Development of photosynthetic processes and grain productivity of winter wheat under biological fertilization systems
DOI:
https://doi.org/10.32636/01308521.2023-(74)-2-4Keywords:
biological fertilization systems, winter wheat, chlorophyll contents (a + b), net photosynthesis productivity, grain productivityAbstract
In a field experiment, the effect of biological fertilization systems on the content of chlorophylls (a + b) in the upper leaves, net photosynthetic productivity ('NPP') of the crop and grain productivity of winter wheat was studied.
It has been established, that the application of mineral fertilizers at a rate of N90P60K60 on the background of pea straw with the addition of a biostimulant (BS) plus humus or chelate fertilizers (HF or CF, respectively) ensured an increase in the total chlorophylls content (a + b) during the flowering phase, relative to the value of this indicator in control variant. In the stage of milky-wax ripeness, the contents of chlorophylls (a + b) decreased by 18–22 %, compared to the flowering phase. The largest among such decrements took place in the variant of application of mineral fertilizers at a rate of N150P120K120 on the background of straw + HF.
Biologized fertilizer systems have caused an increase in NPP values. In particular, under the conditions of these fertilizer systems, during the period from flowering to milky-wax ripeness, the level of this indicator was 10–11 % higher, compared to the control variant. The maximum values of the productivity of photosynthesis (8,08–8,12 g/(m2 • day)) occurred in the variants, where the effects of mineral fertilizers at a rate of N90P60K60 was studied on the background of pea straw with the addition of HF or CF. Biologized fertilizer systems caused the formation of a more powerful photosynthetic apparatus of the upper leaves of winter wheat, compared with the control, which in turn stimulated the “demand” for assimilates from the ear. These adjustments of sink-source relations in the system upper leaves – the rest of the plant contributed to an increase in the grain productivity of winter wheat, in particular, an increase in the number of grains per ear and the weight of 1000 grains.
Thus, biological fertilization systems caused an increase in the activity and duration of the functioning of the photosynthetic apparatus of leaves in the ontogeny of winter wheat. To a large extent, this contributed to the gain of grain productivity of winter wheat. The most effective influence on the analyzed indicators of the photosynthetic apparatus and yield among the studied ones was exerted by fertilizer systems with the following composition: pea straw + N90P60K60 + BS + HF or treatment of crops with CF on the background of pea straw + N90P60K60.
References
1. Богдан М. М., Карпенко В. П., Гуляєва Г. Б. Вплив комплексних хелатних добрив на функціональну активність тканин коренів і зернову продуктивність рослин пшениці м’якої озимої. Вісник Уманського національного університету садівництва. 2015. № 1. С. 37–42.
2. Вміст фотосинтетичних пігментів у рослинах пшениці полби як критерій продуктивності за традиційної та органічної технологій вирощування / І. В. Короткова та ін. Innovative Biosystems and Bioengineering: international scientific e-journal. 2022. V. 6, No. 1. P. 31–39.
3. Вплив біологічно активних речовин і мікроелементів на здатність озимої пшениці використовувати фосфор трикальційфосфату / О. Є. Давидова та ін. Физиология и биохимия культурных растений. 2011. Т. 43, № 4. С. 307–315.
4. Грицаєнко З. М., Грицаєнко А. О., Карпенко В. П. Методи біологічних та агрохімічних досліджень рослин і ґрунтів. Київ, 2003. 320 с.
5. Гуляєв Б. І. Екофізіологія фотосинтезу: досягнення, стан та перспективи досліджень. Фізіологія рослин в Україні на межі тисячоліть. Київ : Фітосоціоцентр, 2001. С. 60–74.
6. Зависимость между фотосинтетической активностью и содержанием сахаров во флаговом листе в конце налива зерна у контрастных по продуктивности сортов озимой пшеницы при разном уровне минерального питания / В. В. Франтийчук и др. Физиология растений и генетика. 2014. Т. 46, № 6. С. 473–481.
7. Зв’язок вмісту хлорофілу в листках і хлорофільного індексу посівів озимої пшениці в період наливання зерна з урожайністю / Г. О. Прядкіна та ін. Физиология растений и генетика. 2015. Т. 47, № 2. С. 167–174.
8. Зв’язок показників активності фотосинтетичного апарату озимої пшениці з урожайністю за дії хелатованих мікродобрив / О. С. Капітанська та ін. Физиология растений и генетика. 2016. Т. 48, № 6. С. 530–537.
9. Зміни елементного складу рослин пшениці озимої за дії Мегафолу та ретардантів / І. М. Мірошниченко та ін. Regulatory Mechanisms in Biosystems. 2017. Т. 3, № 8. С. 403–409.
10. Крупа Н. М., Кірізій Д. А. Депонувальна функція стебла як складова продукційного процесу озимої пшениці. Физиология и биохимия культурных растений. 2011. Т. 43, № 4. С. 324–331.
11. Крупа Н. М. Фотосинтез, донорно-акцепторні відносини і продуктивність рослин пшениці. Вісник Харківського національного аграрного університету. Серія : Біологія. 2013. № 2. С. 20–31.
12. Кудрявицька А. М. Вплив тривалого застосування добрив на продуктивність фотосинтезу та врожайність пшениці ярої. Вісник аграрної науки. 2016. Т. 94, Вип. 4. С. 24–27.
13. Моргун В. В., Кірізій Д. А. Перспективи та сучасні стратегії поліпшення фізіологічних ознак пшениці для підвищення її продуктивності. Физиология и биохимия культурных растений. 2012. Т. 44, № 6. С. 463–483.
14. Моргун В. В., Прядкина Г. А. Эффективность фотосинтеза и перспективы повышения продуктивности озимой пшеницы. Физиология растений и генетика. 2014. Т. 46, № 4. С. 279–301.
15. Найдьонова О. Є. Застосування гумінового препарату Humin plus в органічному землеробстві. Вісник Харківського національного аграрного університету імені В. В. Докучаєва. Серія: Ґрунтознавство, агрохімія, землеробство, лісове господарство, екологія ґрунтів. 2015. № 2. С. 39–50.
16. Панфілова А. В. Вплив оптимізації живлення на фотосинтетичну активність посівів та продуктивність сортів пшениці озимої в умовах Південного Степу України. Матеріали наук. Інтернет-конф. “Інноваційні технології в рослинництві” (м. Кам’янець-Подільський, м. Миколаїв, 15 трав. 2018 р.). Кам’янець-Подільський, Миколаїв, 2018. С. 142–144.
17. Прядкіна Г. O., Шадчина Т. М. Прогнозування зернової продуктивності озимої пшениці за хлорофільним фотосинтетичним потенціалом листків. Физиология и биохимия культурных растений. 2010. Т. 42, № 1. С. 50–61.
18. Прядкина Г. O., Шадчина Т. М. Связь между показателями мощности развития фотосинтетического аппарата и зерновой продуктивностью озимой пшеницы в разные по погодным условиям годы. Физиология и биохимия культурных растений. 2009. Т. 41, № 2. С. 413–419.
19. Регуляція фотосинтезу і продуктивності рослин: фізіологічні та екологічні аспекти / Т. М. Шадчина та ін. Київ, 2006. 384 с.
20. Соколовська-Сергієнко О. Г., Прядкіна Г. O., Капітанська О. С. Активність фотосинтетичного апарату та продуктивність озимої пшениці за обробки хелатованим мікродобривом і стимулятором росту. Физиология растений и генетика. 2015. Т. 47, № 4. С. 321– 329.
21. Соколовська-Сергієнко О. Г., Кірізій Д. А. Інтенсивнiсть фотосинтезу та активнiсть супероксиддисмутази хлоропластiв прапорцевих листкiв пшеницi в перiод наливання зерна. Физиология и биохимия культурных растений. 2010. Т. 42, № 1. С. 67–72.
22. Стасик О. О., Кірізій Д. А. Регуляторні зв’язки і лімітувальні чинники в системі фотосинтез – продуційний процес та перспективи їх оптимізації. Физиология и биохимия культурных растений. 2011. Т. 43, № 3. С. 226–238.
23. Стасик О. О., Киризий Д. А., Прядкина Г. O. Фотосинтез и проблемы повышения продуктивности растений. Физиология растений и генетика. 2013. Т. 45, № 6. С. 501–516.
24. Стасик О. О., Кірізій Д. А., Прядкіна Г. О. Фотосинтез і продуктивність: основні наукові досягнення та інноваційні розробки. Фізіологія рослин і генетика. 2021. Т. 53, № 2. С. 160–184.
25. Стасик О. О., Киризий Д. А., Прядкина Г. А. Фотосинтез и продуктивность сельскохозяйственных растений. Физиология растений и генетика. 2016. Т. 48, № 3. С. 232–251.
26. Формування якості зерна пшениці озимої залежно від системи удобрення за різних погодних умов / С. І. Попов та ін. Вісник Центру наукового забезпечення АПВ Харківської області. 2014. № 17. С. 50–59.
27. Шадчина Т. М., Прядкіна Г. O., Моргун В. В. Зв’язок між характеристиками фотосинтетичного апарату та зерновою продуктивністю у різних сортів озимої пшениці. Досягнення і проблеми генетики, селекції і біотехнології : зб. наук. пр. 2007. Т. 2. С. 410–415.
28. Шакалій С. М. Якість зерна пшениці м’якої озимої за використання позакореневого підживлення в умовах Лівобережного Лісостепу України. Наукові доповіді Національного університету біоресурсів і природокористування України. 2017. № 1. С. 76–84.
29. Araus J. L., Sanchez-Bragado R., Vicente R. Improving crop yield and resilience through optimization of photosynthesis: panacea or pipe dream? Journal of Experimental Botany. 2021. V. 72, Nо 11. P. 3936–3955.
30. Bojović B. M., Stojanović J. Chlorophyll and carotenoid content in wheat cultivars as a function of mineral nutrition. Archives of Biological Sciences. 2005. V. 57, Nо 4. P. 283–290.
31. Kuiper P. J. Adaptation mechanisms of green plants to environmental stress: The role of plant sterols and the phosphatidyl linolenoyl cascade in the functioning of plants and the response of plants to global climate change. Annals of the New York Academy of Sciences. 1998. V. 851, Nо 1. P. 209–215.
32. Kutasy E., Csajbók J., Borbely E. H. Relations between yield and photosynthetic activity of winter wheat varieties. Cereal Research Communications. 2005. V. 33, Nо 1. P. 173–176.
33. Mineral-ecological cropping systems – a new approach to improve ecosystem services by farming without chemical synthetic plant protection / B. Zimmermann et al. Agronomy. 2021. V. 11, Nо 9. P. 1710–1741.
34. Plant hormone cytokinin at the crossroads of stress priming and control of photosynthesis / M. Hudeček et al. Frontiers in Plant Science. 2023. V. 13. P. 1103088–1103097.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2023 Олександр ДУБИЦЬКИЙ, Ангеліна ДУБИЦЬКА, Оксана КАЧМАР, Оксана ВАВРИНОВИЧ, Марія ЩЕРБА (Автор)
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
