Продуктивность сельскохозяйственных культур в подзоне средней тайги Европейского Северо-Востока России - Автореферат

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук ПРОДУКТИВНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В ПОДЗОНЕ СРЕДНЕЙ ТАЙГИ ЕВРОПЕЙСКОГО СЕВЕРО-ВОСТОКА РОССИИ Работа выполнена в лаборатории экологической физиологии растений Института биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук Научный консультант: доктор биологических наук, профессор Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессорПродукционный процесс является сложной и интегрированной функцией растений, основу которой составляют генетически детерминированные процессы роста и развития. Их субстратное и энергетическое обеспечение определяется метаболической активностью клетки, ткани, органа, организма, т.е. в продукционном процессе участвуют механизмы всех уровней организации. Факторы внешней среды могут различным образом влиять на составляющие продукционного процесса - фотосинтез, дыхание, транспорт и распределение ассимилятов (Ничипорович, 1956, 1982; Кумаков, 1980; Гуляев, 1996; Головко, 1999; Жученко, 2004). Наряду с обеспеченностью растений ассимилятами, большую роль в формировании продуктивности играют процессы распределения углерода, которые контролируются системой прямых и обратных связей между органами производящими и потребляющими ассимиляты. 3) выявить особенности использования ассимилированного углерода на рост и формирование урожая ячменя, картофеля, однолетних и многолетних кормовых трав;Дан обзор современного состояния знаний о продукционном процессе, как основы урожайности сельскохозяйственных культур. Проанализированы физиолого-биохимические факторы, определяющие продуктивность агроценоза (Ничипорович, 1977, 1979, 1982; Тооминг, 1976, 1984; Образцов, 2001). Проанализирована концепция донорно-акцепторных отношений, их роль в продукционном процессе (Geiger, 1969; Wareing, Patrick, 1973; Курсанов, 1976; Мокроносов, 1981, 1983; Чиков, 1987, 2005; Wardlaw, 1990; Гладун, Карпов, 1993; Киризий, 2000, 2004; Liang et.al., 2001; Murchie et al., 2002; Matthew, 2002). Показана неоднозначность влияния метеофакторов на продуктивность агроценозов и химический состав хозяйственно-ценных органов растений в различных почвенно-климатических условиях (Сонев, 1991; Грязнов, 1996; Ершов, 2001; Зыкин и др.Исследования проводили на различных группах культурных растений: картофеле, зерновых (ячмень) и кормовых (райграс однолетний, кострец безостый, канареечник тростниковидный, рапонтикум сафлоровидный). Опыты проводили в течение 1984-2003 гг. Почвы опытных участков - типичные подзолистые, сформированные на покровных суглинках, средней степени окультуренности. Исследования выполнены на картофеле (Solanum tuberosum L.) сортов Приекульский ранний, Искра, Сахалинский, Берлихинген, Идеал, Шарташский, Детскосельский. Для изучение адаптивных возможностей картофеля провели серию экспериментов с сортом Приекульский ранний, применяя фитохирургию и затенение. В опыте 1 освещенность над посевом составляла 30-40% от естественной, в опыте 2 у части растений удаляли 50% листьев.Картофель принадлежит к основным продовольственным и кормовым культурам и относится к видам, обладающим способностью адаптироваться к широкому спектру климатических условий. 1, перед уборкой в клубнях депонируется свыше 60% 14С от его общего содержания в растениях. В период налива клубней в листья всех сортов отмечали повышение содержание растворимых сахаров по сравнению с фазой цветения. В условиях Севера листья длительное время оставались физиологически активными, о чем свидетельствует наличие в них значительного количество ассимилированного углерода и высокое содержание растворимых сахаров, что в целом характеризует незавершенность процесса вегетации растений. У средне-и позднеспелых сортов картофеля накопление крахмала в клубнях отрицательно коррелировало с содержанием азота в листьях (r =-0.7...-0.9).К фазе колошения величина листового индекса (ЛИ) варьировала в пределах 0.7-1.5 м2/м2, УППЛ составляла в среднем 0.5-0.7 г/дм2 . Стабильность основных относительных показателей ассимилирующей поверхности (УППЛ, ОМЛ, ОПЛ) у разных генотипов ячменя свидетельствует о сохранении ростовых корреляций, что является одним из признаков адаптации к условиям произрастания. При этом подфлаговый лист ячменя сохранял способность к активному фотосинтезу до периода созревания зерна. Во время налива зерна, когда запрос колоса на ассимиляты высок, а фотосинтетическая способность листьев снижается, нарастание сухой массы зерновок осуществляется преимущественно за счет ассимилятов, депонированных в стеблях. Затем интенсивность использования углерода снижалась, и через 30 сут. в растениях оставалось 45-50% углерода, депонированного в основном в колосьях. Столь незначительные потери метки растениями, по-видимому, объясняются высокой акцептирующей способностью колосьев, которые используют значительную часть углерода на синтез высокополимерных соединений зерна.