Урожай и качество зерна озимой пшеницы (часть 1)
При высокой агротехнике, удобрении и внедрении соответствующих сортов озимая пшеница дает высокие урожаи, которые во многом превосходят урожаи яровых колосовых культур. Однако устойчивость высоких урожаев периодически нарушается из-за гибели посевов от неблагоприятных условий перезимовки.
В комплексе мероприятий, способствующих улучшению условий перезимовки озимой пшеницы, большую роль играют сорт и правильное использование минеральных удобрений.
Зимостойкость озимых культур определяется в первую очередь способностью растения перестраивать характер обмена веществ в период перезимовки. В связи с этим большой интерес представляет исследование обмена веществ в зимующем растении озимой пшеницы в зависимости от сорта и условий питания (Штраусберг, 1965; Иванова, 1965; Авдонин, 1969). В задачу наших исследований входило изучение энергетики дыхания митохондрий узлов кущения в зависимости от сортовых особенностей и условий минерального питания, распределение и обмен лабильных фосфорных соединений в зависимости от действия низких отрицательных температур и степени закалки растений.
Опыты проводили в вегетационных и полевых условиях. Удобрения применяли в виде аммиачной селитры, суперфосфата и калийной соли. Фосфорные и калийные удобрения вносились осенью, азотные — в зависимости от варианта опыта. Дерново-подзолистая почва для постановки вегетационных опытов использовалась с участка, на котором был заложен полевой опыт. Агрохимическая характеристика почвы: pH 4,34; сумма поглощенных оснований 16,1 мэкв на 100 г почвы; Р2О5, по Кирсанову, 685 мг на 100 г почвы; К2О, по Масловой, 14,2 мг на 100 г почвы, H общий 0,068%. Почву для вегетационных опытов разбавляли песком в соотношении 1:1.
Для определения энергетической эффективности дыхания растительные пробы узлов Кущения брали в период закаливания осенью (октябрь — декабрь) и ранней весной после таяния снега.
Для выделения митохондрий был применен метод дифференциального центрифугирования. Определение кислоторастворимой фракции фосфора проводили в свежем растительном материале по Р. Волгину и А.В. Кочетавкину. Фосфорилирующую активность митохондрий определяли по убыли неорганического фосфора в течение опыта. Сукциноксидазную активность рассчитывали по разности между общим и эндогенным окислением. Величиной P/О характеризовали отношение количества поглощенного фосфора в единицу времени к количеству кислорода, поглощенного в результате окисления сукцината.
Наблюдения за перезимовкой резко противоположных по зимостойкости сортов озимой пшеницы показали, что в процессе закаливания к низким отрицательным температурам в узлах кущения у относительно зимостойкого сорта ППГ 186 после прохождения I и II фаз закаливания интенсивность окислительного фосфорилирования повышается. У незимостойкого сорта Одесская 16, характеризующегося на I фазе закаливания высокой активностью энергетического обмена, после прохождения II фазы закаливания (ноябрь) снижается интенсивность окисления и фосфорилирования (табл. 48).
На основании полученных данных можно заключить, что незимостойкий сорт не подвергается закаливанию и не реагирует на низкие температуры повышением энергетически важных соединений.
При сравнении содержания нуклеотидов и сахарофосфатов у зимостойких и незимостойких сортов можно отметить, что зимостойкий сорт отличается меньшим количеством фосфорорганических соединений.
У зимостойкой пшеницы имеющийся запас нуклеотидов расходуется при низких температурах более экономно, чем у незимостойких (органического фосфора у незимостойкого сорта на 40%, у зимостойкого на 32%).
Противоположный характер носит реакция зимостойкого и незимостойкого сортов на возобновление синтетических процессов в растении в весенний период. Ранней весной при промораживании и оттаивании почвы у незимостойкого сорта происходит разобщение окислительной и фосфорилирующей активности митохондрий узлов кущения, снижение содержания органических форм фосфора за счет преобладания минеральной формы, что приводит к гибели растений (табл. 49).
Такая же закономерность в энергетическом обмене наблюдалась при закаливании растений в зависимости от условий азотного питания (табл. 50).
Избыточное внесение азота с осени снижает эффективность закаливания и изменяет физиологическое состояние зимующего растения. На первой фазе закаливания в узлах кущения озимой пшеницы при избыточном азотном питании повышается активность физиологических процессов, усиливается сопряженность окисления и фосфорилирования и увеличивается величина Р/О.
Однако при переходе растений ко второй фазе закаливания (декабрь) избыток азота в почве снижает окислительную и фосфорилирующую активность митохондрий, способствует уменьшению содержания органических форм фосфора и в большей степени нуклеотидов. При таком питании озимых не происходит закаливания растений в осенне-зимний период, и это приводит к их гибели весной.
Ранней весной при промораживании и оттаивании почвы в условиях избыточного осеннего снабжения растений азотом, как и у незимостойкого сорта Одесская 17, происходит резкое снижение окислительной и фосфорилирующей активности митохондрий узлов кущения, снижение содержания нуклеотидов и сахарофосфатоз за счет повышения минерального фосфора.
