Оптический способ оценки чистой продуктивности фотосинтеза листьев смородины черной

Способ относится к области сельского хозяйства и, в частности, к физиологии растений. В способе определяют первую производную спада интенсивности светорассеяния dI_λ в процессе непрерывной засветки листьев смородины черной в течение 45-60 секунд квазимонохроматическим излучением с длиной волны λ, соответствующей максимуму поглощения хлорофилла и плотностью мощности свыше 350 Вт/м², а также коэффициент пропускания листьев Kn_λ на той же длине волны. По величине показателя функционального состояния фотосинтетического аппарата, равного отношению данных параметров (ПФС=dI_λ>/Kn_λ) судят о чистой продуктивности фотосинтеза. При этом, чем больше ПФС, тем выше чистая продуктивность фотосинтеза листьев смородины черной. Способ позволяет повысить эффективность и точность оценки чистой продуктивности фотосинтеза, уменьшить трудоемкость анализов за счет сокращения длительности измерений и сохранить растения для последующего изучения. 1 табл., 2 пр.

 

Способ относится к сельскому хозяйству и может быть использован в селекции высокопродуктивных и устойчивых сортов смородины черной, а также при оптимизации технологических приемов выращивания растений.

Известны методы оценки продуктивности фотосинтеза, заключающиеся в определении прироста массы растений за некоторый период времени в расчете на единицу листовой поверхности [1, 2]. Они отличаются высокой трудоемкостью, препаративностью и не подходят для массового тестирования насаждений. Кроме этого методы не пригодны для оценки чистой продуктивности фотосинтеза плодовых и ягодных культур ввиду специфичности архитектуры многолетних растений.

На основании многолетних исследований А.С.Овсянниковым и Т.В.Жидёхиной были разработаны методики оценки чистой продуктивности фотосинтеза листьев для ряда плодовых, ягодных и нетрадиционных садовых культур. Методики основаны на кольцевании плодоносящих веточек с оставлением определенной площади листьев на плод/ягоду и учете накопления в плодах/ягодах, побегах и листьях сухих веществ и энергии за определенное время вегетации [3-4]. Данные методы также довольно трудоемки, требуют больших навыков при закладке опытов. Вдобавок, точность такой оценки зависит от прироста биомассы растений.

Целью данного изобретения является повышение эффективности анализов за счет уменьшения трудоемкости и сохранения растений для последующего изучения.

Поставленная цель достигается тем, что о чистой продуктивности фотосинтеза листьев судят по способности фотосинтезирующей ткани к светоиндуцированным адаптивным перестройкам.

Способ осуществляют следующим образом. Регистрируют динамику светорассеяния листьев растений в процессе непрерывной засветки квазимонохроматическим оптическим излучением с длиной волны λ, соответствующей максимуму поглощения хлорофилла и с плотностью мощности свыше 350 Вт/м², и определяют первую производную кривой спада интенсивности светорассеяния dI_λ в течение 45-60 секунд светового воздействия, а также оценивают коэффициент пропускания листьев Kn_λ на той же длине волны. Количественно чистую продуктивность фотосинтеза оценивают параметром функционального состояния фотосинтетического аппарата ПФС=dI_λ/Kn_λ. При этом, чем больше значение ПФС, тем выше чистая продуктивность фотосинтеза растений смородины черной.

Пример 1. Способ был применен для количественной экспресс-оценки влияния формировки на чистую продуктивность фотосинтеза листьев (ЧПФ) шести-семилетних растений смородины черной. Оптические измерения проводили в первой декаде июля, в фазу начала созревания ягод, для чего использовали 3-4 лист от основания однолетнего прироста. Относительное изменение интенсивности светорассеяния и коэффициент пропускания листьев оценивали с помощью лазерного излучения с длиной волны 650 нм и плотностью мощности 800 Вт/м². В каждом варианте было не менее 6 математических повторений. Опытные растения смородины черной возделывали по двум технологиям - в кустовой форме и на шпалере. Чистую продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) листьев определяли по методике А.С.Овсянникова [3], для чего через 4-6 дней после цветения, в момент появления хорошо обозначившейся на кистях здоровой завязи, проводили кольцевание коры плодовых образований. Каждая окольцованная веточка считается учетной единицей, по изучаемому варианту закладывали по 12-15 повторностей, размещенных на 3-5 растениях. Для устранения испарения воды место выреза коры плотно закрывали изоляционной лентой в несколько слоев. В комплекс закладки опыта входит определение исходного веса всех органов опытных веточек (ягод, листьев). Исходный вес определяли подбором подобных по величине ягод и листьев для каждой повторности и высушиванием их до абсолютно сухого веса. В конце учетного периода, который может продолжаться до полного созревания ягод, опытные веточки срезали и переносили в лабораторию, где отдельно от каждой веточки отделяли листья, ягоды и определяли их сырой, а затем и сухой вес по проценту содержания в них общих сухих веществ. Зная сухой вес органов в начале и в конце опыта, а также площадь листьев и время их работы, рассчитывали чистую продуктивность фотосинтеза листьев.

У растений исследуемых сортов смородины черной, возделываемых на шпалере, отмечены более высокие значения ЧПФ и ПФС (табл.). При этом коэффициент корреляции между этими двумя показателями, по данным двухлетних оценок, составил не менее 0,85.

Таблица
Название сорта	Формировка	ЧПФ, г/м2 сутки	ПФС, от.ед.
Маленький принц	куст	7,29±0,12	6,66±0,85
шпалера	8,89±0,19	9,58±0,98
Тамерлан	куст	9,79±0,08	6,42±1,01
шпалера	10,51±0,13	9,59±0,77
Титания	куст	10,60±0,25	11,16±0,80
шпалера	14,88±0,49	17,56±1,71

Таким образом, предлагаемый оптический метод позволяет оперативно, без повреждения растений, дать сравнительную оценку чистой продуктивности фотосинтеза и ее изменчивости под влиянием климатических и агротехнических условий выращивания.

Пример 2. При первичном селекционном отборе перспективных форм смородины черной анализ листьев проводят аналогично примеру 1 и отбирают для дальнейшего сортоизучения формы, которые показывают наибольшие значения ПФС.

Литература

1. Баславская С.С., Трубецкова О.М. Практикум по физиологии растений. М.: Изд-во московского ун-та, 1964. - 328 с.

2. Ничипорович А.А., Строгонова Л.Е., Чмора С.Н., Власова М.П. Фотосинтетическая деятельность растений в посевах (методы и задачи учета в связи с формированием урожая). - М.: изд-во АН СССР, 1961. - 136 с.

3. Овсянников А.С.Оценка фотосинтетической деятельности плодовых и ягодных культур в связи с формированием урожая: Методические рекомендации. - Мичуринск, 1985. - 53 с.

4. Жидёхина Т.В. Изучение сбалансированности фотосинтеза и репродуктивных процессов: Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур - Орел: Изд-во ВНИИСПК, 1999. - С.114-119.

Оптический способ оценки чистой продуктивности фотосинтеза листьев растений смородины черной, заключающийся в том, что определяют первую производную спада интенсивности светорассеяния dI_λ в процессе непрерывной засветки листьев в течение 45-60 с квазимонохроматическим излучением с длиной волны λ, соответствующей максимуму поглощения хлорофилла и плотностью мощности свыше 350 Вт/м², а также коэффициент пропускания листьев Kn_λ на той же длине волны и по величине показателя функционального состояния фотосинтетического аппарата, равного отношению данных параметров (ПФС=dI_λ/Kn_λ) судят о чистой продуктивности фотосинтеза, при этом чем больше ПФС, тем выше чистая продуктивность фотосинтеза листьев смородины черной.