Введение к работе
Актуальность темы. Проблема обеспечения населения продуктами питания является актуальной задачей, стоящей перед наукой и производством растениеводства. В качестве одного из путей ее решения отыечаотся усиление работы по селекции высокопродуктивных сортов и гибридов и ускорение внедрения их в производство. В связи с этш большое значение приобретает разработка научных основ управления селекцией на высокую продуктивность.
Среди процессов, обуславливакщих продуктивность растений, ведущее место принадлежит фотосинтезу - па его решащой роли в формировании урожая базируется теория фотосинтетической продуктивности (Ничипорович, 1956, 1972; Шульгин, 1973; Алиев, 1974, 1982; Росс,. 1975; Тооминг, 1977,' Бедэнко, 1980,, 1983; Мокроносов, 1981,. 1988; Насыров,-I982r
1982; КумаКОВ, 1988; Donald,'1968 s Dhawan, 1971 ;Golusworthy,197l).
.' Согласно теории фот о синтетической продуктивности разработка научных основ повышения продуктивности растении связана с изучением 'закономерностей фотосинтетической деятельности посевов как целостных фотосшиезярущих- систем с целью создания-оптимальной оптико-биологической структуры этих систем'. .Недостаточная .изученность путай создания такого посева на физиологическом, агротехническом и селекционно-генетическом уровнях является в настоящее время главны,! препятствием на.пути широкого использования теории фотосинтетичас-кой продуктивности в.работах по позшпанию урожайности растений и диктует необходимость активных и всесторонних поисковых работ в этом направлении; сто обуславливает актуальность проведенных исследований, направленных на разработку теоретических и прикладных вопросов выявления и создания оптимальной-структуры посевов пшеницы, арбуза, томата и белокочанной; капусты в сухих субтропиках Азербайджана для обоснования агротехнических и селекционных мероприятий по повышению их продуктивности.
Цель и задача исследования. Цельо работы являлось сравнительное 'изучение, онтогенетического изненйния фотосинтетических призна-„ ков сортов озимой пшеницы, арбуза, томата и озимой белокочанной капусты в сухих субтропктах Азербайджана в связи с особенностями структурной организации посевов, обусловленных условиями воздели-
., 4 --
ваяия и сортовой спецификой растений.
Исходя из поставленной'цели, в экспериментальные задачи работы
входило: -
I. Выявить фактические величины основных показателей фотосин-теточеской деятельности и продуктивности посевов и их варьирование в зависимости от условий возделывашш, сортовых и ввдоьых особенностей растений. '.
2.. Установить характер взаимосвязи показателей фотосинтетической деятельности и зерновой и овощной продуктивности посевов при разных уровнях их биологической и хозяйственной продуктивности и. . выявить оптимальные соотношения мзвду показателями фотосинтэтичео-кой деятельности и урожайности. ...
-
Изучить влияние факторов густоты стояния, уровня-питания и иодообэспеченности растений по показателям фотосинтетической деятельности,посевов я индивядуальных растений. ......
-
Выявить особенности показателей фотосинтетической деятель^ кости посевов и растений, у контрастных по биологическим я.хозяйственный показателям сортов озимой йшаницы, арбуза, томата и бело-качанной капусты.
- 5. На основе изучения закономерностей фотосинтетической деяте- . льности посевов как целостных фотосинтезирувдих систем, определить параметры показателей фотосинтетической деятельности оптимальных по структуре посевов и образующих их растений в разрезе сортов по культурам.
Няучияя нпвизнд рдботн. Впервые в условиях сухих субтропиков Азербайджана создана достаточно подробная картина фотосиитетичес-кой деятельности посевов контрастных по биологическим и хозяйственным признакам культур, связанных с характером архитектоники ыонослойных и многослойных растительных покровов как целостных фотосинтезируюцих систем. Выявлены обійде закономерности соотноше-» иия взаимосвязи между основными показателями фотосинтеза, ростовыми процессами и зерновой, овощной, бахчевой продуктивностью посевов при разных уровнях биомассы и КПД ФАР.
Выдвинуто положение, что одной из причин, лимитирующих зерновую продуктивность озимой пшеницы в сухих субтропических условиях . Азербайджана является неблагоприятная структурная организация посевов, формирующихся в процессе интенсивного вегетационного роста растений у высокорослого сорта. Установлено, что в таких посевах усиление ценотического взаимодействия растений и ухудшение в силу втого оптико-биологических свойств посевоввысокорослэгосорта приводит к разбалансированию процессов роста и фотосинтеза, и как
- 5 -
следствие этого, к хозяйственно невыгодному, распределению пласти
ческих веществ между вегетативными и репродуктивными органами.
Наряду с этил, впервые выявлены сорта с лучшей динамикой формирова
ния фотосиятетичаского аппарата и его активных функций. В частнос
ти, у низкорослого сорта более благоприятная структурная организа
ция посева, обеспечивающая проникновение света,к листьям нижнего и
среднего ярусов и сохранить долго физиологически активное состоя
ние их в период образования и налива зерна. Фотосинтетическая де--
ятельность высокоурожайного,сорта очень эффективна, т.е. большая
часть, ассймилятов образовавшихся в процессе фотосинтеза направля- .
ется на.образование зерна, а не механической ткани длинных стеблей,
как у других сортов, особенно у сорта Севиндж,.
В результате сравнительного изучения посевов установлены пара
метры фотосиятетнческой деятельности различных сортов арбуза и то-,
мата, взаимосвязи этих показателей, а также оптимальных их уровней,
приводящих к высокому урожаю плодов. Определены оптимальные уровни
органических и минеральных удобрений, а также водообеспеченности
растений арбуза и томата, которые обесшчиваот активязащш фотосин
тетической деятельности растений в -посевах. . .
. Определены величины фотосинтетической деятельности различных
сортовозимой белокочанной капусты, выявлены оптимальные уровни
показателей.фотосинтеза и их взаимосвязи, обеспечивающие формиро
вание высокого урожая .кочанов.. Установлены оптимальные дозы орга
нических и минеральных удобрений, обоснованные морфо-физиологичес-
кими признаками растений.
Впервые в нашей зоне показан различный характер фенотипическо-го варьирования изученных фотосинтетических признаков озимой пше-. яицы под влиянием минеральных удобрений и густоты стояния растений арбуза и томата, под влиянием удобрений и водообеспеченности-и озимой белокочанной капусты - под влиянием удобрений. При этом выявлено, что большие дозы удобрений по всем культурам вызывают диспропорцию в распределениях пластических веществ между'органами. растений,,усиливая ростовые процессы вегетативных и ограничивая -генеративных органов, в результате чего значительно уменьшается хозяйственная часть общей биомассы.
Установлено важное значение характера фенотпштческпх корреляций между признаками фотосинтетической деятельности и урожайностью посевов в качестве показателя состояния структурной организации по-" севов и уровня их продуктивности.
Впервые в зоне сухих субтропиков Азербайджана проведен дальнейший поиск и выявлен комплекс ыорфо-физиологических признаков
.-6-
фотосинтеткческой деятельности растений озимой пшеницы, арбуза, томата и белокочанной капусты,, наиболее соответствующих высокой продуктивности растений и посевов,а также оптимальной их структуры.
Проведешше исследования расширяет и углубляют представления о комплексе физиологических явлений, лежащих в основе'продукционного процесса пшеницы, арбуза, томата и капусты, способствуют развитию теории фотосинтетической продуктивности в плане обоснования и создания оптимальной оптико-биологической структуры агрофитоце-нозов указанных культур.
Установлены уровни основных показателей фотосинтетической деятельности высокопродуктивных сортов, обеспечивающих формирование высокого и качественного хозяйственного урожая у исследуемых культур.
Впервые в условиях сухих субтропиков Азербайджана у исследуемых культур выявлены показатели фотосинтетической деятельности, проявлявшие высокую корреляцию с хозяйственным урожаем..Величины выявленных показателей могут Сыть использованы как тесто-признаки при селекции на высокую продуктианооть сортов озимой пшеницы, арбуза, томата и белокочанной капусты. Полученные параметры фото-синтатических показателей могут быть использованы при программировании урожая изученных культур, в условиях сухих субтропиков Азербайджана.
Onqo-RHue положения.выносимые на защиту. .
-
Биологические особенности различных видов и сортов растениі обуславдивакс достаточно широкую вариабельность по показателям фотосштетической деятельности - площадь листьев, <Н1, ЧИФ, ИФ, КПД ФАР, Кхоз, Убиол. и др. '
-
У изученных сортов пшеницы, томата, арбуза и капусты наб-лвдается полокительная корреляция между отдельными признаками-фотосинтетической деятельности растений и их биологической и хозяйственной продуктивностью. Характер сопряжения, в оснодногл, обус-. ловлен биологическими особенностями того или иного вида растений.
3-. Установленная положительная корреляция общей продуктивности с 'показателями фотосинтетической деятельности растений указывает на необходимость использования тест-признаков в селекции изученных культур на высокую фотосинтетическую продуктивность.
4. Интенсивные сорта изученных видов растений более эффективно реализует генетический потенциал при оптимизации условий их выращивания.
Практическая значимость работы. Установленные закономерности по оптимальным соотношениям морфо-физиологдчес&их показателей,основанные на оценке фотосинтетической деятельности посевов, расширяют и углубляют представления о создании идеального типа пшеницы, томата, арбуза и белокочанной капусты.
Результаты работы по озимой пшенице- частично были использованы .при морфо-физиологической оценке селекционного материала АзНИИ земледелия, в том числе.при.создании высокоурожайного сорта озимой пшеницы 1йрагылчыг-2., который районирован по республике.
Результаты исследований пр. выявлению параметров оптимальных агрофитоценоэов у пшеницы, арбуза, томата, и белокочанной капусты в условиях сухих субтропиков Азербайджана могут быть использованы при разработке.агротехнических вопросов повышения продуктивности исследованных сельскохозяйственных.культур, а.также при программи-
рованид их урожаев. Это относится, например, к установлению.опти-, мальныХ'норм высева и уровней минерального питания.-сортов озимой-пненицы, нормы полива, и органических и минеральных удобрений, сортов арбуза и томата, а также дозы удобрений белокочанной капусты. Установленные закономерности по этим вопросам высокоурожайных.сортов на высоком агрофоне имей? значение для оптимизации водного и
' минерального питания, .обеспечивающих.реализацию потенциальной урожайности исследованных культур. Представленные материалы необходимы селекционерам при решении региональных вопросов получения высокоурожайных, сортов- -в условиях, интенсивного земледелия,'
При сравнительном изучении комплекса морфо-физиологичаских
показателей.фотосинтетической деятельности у исследованных растений И-агрофитоценоэов интенсивных я экстенсивных сортов озимой пшеницы, арбуза,.томата и капусты вняаіен ряд признаков, тесно коррелируяь
дах с высокой продуктивностью а показана возможность их использова
ния в селекции на зысокую продуктивность данных культур в орошае
мых условиях- сухих субтропиков Азербайджана. ......
. Разработаны и опубликованы рекомендации по физиологическому обосновакив'.форщрования .высоких урожаев озимой пшеницы, арбуза, томата, которые были внедрены на больших площадях в хозяйствах
' Апшерона и в других зонах Азербайджана:
I».Урожай зерна различных сортов пшеницы и определявшие его физиологические, факторы. Баку, 1975 (На азерб.яз.);
2» Рекомендация по возделыванию.арбуза на Ашшроне. Баку ,1983;, 3. Физиология высокого урожая томата в условиях Апшерова, Баку, 1386;
. ..-. ..- 8.- . . 4. Рекомендация по возделнвашю томата в условиях Апшерона.
Баку, -1989. - - т _
,. Апробация работы. Материалы диссертации были доложены на Всесоюзном семинаре "Физиолого-биохимические процессы, .определяющие величину и качество урожая у пшениц и других колосовых злаков" (Казань, 1972); Всесоюзном семинаре "Селекция на устойчивость к полеганию и короткостебельность растений" (Киев, 1974); Республиканской научно-производственной конференции "Пути повышения урожай-кости я качества зерновых, зернобобовых культур и табака в интенсивном земледелии" (Баку,.1976, 1980); I Закавказской конференции аспирантов и научных работников "Актуальные вопросы почвоведения и агрохимии (Тбилиси, 1976); УШ, ХШ и ХІУ республиканских научных конференциях' аспирантов а молодых научных работников, .(Тбилиси, 1977, Церовани, 1983, 1984); Республиканских совещаниях по проблеме "На- . учные основы повышения продуктивности сельского хозяйства в Азербайджане .(Баку,. 1980, 1984, 1985).; Ш, ІУ и У республиканских научно-технических конференциях "Химия я сельское хозяйство'-' (Баку, . IS8I, 1989, 1991); Всесоюзной-конференции "Эколого-физиологичеокие исследования фотосинтеза и водного режима растений в полевых условиях" (Иркутск, 1982); Республиканской научной конференции "Генетика и сёлекцяя на службе продовольственной програмуй республики" (Баку, .1983); У Научной конференции молодых ученых Казанского ия-. статута биологии. .(Казань, 1985, материалы депонированы в ВНИИНГИ); У съезде Азербайджанского общества генетиков и селекционеров (Баку, 1987).; Научной конференции. "Пути повышения плодородия .орошае- . шх и эродированных почв" (Баку, 1987); Всесоюзном совещанииt'-Фотосинтез "как основа продукционного процесса а продуктивности растений" (Чернигов, 1987); Всесоюзной научной конференции "Фотосинтез и продукциошый процесс" (Саратов,.. 1989); И Всесоюзном съезда BG2P (Минск, 1990). Обобщенные "материалы'диссертации били долоаены. и .' ббсугдеїш на научно-технических заседаниях лаборатории физиология растений научко-исследовательокого шхститута сельского хозяйства Юго-Востока (Саратов,. 1990) и ВИР (Іеншіград. 1991);. мешюборагор-ном семинаре'Инстатута"фазиологяи и биофизика растений All Роспуб-ликй Таджикистан (Душанбе, І99Г).. . '
Публикация. По материалам дяссортацки опубликовано 60 статей.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из двух томов. В первом томе основной текст, диссертации изложен на 447 страницах мадпяоппси, включая 2 таблицы, 98 рисунков и состоит из обозначений используемых в диссертации, введения, 4 глав, общего заюшча-
