Содержание к диссертации
Введение
1. Кальций в жизнедеятельности растений и применение кальциевых удобрений в рисоводстве 10
1.1. Химия и история открытия кальция 10
1.2. Геохимия кальция 11
1.3. Биогеохимический цикл кальция 15
1.4. Кальций почвы 17
1.5. Кальций в растениях 26
1.6. Эффективность применения кальциевых удобрений на посевах риса 39
2. Условия, объект и методика проведения исследований 46
2.1. Географическое положение 46
2.2. Почвенно-климатические условия 47
2.3. Объект исследований 53
2.4. Методика проведения исследований 54
3. Рост и развитие растений риса при применении кальцийсодержащих удобрений 57
3.1. Прорастание и полевая всхожесть семян риса 57
3.2. Рост и развитие растений при предпосевной обработке семян кальцием 69
3.2.1. Рост и развитие надземных органов риса 70
3.2.1.1. Высота растений 70
3.2.1.2. Сухая масса растений 71
3.2.2. Рост корней риса 73
3.2.2.L Длина корней 73
3.2.2.2. Количество корней 75
3.2.2.3. Сухая масса корней 76
4. Минеральное питание растении при предпосевной обработке семян риса кальцием 79
5. Фотосинтетический аппарат и чистая продуктивность фотосинтеза при предпосевной обработке семян кальцием 95
6. Урожайность зерна риса при предпосевной обработке семян кальцием 101
7. Качество зерна риса при предпосевной обработке семян риса кальцием 108
8. Экономическая эффективность применения кальциевых удобрений под рис 114
Выводы 117
Предложения производству 121
Литература 122
- Эффективность применения кальциевых удобрений на посевах риса
- Рост и развитие растений при предпосевной обработке семян кальцием
- Минеральное питание растении при предпосевной обработке семян риса кальцием
- Фотосинтетический аппарат и чистая продуктивность фотосинтеза при предпосевной обработке семян кальцием
Введение к работе
Основная задача современного и будущего земледелия — обеспечение высококачественными продуктами питания постоянно растущее население нашей планеты. Роль рисоводства в решении проблемы продовольствия в мире трудно переоценить. Рис является важнейшей продовольственной культурой мира — им питается более 3-х млрд. чел. и обеспечивается более 30 % пищевых калорий, потребляемых человечеством; произрастает преимущественно в тропических и субтропических, районах. В настоящее время посевы его размещены в 112 странах на площади 147 млн. га, годовое производство зерна в мире составляет свыше 500 млн.т. По урожайности рис занимает первое место среди всех зерновых культур, а по посевным площадям и валовому сбору - второе место в мире. В рисоводстве занято более 50% трудовых ресурсов аграрного сектора планеты. Спрос на рис ежегодно возрастает, и по прогнозу ФАО к 2020 г. он составит 781 млн.т, превысив на 2-3 % спрос на пшеницу. Ожидаемое производство риса — 750 млн.т к 2020 г. — полностью спрос на него не сможет удовлетворить (Харитонов Е.М., 2003).
Ведущая роль риса в мировом земледелии определяется высокой урожайностью и многогранностью использования в пищевой промышленности, животноводстве, медицине и других отраслях экономики. Среди зерновых культур, обеспечивающих в нашей стране наиболее устойчивые и высокие урожаи на орошаемых землях, первое место занимает рис. Потребность в рисе как ценной диетической культуры постоянно возрастает. Рисовая крупа по калорийности, легкости усвоения и диетическим свойствам занимает одно из первых мест среди всех видов круп. По калорийности она лишь немного уступает пшенице. Побочные продукты, образующиеся при получении рисовой крупы, используются как непосредственно, так и для дальнейшей переработки. Отруби, содержащие значительное количество белка, жира, фосфорных соединений и витаминов группы В, являются ценным кормом, лузга используется как топливо и подстилка для животных, сечка и лом — при производстве крахмала, спирта, в парфюмерной промышленности для изготовления рисовой пудры. Рисовая солома не уступает по питательности сену многих кормовых злаков, кроме того, она служит сырьем для получения высших сортов бумаги, строительного картона, веревок, канатов, мешков и различных предметов домашнего обихода, из нее можно выделять химически чистый кремний, необходимый для электронной промышленности.
Велико мелиоративное значение рисового растения. Рис позволяет с высоким экономическим эффектом осваивать ранее малопродуктивные засоленные и плавневые земли, которые после рассоления в результате возделывания риса в севообороте становятся пригодными для выращивания и других культур.
В продовольственном балансе России рису принадлежит заметная роль. Однако в последнее десятилетие рисоводство сдало свои позиции. Так, площади, отводимые под данную культуру в целом по стране, не превышают в настоящее время 200 тыс. га, а средняя урожайность едва достигает 30 ц/га. В результате этого производство рисовой крупы на одного россиянина в год составляет 1,6 кг, в то время как сложившаяся норма потребления равняется 4 кг.
Основным рисопроизводящим регионом в Российской Федерации является Краснодарский край. Возделывание риса на Кубани имеет большие традиции. Рис издавна был знаком предкам адыгов. В XIII-XIV вв. его возделывали в низовьях Терека. При Петре I в начале XVIII в. возвратившиеся из Персии казаки пытались разводить рис в плавнях Кубани, причем площадь посевов достигала в некоторые годы 120 десятин. В разгар Кавказской войны местными властями была сделана попытка принудительного внедрения на Кубани культуры риса. Инициатор этого новшества флотский капитан М.И. Савиничев 16.12.1857 г. писал начальнику штаба Черноморского казачьего войска: "...Поскольку климат и почвы Терека и Кубани схожи, я взял несколько семян риса для пробного посева в Черномории. Если возможно будет производство этого продукта в Черномории, то рукою Вашего превосходительства будет даровано краю золотое руно". Еще одна попытка возделывания риса на Кубани была предпринята в 1909-1910 гг., когда в плавнях Кубани близ Темрюка был получен урожай риса 40 пудов с четверти десятины (т .е. 24 ц/га), что подтверждало возможность возделывания риса в этой местности. "Возделывание риса вполне обеспечено в Кубанской области и урожайность здесь может достигать самых солидных размеров, — писала газета "Кубанские областные ведомости" (1909), — Поэтому есть шансы на то, что в богатом водою Таманском отделе мы имеем в будущем крупный центр рисовой культуры". Однако начало планомерного развитие рисосеяния на Кубани относится к 1922 г., когда было организовано первое в Кубано-Черноморском крае Петровское мелиоративное товарищество, объединявшее 1500 чел. на площади 53 тыс. десятин. Впоследствии в крае из года в год неуклонно расширялись посевы риса. Если в 1930 г. площадь единственного тогда на Кубани рисового участка составляла, как было сказано выше, всего 0,05 тыс. га, то в 1940 г. площадь рисовых систем достигла 12, в 1960 г. - 39, в 1972 г. - 100, а в 1980 г. - около 220 тыс. га. В 70-80-х гг. прошлого века на Кубани был создан крупнейший в России рисоводческий комплекс. При его проектировании и строительстве использовались лучшие достижения мировой и отечественной мелиоративной науки и практики. Делалось это исключительно с целью обеспечения страны рисом собственного производства. Иод рисовые оросительные системы отводились земли, непригодные для богарного земледелия: засоленные, подтопляемые, заболоченные (Шеуджен А.Х., Харитонов Е.М., Бондарева Т.Н., 2001).
Успехи отечественного рисоводства базировались не только на прочной экономической основе, но и на мощном научном потенциале. Разработанные в России технологии выращивания риса без применения гербицидов и сегодня позволяют получать экологически чистую продукцию, спрос на которую устойчиво высок на мировом рынке.
Дальнейшее наращивание производства риса в нашей стране возможно в условиях высокопродуктивного земледелия при реализации потенциальных возможностей районированных сортов, заложенных в их генотипе. Это требует создания условий с оптимальным сочетанием всех факторов роста и развития для рисового растения. Важнейший из них - оптимизация условий питания растений. Это стало возможным при использовании агрохимических средств, которые обеспечивают растения всеми видами биогенных элементов, улучшают физические и химические свойства почвы, повышают ее биологическую активность, ингибируют или предотвращают поступление в растения тяжелых металлов и радионуклидов, повышают стойкость культур к различным заболеваниям и т.д. Следовательно, независимо от направления современного земледелия, в обозримом будущем никакой альтернативы химизации нет.
Для повышения продуктивности и улучшения качества урожая риса большое значение имеет сбалансированное по всем макро-, мезо- и микроэлементам минеральное питание. Недостаток одного из них вызывает у растений нарушения в обмене веществ, ограничивая создание ими полноценного урожая и эффективное использование других питательных элементов. К числу важнейших для питания растений риса элементов относится кальций. Физиологические функции этого элемента в растении весьма разнообразны.
Кальций необходимый и незаменимый элемент для роста и развития
растений риса. На формирование 1 т урожая зерна риса затрачивается 2,6 кг этого элемента. Из этого количества непосредственно зерном риса отчуждается 30% кальция (Шеуджен А.Х., 1992). Растениям риса кальций необходим в течение всего вегетационного периода. Его влияние на жизнедеятельность растений многогранно. Дефицит его не позволяет сформировать достаточную общую и активно-поглощающую поверхности
• корней риса тем самым ухудшая условия для минерального питания растений (Алешин ЕЛ., Алешин Н.Е., 1993). Недостаток или избыток кальция в почве ингибирует окислительное фосфорилирование в митохондриях риса, изменяет свойства их мембран, затрудняя проникновение ортофосфата в ее внутренние части, без чего невозможно фосфорилирование. Подавление окислительного фосфорилирования при нарушениях кальциевого питания риса отрицательно сказывается на азотном обмене, тормозится синтез белка и снижается интенсивность дыхания растений риса. Кальций оказывает влияние на поглощение и первичную утилизацию аммонийного азота. Физиологический антагонизм кальция и натрия позволяет оптимизировать процессы минерального питания риса, особенно на засоленных почвах. Кальций связывают с передвижением ассимилятов в растениях риса (ЕрыгинПХ., 1981). Вместе с тем при систематическом длительном затоплении рисовых полей из пахотного слоя почвы происходит постепенное вымывание кальция, что приводит к отрицательному балансу этого элемента в почвах рисовых полей Кубани.
Многочисленные физиологические и агрохимические исследования растений и почв свидетельствуют о весьма важной роли кальция в минеральном питании. Наукой и практикой передовых хозяйств признается необходимость включения его в систему удобрения риса. Вместе с тем кальциевые удобрения в настоящее время в практике отечественного рисоводства широко не используются. Это связано с отсутствием рекомендаций по технологии их применения, учитывающих региональные особенности и специфику возделываемых сортов. До сих пор не выясненными остаются оптимальные дозы и способы их внесения под рис.
Разноречивы имеющиеся в, литературе сведения по их влиянию на рост, развитие, химический состав и фотосинтетическую деятельность растений риса. Также недостаточно разработан вопрос об эффективности различных соединений кальция на посевах риса.
В связи с этим исследования, проведенные для выявления оптимальных параметров применения кальциевых удобрений на посевах риса, их влияния на урожайность и качество зерна, весьма актуальны в данный момент и на дальнейшую перспективу и имеют существенное значение для повышения эффективности рисоводства на Кубани.
Цель исследований. Исследования проводились с целью изучения влияния кальциевых удобрений на рост, развитие, урожайность и качество зерна риса при его возделывании на лугово-черноземных почвах Кубани. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- изучить влияние обработки посевного материала кальцием на посевные качества и полевую всхожесть семян при различных водных режимах рисового поля;
- установить воздействие различных форм кальциевых удобрений на рост, развитие и продуктивность растений риса, а также потребление элементов минерального питания;
- выявить изменение фотосинтетической деятельности растений риса под влиянием кальция;
- установить оптимальные нормы и формы кальциевых удобрений, обеспечивающие; повышение продуктивности посевов риса;
- определить влияние кальциевых удобрений на качество урожая риса;
- дать экономическую оценку различным формам кальциевых удобрений при их использовании для предпосевной обработки семян.
Научная новизна и практическая значимость работы состоит в том, что в результате проведенных исследований доказана высокая эффективность применения кальциевых удобрений при выращивании риса на лугово-черноземных почвах Кубани. Установлены оптимальные нормы их применения, а также формы соединений кальция, обеспечивающие повышение полевой всхожести семян и урожайности зерна риса.
Эффективность применения кальциевых удобрений на посевах риса
Кальций необходимый и незаменимый элемент для роста и развития растений риса. На формирование 1 т урожая зерна риса затрачивается 2,6 кг этого элемента. Из этого количества непосредственно зерном риса отчуждается 30 % кальция (Шеуджен А.Х., 1992).
При систематическом длительном затоплении рисовых полей из пахотного слоя почвы происходит постепенное вымывание кальция (Паращенко В.Н., 1981). Как показали исследования Е.П. Алешина, М.М. Щукина и А.Х. Шеуджена (1987), баланс кальция в почвах рисовых полей Кубани отрицателен. Причем обеднение пахотного горизонта рисовых почв этим элементом наиболее интенсивно происходит при систематическом внесении под рис высококонцентрированных.безбалластных минеральных удобрений, т.е. мочевины, двойного суперфосфата и хлористого калия. Следовательно, возникает необходимость внесения под рис кальциевых удобрений.
Кальций поступает в растения в форме катиона. Поглощение его корнями риса может быть активным и пассивным. Показателем физиологической активности корня при поглощении им иона кальция, как и других элементов питания из окружающей среды, является величина: активно-поглощающей поверхности. Как показали исследования В,Н. Паращенко (1976а), кальций увеличивает величину общей и активно-поглощающей поверхности корней риса, тем самым обеспечивает наилучшие условия для минерального питания растений. Поглощение кальция корнями риса зависит от возраста последних: чем старше корень, тем меньше его поглотительная способность относительно кальция (Алешин Е.П., Алешин Н.Е., 1993). Согласно Д.А. Сабинина (1971), поглощение элементов минерального питания и дыхание растений — факторы взаимосвязанные. Интенсивность дыхания определяет поглощение ионов, в то же время само дыхание регулируется в определенной степени поступлением тех или иных ионов. По данным Е.П. Алешина и Н.Е. Алешина (1993), поглощение кальция корнями риса зависит от энергетики дыхания, которое генерирует и первичные его акцепторы. Недостаток или избыток кальция в почве ингибирует окислительное фосфорилирование в митохондриях риса. Недостаток кальция особенно сильно снижает включение минерального фосфора в органические соединения. Диапазон изменений в поглощении кислорода митохондриями при изменении дозы кальция - существенно меньше такового для эстерификации ортофосфата. Избыток как и недостаток кальция изменяет свойства мембраны митохондрий риса, затрудняя проникновение ортофосфата в ее внутренние части, без чего невозможно фосфорилирование. Подавление окислительного фосфорилирования при нарушениях кальциевого питания риса отрицательно сказывается на азотном обмене снижается содержание белка и уменьшается количество небелкового азота.
Причем, чем больше снижение отношение Р/О вследствие нарушения кальциевого питания растений, тем сильнее тормозится синтез белка и больше остается в тканях риса небелковых соединений азота (Алешин Е.П., Алешин Н.Е., 1993). В.Н. Паращенко (1976) в условиях вегетационного опыта изучал влияние различных форм и норм кальция на интенсивность дыхания растений риса. По его данным, гидрат окиси кальция стимулировал дыхание во все фазы вегетации растений. Кальций содержится в растениях риса в меньшем количестве, чем магний (Ерыгин П.С., 1981). Наиболее благоприятное для роста и развития растений риса соотношение кальция и магния в надземных вегетативных органах лежит в пределах 0,5-0,6 (Шеуджен А.Х., Алешин Н.Е., 1996). При отклонении соотношения между кальцием и магнием за счет увеличения количества кальция рис медленно растет, а листья приобретают желтоватый оттенок (Kanomata С, 1906). Следовательно, как в питательных смесях, так и в почве содержание кальция уравновешивается магнием (Ерыгин П.С., 1981). Кальций в растениях не реутилизируется, поэтому его поступление из почвы необходимо в течение всего вегетационного периода риса. Содержание этого элемента в соломине риса в фазе полной спелости зерна менее 0,15 % от сухого вещества, говорит, что рис испытывает дефицит кальция (Алешин Е.П., Алешин Н.Е., 1993). В растениях риса кальций распределяется неравномерно. В зерне его содержится 0,06-0,10 %, в надземной вегетативной массе 0,26-0,36 %, корнях - 0,19-0,24% сухой массы (Шеуджен А.Х., Алешин Н.Е., 1996). На протяжении вегетации количество кальция в растении изменяется мало, но если он все же накапливается до начала кущения, то ростовые процессы у риса замедляются, кустистость снижается (Ерыгин П.С., 1981). В растениях кальций образует три соединения разной степени Ї растворимости, т.е. находится в. разных формах. Одно из них легко растворяется в воде, другое — в уксусной или соляной кислоте, а третье нерастворимо. Взаимодействует кальций не только с минеральными, но и с органическими компонентами. В растениях риса ион кальция активирует около 10 ферментов, в частности липазу, действующую на глицериды и эфиры высокомолекулярных кислот (Ерыгин П.С., 1981; Шеуджен А.Х., Азарян K.IL, Девяткин А.М., 2003). . Кальций-катион является физиологическим антагонистом ионов щелочных элементов., В связи с этим кальций оказывает влияние на поглощение и первичную утилизацию аммонийного азота. Физиологический антагонизм кальция и натрия позволяет оптимизировать процессы минерального питания риса на засоленных почвах (Алешин Е.П., Алешин Н.Е., 1993).
Рост и развитие растений при предпосевной обработке семян кальцием
Рост и развитие растений являются интегральными показателями практически всех физиолого-биохимических процессов в живом организме. Они тесно связаны с минеральным питанием, фотосинтезом, водообменом, и, в конечном счете, определяют структуру, величину и качество урожая. Рост и развитие контролируются генетическими факторами, на которые колоссальное влияние оказывают условия существования растений, поэтому степень реализации генотипа сорта в значительной мере зависит от климатических условий и режима минерального питания. Кальций является необходимым элементом для растений, поэтому улучшение кальциевого питания путем предпосевной обработки семян риса позволяет ожидать повышения активности метаболических процессов в растениях, и как следствие этого, усиления интенсивности их роста. Рост растений характеризуется в первую очередь увеличением линейных размеров их органов. Наиболее информативными показателями в оценке скорости этого процесса являются увеличение высоты стебля и длины корня, а также накопление ими сухой массы. Эти параметры учитывались в фазах кущения, выметывания и молочно-восковой спелости зерна. Высота растений — важнейший показатель их роста и развития. В наших исследованиях при применении кальциевых удобрений растения росли быстрее на всех этапах онтогенеза, и высота их была существенно больше, чем на контроле (табл. 6). Положительное влияние кальция на этот признак проявлялось уже в фазу кущения, когда отмечено увеличение высоты растений по сравнению с контролем на 2,3-4,0 см при укороченном затоплении и на 3,0-5,2 см - при постоянном, причем наибольшие значения этого признака были получены при, использовании сульфата кальция.
В последующие фазы развития растений эти различия сохранялись. Наибольшей высотой характеризовались растения риса на варианте с сульфатом кальция. В выметывание они были выше контрольных на 6,5 и 8,4 см при укороченном и постоянном затоплении соответственно, а в фазе молочно-восковой спелости зерна - на 6,6 и 7,4 см. Следует отметить, что математически достоверное увеличение высоты растений при укороченном затоплении получено только на варианте с использованием сульфата кальция, а при постоянном - еще и перекиси этого элемента. Увеличение линейных размеров вегетативных органов растений еще не является показателем положительного влияния агроприема на их продуктивность. Более объективные сведения о функционировании растительного организма можно получить, проанализировав накопление растениями сухого вещества — показателя, наиболее тесно связанного с зерновой продуктивностью риса. Анализ представленных в таблице 7 данных показывает, что предпосевная обработка семян риса кальцием положительно сказывается на накоплении растениями сухого вещества. Интенсивность этого процесса определяется как режимом орошения, фазой развития, так и формой кальциевого удобрения. В опыте с постоянным затоплением в фазы кущения и выметывания растения накапливали больше сухого вещества, чем с укороченным; зато уже в фазе молочно-восковой спелости зерна различия между одноименными вариантами при различных режимах орошения практически отсутствовали. Обработка посевного материала кальцием способствовала большему по сравнению с контролем накоплению растениями сухого вещества в течение всего вегетационного периода. Математически недостоверное увеличение получено только в опыте с постоянным затоплением в фазу выметывания при использовании хлорида и перекиси кальция.
Минеральное питание растении при предпосевной обработке семян риса кальцием
Химический состав растений является важной характеристикой, по которой можно в определенной мере судить об условиях их питания, обеспеченности необходимыми элементами в требуемых количествах и соотношении. Содержание того или иного элемента в тканях растений определяется его потреблением из внешней среды и утилизацией. Для нормального роста и развития растений риса необходим широкий спектр элементов питания, однако их продуктивность зависит, в первую очередь, от обеспеченности азотом, фосфором и калием. Нами была изучена динамика содержания названных элементов, а также кальция в надземных органах и корнях растений риса при предпосевной обработке семян кальцием.
Наибольшее содержание азота как в надземных органах, так и в корнях наблюдалось у растений риса в фазу кущения. Так, в вегетативных органах в контрольных вариантах оно составило 3,05 и 2,95 % при укороченном и постоянном затоплении соответственно (табл. 11). В выметывание количество азота в листостебельной массе снизилось по сравнению с предыдущей фазой в различных вариантах на 0,31-0,42% при укороченном затоплении, на 0,25-0,30% - при постоянном. К моменту созревания содержание азота уменьшилось еще в 3,8-4,2 раза. Столь значительное изменение связано с оттоком пластических веществ в созревающие зерновки, в которых количество данного элемента колебалось от 1,18 до 1,28%.
Следует отметить, что количество азота в вегетативных органах было несколько выше в течение всего вегетационного периода у растений, выращенных при укороченном затоплении. Очевидно, это связано с более благоприятными условиями роста растений в период формирования всходов при данном режиме орошения. Со временем эти различия постепенно нивелируются и по содержанию азота в зерне риса в идентичных вариантах они практически отсутствуют.
Наряду с этим установлено, что предпосевная обработка семян риса кальцийсодержащими соединениями оказала воздействие на потребление и утилизацию азота растениями. Наиболее заметные различия отмечены в фазу кущения. Так, количество этого элемента в надземных органах в вариантах с применением указанного агроприема превышало таковое в контрольном при укороченном затоплении на 0,17-0,30 %, при постоянном - на 0,17-0,22 %. В фазу выметывания эта разница составляла 0,15-0,20 и 0,12-0,17% соответственно. В сухом веществе соломы растений вариантов с использованием кальциисодержащих веществ, напротив, доля азота несколько ниже, чем на контроле, что свидетельствует о более интенсивном оттоке ассимилятов в зерновки. Несмотря на то, что разница невелика и равнялась 0,01-0,02% при укороченном затоплении и 0,03-0,04% - при постоянном, все же можно говорить о четко выраженной тенденции.
Согласно полученным экспериментальным данным, содержание азота в зерне риса не зависело от режима орошения посевов. Вместе с тем установлены различия по этому параметру между контрольным вариантом и вариантами с предпосевной обработкой семян кальцийсодержащими соединениями. В последних доля азота составляла 1,26-1,28 % и была выше, чем на контроле, на 0,08-0,10 %. То есть имеется основание говорить о положительном влиянии изучаемого агроприема на накоплении азота в зерновках риса. По степени воздействия на накопление азота в надземных органах растений риса изучаемые соединения кальция несколько различались между собой. При обоих режимах орошения максимальное количество азота обнаружено при обработке семян CaSC 4. Воздействие СаС12 и СаС 2 было слабее, чем сульфата кальция,, и практически равнозначное у обоих соединений.
Благоприятное влияние кальцийсодержащих соединений на накопление азота в надземных органах растений риса связано, очевидно, с тем, что кальций играет важную роль в процессах усвоения данного элемента (Якушкина Н.И., 1980). Некоторое преимущество CaS04» по-видимому, обусловлено наличием серы в составе соединения и ее участием в азотном обмене растений. Динамика азота в корнях растений риса также характеризуется постепенным снижением его содержания от начала вегетации к созреванию (табл. 12). При этом в период от фазы кущения к фазе выметывания происходит, как отмечалось выше, активное нарастание корневой системы и заметное снижение - в 1,7-1,8 раза — количества в ней азота. В дальнейшем масса корней остается практически неизменной, однако содержание в них данного элемента несколько снижается, хотя в существенно меньшей степени, чем в предшествующий период, доля азота в сухом веществе от выметывания к созреванию зерна риса сократилась в различных вариантах в 1,1-1,2 раза.
Предпосевная обработка семян кальцийсодержащими соединениями способствовала накоплению азота корневой системой растений риса, хотя и в небольшой степени. Так, в кущение разница между контролем и вариантами с применением обработки кальцием составляла 0,02-0,05 и 0,03-0,06 % при укороченном и постоянном затоплении соответственно. В фазу выметывания эти величины составили 0,06-0,08 и 0,04-0,06 %. В указанные фазы в большей степени накоплению азота корнями растений риса при обоих режимах орошения способствовала обработка семян сульфатом кальция, а минимальная разница с контролем отмечалась в варианте с хлоридом кальция. В фазу созревания содержание азота в корнях во всех практически выравнивается. Несущественные различия между контролем и вариантами с применением кальцийсодержащих соединений равнялись 0,01-0,02% и находятся в пределах ошибки анализа. Таким образом, предпосевная обработка семян риса кальцийсодержащими соединениями способствовала лучшему потреблению и утилизации азота растениями риса. Это проявилось в накоплении данного элемента как в надземных органах, так и в корнях. В большей степени этому процессу способствовало использование сульфата кальция.
Фотосинтетический аппарат и чистая продуктивность фотосинтеза при предпосевной обработке семян кальцием
Фотосинтез является процессом, обеспечивающим накопление сухого вещества растениями, их рост, развитие и, в конечном итоге, урожайность сельскохозяйственных культур. Основными органами растений, осуществляющими процесс фотосинтеза, являются листья. Поэтому утилизация потребленных питательных веществ, количество продуцируемых соединений, накопление сухого вещества зависит, в первую очередь, от величины листовой поверхности. С другой стороны, ее формирование определяется обеспеченностью растений элементами минерального питания в необходимом количестве и ассортименте. Установлено, что кальций играет важную роль в фотосинтезе, для нормальной структуры и функционирования хлоропластов необходимо некоторое пороговое содержание этого элемента в органеллах (Бушуева Т.М., Семихатов О.А., 1965). Это дает основание предположить, что применение кальцийсодержащих соединений для обработки семян может сказаться на формировании и работе ассимиляционной поверхности растений риса.
Результаты исследований подтверждают справедливость этого умозаключения. Степень влияния кальцийсодержащих соединений зависела от химической природы соединения и условий орошения посевов. При постоянном затоплении рисового поля площадь листьев единичного растения во все сроки учета была больше, чем при укороченном (табл.19). Это связано, главным образом, с тем, что в первом случае была ниже полевая всхожесть и меньше густота стояния растений. За счет этого каждое растение имело большую площадь питания, характеризовалось более высокой кустистостью и, соответственно, большей площадью ассимиляционной поверхности.
Воздействие кальцийсодержащих веществ на анализируемый показатель отличалось в зависимости от режима орошения. Так, при укороченном затоплении максимальная площадь листьев наблюдалась в том варианте, где применялся сульфат кальция. В фазу кущения в этом случае разница с контролем составляла 10,6см/раст. или 17,2%; в фазу выметывания — 16,7 см /раст. или 9,7 %, а фазу молочно-восковой спелости зерна 19,1 см /раст. или 15,7%. Преимущество CaSC 4 по сравнению с другими соединениями, по-видимому, связано с наличием серы в его составе, являющейся важным элементом питания. В отношении действия хлорида и перекиси кальция на величину ассимиляционной поверхности растений риса столь однозначного заключения сделать нельзя. Так, в фазы кущения и молочно-восковой спелости зерна сильнее сказалось влияние СаОг. Оно обеспечило увеличение площади листьев по сравнению с контролем соответственно на 9,4 и 19,4 см /раст. или 15,2 и 16,0 %, причем в последний срок отбора различия между данным вариантом и вариантом с применением сульфата кальция практически отсутствовали. В эти же периоды воздействие СаСЬ выражено несколько слабее. При использовании для обработки семян этого соединения разница с контролем составляла в кущение 8,7, а в фазу молочно-восковой спелости — 15,1 см /раст. или 14,1 и 12,4 % соответственно, В выметывание СаСЬ обеспечивал лучшее развитие листьев по сравнению с Са02. Иные закономерности воздействия кальцийсодержащих веществ на анализируемый показатель выявлены в условиях постоянного затопления. При данном режиме орошения обработка семян указанными соединениями также способствовала формированию большей площади листьев у растений риса по сравнению с контрольным вариантом. Однако наилучшие результаты получены при использовании перекиси кальция. Так, в кущение применение этого соединения обеспечило увеличение ассимиляционной поверхности по сравнению с контролем на 10,3 см2/раст. или 16,4 %. В выметывание эта разница равнялась 9,1 или 4,9, а в фазу молочно-восковой спелости 14,0 см /раст. или 10,7 % соответственно. Преимущество перекиси кальция в условиях постоянного затопления, очевидно, связано с наличием активного кислорода в составе его молекулы. Это способствует преодолению проростками риса гипоксии, проявляющейся в затопленной рисовой почве и именно на этом этапе развития растений риса представляющей наибольшую опасность. Наличие активного кислорода обеспечивает формирование более густых всходов за счет лучшей полевой всхожести и выживаемости растений. Кроме того, такие растения за счет лучших стартовых условий роста характеризуются лучшим габитусом и, соответственно, более развитым ассимиляционным аппаратом. Наиболее слабым было воздействие на площадь листьев растений риса хлористого кальция, хотя в выметывание оно было практически равнозначно влиянию CaSC 4. Применение СаС12 обеспечило превышение над контролем в кущение - 9,7 см2/раст., в выметывание - 8,0 и в фазу молочно-восковой спелости зерна — 11,9 см /раст. или 15,4,4,3 и 9,1 % соответственно. Обращает на себя внимание и тот факт, что в вариантах с обработкой семян кальцийсодержащими соединениями существенно увеличивалась длительность функционирования листьев. Максимальная площадь листьев отмечалась у растений риса в фазу выметывания, затем прекращение образования новых и постепенное отмирание старых листьев приводит снижению этого показателя. При этом уменьшение листовой поверхности в фазу молочно-восковой спелости зерна относительно фазы выметывания в контрольных вариантах составило 29,7 и 29,2 % при укороченном и постоянном затоплении соответственно. В тех же вариантах, где применялись кальцийсодержащие соединения, эта величина колебалась от 27,5 до 24,3 %. Таким образом, предпосевная обработка семян риса веществами, содержащими кальций, способствовала формированию большей ассимиляционной поверхности растений по сравнению с контролем. При этом в условиях постоянного затопления, когда проростки риса страдают от гипоксии, лучшие результаты получены при использовании пероксида кальция, в условиях укороченного затопления — при использовании сульфата кальция. Применение кальцийсодержащих препаратов способствовало некоторому замедлению старения и отмирания листьев у растений риса.
