУ

Для разработки критериев селекции на высокую продуктивность и моделей прогнозирования урожайности в агроценозах важное значение имеет взаимосвязь между показателями фотосинтетической активности и продуктивностью культур. При оптимальных погодных условиях наиболее тесно с величиной урожая коррелирует хлорофилльный фотосинтетический потенциал (ХлФП), характеризующий суммарное количество хлорофилла в надземной части растений (или листьях) в расчете на единицу площади посева за вегетацию или ее определенный период (Т.М. Шадчина с соавт., 2007; E. Kutasy с соавт., 2005). Современные глобальные климатические изменения прежде всего могут сказываться на чувствительных к высоким температурам культурах, к которым, в частности, относится озимая мягкая пшеница. При этом взаимосвязь фотосинтетических показателей с урожайностью может быть нарушена. В условиях полевого опыта мы изучили влияние повышенных температур воздуха в период весенне-летней вегетации на показатели фотосинтетического аппарата у короткостебельных высокоурожайных сортов мягкой озимой пшеницы Смуглянка (среднеранний) и Переяславка (среднеспелый) на разных фонах минерального питания (без применения удобрений и с их внесением в дозах N90P60K60S10 и N120P90K90S20 осенью и в разные фазы весенне-летней вегетации). Исследования проводили в 2009 и 2011 годах, которые характеризовались повышенными температурами в период вегетации, в опытном сельскохозяйственном производстве Института физиологии растений и генетики НАН Украины (Киевская обл.). Показано, что такие погодные условия привели к снижению содержания хлорофилла в листьях, размеров ассимиляционной поверхности посевов и продолжительности ее функционирования, а также урожайности. Во всех вариантах (и на высоком фоне минерального питания, и без внесения удобрений) площадь листовой поверхности в 2009 году была выше, чем в соответствующих вариантах в 2011 году во все три исследуемые фазы вегетации. Внесение минеральных удобрений увеличивало листовой индекс в оба года в среднем в 1,5-2,0 раза (у сорта Переяславка в фазу молочно-восковой спелости — почти в 5 раз по сравнению с контролем). Содержание хлорофилла различалось в зависимости от года: в фазу цветения в вариантах с внесением минеральных удобрений оно составило 5,5-6,0 и 3,5-4,5 мг/дм2 соответственно в 2009 и в 2011 году, в контроле — соответственно 3,2-4,3 и 2,8 мг/дм2, и такое соотношение сохранялось в последующие фазы развития. В большинстве случаев максимальные значения содержания пигментов в средней пробе зеленых листьев побега отмечались в фазу молочной спелости, очевидно, вследствие полного отмирания пластинки листьев нижних ярусов. Внесение минеральных удобрений увеличивало количество хлорофилла в листьях у обоих сортов. По результатам дисперсионного анализа (F-критерий Фишера), наибольшее влияние на изменения показателей мощности развития фотосинтетического аппарата в наших экспериментах оказывали условия года, вторым по значимости был уровень минерального питания. Величина хлорофилльного фотосинтетического потенциала весьма существенно зависела от комбинации факторов сорт × условия года и меньше — от взаимодействий условия года × фон минерального питания и сорт × фон минерального питания. Высокие и близкие по величине значения коэффициента корреляции (от 0,93 до 0,99) между зерновой продуктивностью посева и хлорофилльным фотосинтетическим потенциалом отмечались для выборок по каждому году, сорту или варианту минерального питания, сильную положительную зависимость выявили и для объединенной выборки за оба года. Таким образом, установлено, что тесная корреляция между величиной хлорофилльного фотосинтетического потенциала листьев в посеве и урожайностью озимой пшеницы сохраняется и в условиях повышенных температур, а сама зависимость может быть описана уравнением регрессии, одинаковым для любого фактора, вызывающего варьирование показателей.

Ключевые слова: Triticum aestivumL., зерновая продуктивность, листовой индекс, хлорофилл, хлорофилльный фотосинтетический потенциал листьев.

 

Полный текст

 

A RELATIONSHIP BETWEEN CHLOROPHYLL PHOTOSYNTHETIC POTENTIAL AND YIELD IN WINTER WHEAT (Triticum aestivum L.) AT ELEVATED TEMPERATURES

G.А. Priadkina, O.O. Stasik, L.N. Mikhalskaya, V.V. Shvartau

Development of the indices for selection of high-yielding crops and the models, forecasting agrocenosis yields, necessitate the analysis of the relationship between photosynthetic traits and productivity. Chlorophyll photosynthetic potential, characterizing the total amount of chlorophyll in the above-ground parts of plants (or in leaves) per unit of ground surface area during the growing season or a certain period, under optimal weather conditions correlated most closely with the magnitude of yield (T.M. Shadchina et al., 2007; E. Kutasy et al., 2005). Modern global climate change may primarily affect the heat-sensitive crops in particular winter wheat causing disruption in the relationship between photosynthetic traits and productivity. In field experiment, we examined the effects of increased air temperatures during the spring—summer growing season on performance of photosynthetic apparatus in the high-yielding varieties of common winter wheat Smuhlyanka and Pereyaslavka on the different levels of mineral nutrition (without fertilizers and fertilizing in the fall and at different phases of the spring—summer vegetation in doses N90P60K60S10 and
N120P90K90S20). Investigations were carried out in 2009 and 2011 with elevated air temperatures during the growing season at the experimental agricultural station of the Institute of Plant Physiology and Genetics, National Academy of Sciences of Ukraine (Kyiv region.). It was shown that such weather conditions led to a decrease in chlorophyll content in the leaves, the size of crop surface and the duration of its operation, as well as grain yield. In all cases (both at high level of mineral nutrition and without fertilizers) leaf surface area in 2009 was higher than under the corresponding treatments in 2011 at all studied vegetation phases. Mineral fertilizers increased the leaf area index in both years by average 1.5-2.0 times (in Pereyaslavka at milk-wax ripeness phase it increased almost 5 times if compared to the control). Chlorophyll content in leaves of both varieties depended on year: it was 5.5-6.0 and 3.5-4.5 mg/dm2, respectively, in 2009 and 2011 if fertilizers were used, and 3.2-4.3 and 2.8 mg/dm2, respectively, in the control. In most cases, the maximum values of the pigments in the averaged sample of all green leaves from plant were observed in the phase of milk ripeness, probably, due to the complete withering away of leaves of lower layers. Mineral fertilizers increased the amount of chlorophyll in the leaves of both varieties. According to the results of dispersion analysis (F-Fisher test), the greatest influence on changes in the indices of the photosynthetic capacity in our experiments have the conditions of the year, the second most important factor was the level of mineral nutrition. The value of chlorophyll photosynthetic potential was more dependent on a combination of factors variety × year conditions and less on the interaction of the factors year conditions × mineral nutrition level and variety × mineral nutrition level. High and similar correlation coefficient values (0.93 to 0.99) between grain yield and chlorophyll photosynthetic potential were observed for data sets within single year, variety or mineral nutrition treatment, a strong positive dependence revealed for the combined data sets for both years. The data have shown that the close correlation between the leaf chlorophyll photosynthetic potential and yield of winter wheat is retained in the conditions of air high temperature and this dependence can be described by the same regression equation for any varying factors.

Keywords: Triticum aestivum L., grain yield, leaf area index, chlorophyll, chlorophyll photosynthetic potential of leaves.

Институт физиологии растений
и генетики НАН Украины,

03022 Украина, г. Киев, ул. Васильковская, 31/17,
e-mail: pryadk@yandex.ru

Поступила в редакцию
19
марта 2014 года

 

Оформление электронного оттиска

назад в начало