127550, г.Москва, ул.Прянишникова,31а
Тел. (499) 976-37-50
Тел./Факс (499) 976-37-39
E-mail:  info@vniia-pr.ru

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение
«Всероссийский научно-исследовательский
институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова»
(ФГБНУ «ВНИИ агрохимии»)
Агрополигон в Барыбино
ВНИИА им Прянишникова

Главная страница ВНИИА >> Лаборатории института >> Лаборатория агрохимии фосфора и калия >> Эффективность калийных удобрений в зависимости от генотипа растений и экологических факторов

Все статьи автора:



Лаборатория агрохимии фосфора и калия

Эффективность калийных удобрений в зависимости от генотипа растений и экологических факторов

Пухальская Н.В., Собачкин А.А., Сычев В.Г.

Калийное питание является необходимым фактором роста и развития растений, продуктивности сельскохозяйственных культур и устойчивости их к неблагоприятным экологическим факторам.

В настоящее время совершенно очевидно, что особенности корневой системы растений генетически детерминированы. Её поглотительная и метаболитическая функция несет в себе информацию не только о продуктивности растения, но и о его реакции на стрессы. Генотипическая специфика корневого питания должна учитываться как в селекционных целях, так и при разработке современных высокоэффективных технологий в земледелии (Климашевский Э.Л.1974,1991; Жученко А.А., 2004)

В последние годы проведены исследования по изучению генетических особенностей калийного питания ряда сельскохозяйственных растений, в первую оченрезь зерновых культур (Гамзикова О.И. 1994, Митракова А.Г.). однако многие вопросы этого направления решены недостаточно.

Во ВНИИА им, Д.Н. Прянишникова развернуты работы по изучению генотипических особенностей калийного питания различных видов и сортов зерновых (пшеница , ячмень) и зернобобовых (люпин) культур в целях оптимизации применения калийных удобрений в оптимальных и экстремальных условиях (Пухальская Н.В. 1995, 1996, 1998)

При этом был решен ряд методических вопросов, позволяющих дать оценку генотипической отзывчивости сортов к калию. Сущность метода оценки генотипической отзывчивости состоит в изучении метаболизма корневых систем растений, которая. В свою очередь. Зависит от интенсивности работы K+ - каналов, обуславливающих поступление и отток калия в клетку (Воробьев Л.Н.. Егорова Н.Н., 1989;Ивашикина Н.В., Соколов О.А. 2003). Интегральным показателем уровня метаболизма являются параметры ацидофицирующей активности корневой системы (ААКС), отражающей активность подкисления среды корневой системой в обмен на поглощение калия посредством корневых насосов K+/H+/

На разных культура методически было апробировано выделение биотипов по параметру ААКС. Было установлено, что физиологическая активность корневой системы внутрисортовой популяции не однородна, практически в любом сорте твердой и мягкой пшеницы и ячменя можно выделить биотипы по по параметру ААКС (Рис 1). В тоже время у сортов люпина белого и люпина узколистного невозможно было выделить биотипы по этому параметру. Показатель ААКС является показателем не только активности корневой системы, но и ее объема. Чтобы выделить в чистом виде показатель активности корневой системы без учета ее объема следует рассчитывать удельную ацидофицирующую активность корневой системы (УААКС), определяющий активность единицы длины корневой системы. У зерновых культур пшеницы и ячменя биотипы с высокой общей активностью корневой системы характеризуются меньшей удельной ее активность. То есть у зерновых продуктивность определяется именно, в первую очередь, объемом корневой системы, которая коррелирует с величиной потенциала продуктивности растений. У растений люпина биотипы удалось выделить только по параметру удельной ацидофицирующей активности, что позволило заключить, что различия в особенностях калийного поглощения у данной культуры определяются в первую очередь активностью единицы длины корневой системы.


РИС1. Выделение биотипов в составе сорта по параметру ААКС

В период вегетации выделенные таким образом биотипы несущественно различаются по основным морфологическим параметрам, что не позволяет выделять их в полевых исследованиях обычными методами селекционной работы. Биотипы различаются только по показателям ААКС и УААКС, основанных на различиях в объеме обмена K+/H+.

Каждому из биотипу соответствует определенный диапазон ААКС. Отражающий как ее удельную активность так и объем корневой системы. Внутри сортовой популяции группировка растений по биотипам УААКС бывает весьма разнообразной, может быть выделено до 4 биотипов.

Особый интерес выделение биотипов по представленным выше показателям имеет с точки зрения корреляции их с потенциалом продуктивности. Особенностями реакции растений на калийные удобрения и устойчивостью к неблагоприятным факторам среды.

Нами были получены доказательства неравнозначного отклика сортов, характеризующихся наличием тех или иных наборов биотипов в составе сорта на предложенные схемы минерального питания и, . в том числе, калийного.

Анализ отклика биотипов на уровни минерального питания у сортов может быть неоднозначен. На рис. 2. приведен пример отклика сорта Иргина, в составе которого выделено три биотипа по параметру ААКС, и сорта Карабалыкская, в составе которого выделено два биотипа. Из данных. Представленных на рисунке видно. что у сорта Иргина все биотипы более активно реагируют на усиление калийного питания , тогда как у сорта Карабалыкская биотипы лучше откликаются на увеличение азотного питания, а на калийное их отклик несущественен. Массовость включения (процент биотипа от всех растений выборки) того или иного биотипа в состав сорта также оказывает влияние на отклик всего сорта.


Сорт пшеницы Иргина


Сорт пшеницы Карабалыкская

РИС 2. Отклик биотипов двух сортов пшеницы на калийное и азотное питание (латинскими буквами обозначены названия биотипов: в сорте Иргина выделено3 биотипа, в сорте карабалыкская-2)

На современном уровне знаний принято считать, что потенциал продуктивности растений пшеницы коррелирует со способностью растений откликаться на увеличивающиеся дозы калийных удобрений (Митракова А.Г. 2001). Эколюционно именно дикие сородичи культурных пшениц отличаются повышенной удельной активностьюферментов азотного обмена в коренвых системах, тогда как у культурных сортовых пшениц динамика иная (Гамзикова О.И. 1994)

Полученные данные также позволяют отметить, что на низком уровне почвенного плодородия биотипы несущественно отличаются по продуктивности, тогда как повышение уровня минерального питания усиливает разнокачественность и позволяет более активным биотипам сформировать статистически достоверно большую продуктивность по сравнению с менее активными биотипами.

Метод анализа реакции биотипического состава сорта на минеральные удобрения был запатенттоован (Патент № ) и позволяет дать характеристику сортам по специфике отклика и потенциалу продуктивности на определенном уровне минерального питания.

Особый интересен метод выделения биотипов по параметру ацидофицирующей активности корневой системы для анализа адаптивности сортов, способности их переносить стресс и адаптироваться к нему. Известно, что продуктивность и устойчивость растений это разнонаправленные векторы, одновременно оказывающие влияние на конечный урожай. Одновременное определение способности биотипов, слагающих сорт, формировать продуктивность и устойчивость к стрессовым факторам внешней среды позволяет использовать этот метод при анализе устойчивости сортов (Пухальская Н.В, Инфондо С. 1995; Пухальская Н.В. 1996;1998;Пухальская Н.В и др, 2002 ). Известно, что дикие формы пшениц отличаются тем, что у них больший поток ассимилятов направлен к корням. тогда как у культурных пшениц увеличение урожайности всегда сопряжено с перераспределением ассимилятов к колосу, а урожай является интегральным показателем всего продукционного процесса (Гамзикова О.И. 1994)

Нами было проведено тестирование биотипов яровой пшениц и ячменя на устойчивость к засухе и эдафическому стрессу, вызванному наличием ионов алюминия в среде. Исследования показали, что полиморфизм по описываемым признакам в сортовой популяции имеет эволюционную природу и обеспечивает устойчивость растений в неблагоприятных условиях среды. В условиях сильной засухи именно биотипы с менее активным уровнем метаболизма (характеризуемые нами как менее активные) способны были переносить более сильную степень обезвоживания и давать более высокие показатели продуктивности, тогда как в оптимальных условиях, их продуктивность всегда оказывалась ниже, чем у более активных биотипов.

Аналогичное тестирование растений пшеницы и ячменя было проведено и для стресса. Вызываемого добавлением ионов алюминия в среду для имитации эффекта кислотности на корневую систему. Было установлено, что Ацидофицирующая активность корневой системы при добавлении алюминия в раствор снижается у активного биотипа в среднем на 28,5 %, у менее активного биотипа- на 13,8%. В период репарации у всех сортов менее активный биотип М восстанавливался лучше активного биотипа: прирост корневой системы у малоактивного биотипа в среднем составил 79,1 % от первоначальной величины прироста, а у активного биотипа - 53,5%; соответственно и прирост вегетативной части ростка в среднем составил 168,9 % от первоначальной величины прироста (до стресса) , а у активного биотипа 141,6%.

Известно, что при поступлении в корень ионы калия являются конкурентами ионам алюминия не только из-за усиления общей ионной силы раствора, но и из-за конкуренции за общие места на корневых насосах-переносчиках. Вопросы детального изучения конкуренции ионов, механизму адаптации к стрессам и динамике роста и развития в период репарации у биотипов в настоящее время изучены слабо, именно этим вопросам и посвящены наши дальнейшие исследования.

Список литературы


Всероссийский Научно-исследовательский институт Агрохимии имени .Д.Н. Прянишникова    Контакты

Разработка и теххподдержка сайта "Лаборатория Сеомакс"

Яндекс.Метрика