Вісн. Харків. нац. аграрн. ун-ту. Сер. Біологія, 2019, вип. 1 (46), с. 23-34


https://doi.org/10.35550/vbio2019.01.023




ЕФЕКТИВНІСТЬ ВИКОРИСТАННЯ ФОТОСИНТЕТИЧНО АКТИВНОЇ РАДІАЦІЇ ПОСІВАМИ ОЗИМОЇ ПШЕНИЦІ


Г. О. Прядкіна1, О. О. Стасик1,
О. С. Капітанська2, О. Є. Ярмольська3, Н. В. Цукренко3

1Інститут фізіології рослин і генетики
Національної академії наук України
(Київ, Україна)
2ТОВ «НВК Квадрат»

(Харків, Україна)
3Одеський державний екологічний університет
(Одеса, Україна)

Досліджували ефективність використання фотосинтетично активної радіації трьох сортів озимої пшениці за позакореневої обробки рослин комплексом з семи мікроелементів, хелатованих лимонною кислотою, та його сумішю з карбамідом. У репродуктивний період вегетації обидва типи обробок сприяли підвищенню листкового індексу посівів (на 18-46% порівняно з контрольними варіантами, залежно від сорту і фази розвитку), маси сухої речовини у надземної частини рослин (на 10-52%) та ефективності перетворення поглинутої радіації на біомасу (на 45-80%). Найвищою ефективністю використання радіації в репродуктивний період розвитку за всіх умов вирощування відрізнявся сорт Астарта. Показано, що ефективність використання радіації сильніше залежала від сортових особливостей, ніж від дії обробок. Виявлено позитивну кореляцію між урожаєм озимої пшениці та ефективністю використання радіації. Обговорюються механізми збільшення ефективності перетворення поглиненої радіації на біомасу, пов'язані з сортовими особливостями і спричинені обробкою рослин хелатними комплексами мікроелементів.

Ключові слова: Triticum aestivum, озима пшениця, ефективність використання радіації, комплекс мікроелементів, карбамід

 


ЛІТЕРАТУРА


1. Dospehov B.A. 1973. Metodika polevogo opyta (Field experience methods). Moscow : 335 p.
 
2. Klimat Ukrainy (Climate of Ukraine) [Lipinskiy V.M., Dyachuk V.A., Babichenko V.M.] (eds.). 2003. Kyiv : 343 p.
 
3. Kuperman F.M. 1977. Morfofiziologiya rasteniy (Plant morphophysiology). Moscow : 288 p.
 
4. Nichiporovich A.A. 1963. On ways to increase the productivity of photosynthesis in crops. In: Fotosintez i voprosy produktivnosti rasteniy (Photosynthesis and problems of plant productivity). Moscow: Izd-vo AN SSSR, pp. 5-36.
 
5. Pryadkina G.O. 2014. Fiziologichni osnovi pidvyschennya produktivnosti roslin ozimoyi pshenitsi (Physiological basis of in-creasing the productivity of winter wheat). Kyiv : 192 p.
 
6. Rukovodstvo gidrometeorologicheskim stantsiyam i postam po aktinometricheskim nabludeniyam (Guide to hydrometeorologi-cal stations and posts on actinometric obser-vations). 1973. Leningrad : 223 р.
 
7. Stasik O.O., Kiriziy D.A. 2011. Regulatory mechanisms and limiting factors in the photosynthesis-productivity relationships and prospects for their optimization. Fiziologiya i Biokhimiya Kult. Rastenii. 43 : 226-238).
 
8. Kosinov M.V., Kaplunenko V.G. 2009. Pa-tent Ukrainy na korysnu model N 38391. Sposib otrimannya karboksilativ metaliv «Nanotehnologiya otrimannya karboksilativ metaliv». MPK (2006): C07C 51/41, C07F 5/00, C07F 15/00, C07C 53/126 (2008.01), C07C 53/10 (2008.01), A23L 1/00, B82B 3/00. Opubl. 12.01.2009, bul. № 1/2009.
 
9. Acreche M.M., Briceno-Felix G., Sanchez J.A.M., Slafer G.A. 2009. Radiation intercep-tion and use effi-ciency as affected by breeding in Mediterranean wheat. Field Crop Res. 110 : 91-97.
https://doi.org/10.1016/j.fcr.2008.07.005
 
10. Amirani D.Sh., Kasraei P. 2015. The effect of foliar ap-plication of microelements on phe-nological and physiological characteristics of Mung bean under drought stress. Int. J. Agron Agric Res. 7 : 1-8.
 
11. Armour T., Jamieson P., Nichols A., Zyskow-ski R. 2004. Breaking the 15 t/ha wheat yield barrier: A discussion. In: Proc. 4th Int. Crop Science Congr., Brisbaine, Australia. 26 Sept. - 1 Oct. 2004.
 
12. Awal M.A., Amin M.R., Rhaman M.S., Shel-ley I.J., Rahman M.Sh. 2017. Canopy Char-acters and Light-Use Efficiency of Some Modern Wheat Varieties in Bangladesh. J. Agricult. Ecol. Res. Int. 11 : 1-16.
https://doi.org/10.9734/JAERI/2017/31744
 
13. Blankenship R.E., Tiede D.M., Barber J., Brudvig G.W., Fleming G., Ghirardi M., Gunner M.R., Junge W., Kramer D.M., Melis A., Moore T.A., Moser C.C., Nocera D.G., Nozik A.J., Ort D.R., Parson W.W., Prince R.C., Sayre R.T. 2011. Comparing photosyn-thetic and photovoltaic efficiencies and rec-ognizing the potential for improvement. Sci-ence. 332 : 805-809.
https://doi.org/10.1126/science.1200165
 
14. Chen Y.H., Yu S.L., Yu Z.W. 2003. Relation-ship be-tween amount or distribution of PAR interception and grain output of wheat com-munities. Acta Agron. Sinica. 29 : 730-734.
 
15. Drewry D.T., Kumar P., Long S.P. 2014. Sim-ultaneous improvement in productivity, wa-ter use, and albedo through crop structural modification. Global Change Biol. 20 : 1955-1967.
https://doi.org/10.1111/gcb.12567
 
16. Furbank R.T., Quick W.P., Sirault X.R.R. 2015. Im-proving photosynthesis and yield potential in cereal crops by targeted genetic manipulation: prospects, progress and chal-lenges. Field Crop Res. 182 : 19-29.
https://doi.org/10.1016/j.fcr.2015.04.009
 
17. Han H., Li Z., Ning T., Zhang X., Shan Y., Bai M. 2008. Radiation use efficiency and yield of winter wheat under deficit irrigation in North China. Plant Soil Environ. 54 : 3130-319.
https://doi.org/10.17221/421-PSE
 
18. Hay R.K.M., Porter J.R. 2006. The Physiolo-gy of Crop Yield. 2nd ed. Oxford, U.K. Blackwell Publishing Company : 328 p.
 
19. Hussain A., Chaudhry M.R., Wajid A., Ah-mad A., Ibra-him M.R.M., Goheer A.R. 2004. Influence of water stress on growth, yield and radiation use efficiency of various wheat cultivars. Int. J. Agr. Biol. 6 : 1074-1079.
 
20. Chaudhary J.L., Patel S.R., Verma P.K., Manikan-dan N., Khavse R. 2016. Thermal and radiation ef-fect studies of different wheat varieties in Chhattis-garh plains zone under rice-wheat cropping system. Article in Mausam, 67 : 677-682.
 
21. Jung S., Faust F.E., Schubert S. 2017. Limit-ing physio-logical processes for maize growth under Mg defi-ciency. XVIII Interna-tional Plant Nutrition Collo-quium; 2017 Aug 19-24; Copenhagen, pp. 227-228.
 
22. Kromdijk J., Glowacka K., Leonelli L., Ga-billy S.T., Iwai M., Niyogi K.K., Long S.P. 2016. Improving photosynthesis and crop productivity by acceler-ating recovery from photoprotection. Science. 354 : 857-861.
https://doi.org/10.1126/science.aai8878
 
23. Leonelli L., Erickson E., Lyska D., Niyogi K.K. 2016. Transient expression in Nicotia-na benthamiana for rapid functional analysis of genes involved in non-photochemical quenching and carotenoid biosynthesis. Plant J. 88 : 375-386.
https://doi.org/10.1111/tpj.13268
 
24. Li H.L., Luo Y., Ma J.H. 2011. Radiation-use efficiency and the harvest index of winter wheat at different nitrogen levels and their relationships to canopy spectral reflectance. Crop Pasture Sci. 62 : 208-217.
https://doi.org/10.1071/CP10315
 
25. Li Q.Q., Chen Y.H., Liu M.Y., Xunbo Z., Songlie Y., Baodi D. 2008. Effect of irriga-tion and planting pat-terns on radiation use efficiency and yield of winter wheat in North China. Agricn. Water Manage. 95 : 469-476.
https://doi.org/10.1016/j.agwat.2007.11.010
 
26. Lollato R.P., Edwards J.T. 2015. Maximum Attainable Wheat Yield and Resource-Use Efficiency in the Southern Great Plains. Crop Sci. 55: 2863-2876.
https://doi.org/10.2135/cropsci2015.04.0215
 
27. Long S.P., Ainsworth E.A., Leakey A.D.B., Nösberger J., Ort D.R. 2006. Food for thought: Lower-than-expected crop yield stimulation with rising CO2 concentrations. Science. 312 : 1918-1921.
https://doi.org/10.1126/science.1114722
 
28. Long S.P., Marshall-Colon A., Zhu X.G. Meeting the global food demand of the fu-ture by engineering crop photosynthesis and yield potential. Cell. 161 : 56-66.
https://doi.org/10.1016/j.cell.2015.03.019
 
29. Ma D., Sun D., Wang Ch., Ding H., Qin H., Hou J., Ding H., Qin H., Hou J., Huang X., Xie Y., Guo T. 2017. Physiological respons-es and yield of wheat plants in Zinc-mediated alleviation of drought stress. Front Plant Sci. 8 : 1-12.
https://doi.org/10.3389/fpls.2017.00860
 
30. Mahbod M., Zand-Parsa Sh., Sepaskhah A.R. 2013. Adjustment of radiation use efficiency of winter wheat by air temperature at differ-ent irrigation regimes and nitrogen rates Arch. Agr. Soil. Sci. 2013. 60 : 49-66.
https://doi.org/10.1080/03650340.2013.771242
 
31. Monteith J.L. 1977. Climate and efficiency of crop pro-duction in Britain. Phil. Trans. R. Soc. Lond. 281 : 277-294.
https://doi.org/10.1098/rstb.1977.0140
 
32. Plenet D., Mollier A., Pellerin S. 2000. Growth analysis of maize field crops under phosphorus deficiency. II. Radiation-use ef-ficiency, biomass accumulation and yield components. Pant Soil. 224 : 259-272.
https://doi.org/10.1023/A:1004835621371
 
33. Rawashdeh H., Sala F. 2014. Influence of iron foliar fertilization on some growth and physiological pa-rameters of wheat at two growth stages. Scientific Papers. Series A. Agronomy. LVII : 306-369.
 
34. Reynolds M., Foulkes J., Furbank R., Frif-fiths S., King J., Murchie E., Parry M.A.J., Slafer G. 2012. Achieving yield grains in wheat. Plant Cell Environ. 35 : 1799-1823.
https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2012.02588.x
 
35. Reynolds M.P., Foulkes V.J., Slafer G.A., Berry P., Parry M.A., Snape J.W., Angus W.J. 2009. Raising yield potential in wheat. J. Exp. Bot. 60 : 1899-1918. doi: 10.1093/jxb/erp016.
https://doi.org/10.1093/jxb/erp016
 
36. Sinclair T.R., Muchow R.C. 1999. Radiation-use effi-ciency. In: Sparks D.L. (ed.) Ad-vances in Agrono-my. New York : 215-265.
https://doi.org/10.1016/S0065-2113(08)60914-1
 
37. Sinclair T.R. 2013. Transpiration: Moving from semi-empirical approaches to first principles. In: Fleisher D. (ed.) Symposium - Improving tools to assess climate change ef-fects on crop response: Modeling approach-es and applications, I, 4 Nov. 2013, Madi-son.
 
38. Slattery R.A., Ort D. R. 2015. Photosynthetic Energy Conversion Efficiency: Setting a Baseline for Gaug-ing Future Improvements in Important Food and Biofuel Crops. Plant Physiol. 168 : 383-392.
https://doi.org/10.1104/pp.15.00066
 
39. Tao Z.Q., Wang D.M., Ma S.K., Yang Y.Sh., Zhao G.C., Chang X.T. 2018. Light intercep-tion and radiation use efficiency response to tridimensional uniform sowing in winter wheat. J. Integrative Agricult. 17 : 566-578.
https://doi.org/10.1016/S2095-3119(17)61715-5
 
40. Verbruggen N., Hermans Ch. 2013. Physio-logical and molecular responses to magnesi-um nutritional im-balance in plants. Plant Soil. 368 : 87-99.
https://doi.org/10.1007/s11104-013-1589-0
 
41. Zheng T.C., Zhang X.K., Yin G.H., Wang L.N., Han Y.L., Chen L., Huang F., Tang J.W., Xia X.C., He Z.H. 2011. Genetic gains in grain yield, net pho-tosynthesis and stomatal conductance achieved in Henan Province of China between 1981 and 2008. Field Crops Res. 122 : 225-233.
https://doi.org/10.1016/j.fcr.2011.03.015
 
42. Zhu X., Long S.P., Ort D.R. 2010. Improving photosyn-thetic efficiency for greater yield. Ann. Rev. Plant Biol. 61 : 235-261.
https://doi.org/10.1146/annurev-arplant-042809-112206
 
43. Zhu X.G., Long S.P., Ort D.R. 2008. What is the maxi-mum efficiency with which photo-synthesis can con-vert solar energy into bi-omass. Curr. Opin. Biotech-nol. 19 : 153-159.
https://doi.org/10.1016/j.copbio.2008.02.004