Фотосинтез. Увеличить урожай. Онтогенез растений

Увеличение урожая – это, прежде всего, повышение фотосинтетической продуктивности и коэффициента поглощения фотосинтетической активной радиации (ФАР). Существует негласный закон: «Профессионализм агронома определяется умением настроить сеялку, знанием этапов органогенеза и уровнем управления процессами фотосинтеза с целью повышения его коэффициента полезного действия (к.к.д.)», ведь из всех климатических факторов, коэффициент поглощения ФАР является самым низким и наиболее трудно регулируемым.

Фотосинтез в Украине

По данным ученых, общее количество ФАР, участвующее в создании хозяйственной части урожая в южных регионах Украины в полдень не превышает 45 % от прямой солнечной радиации, а в утреннее и вечернее время снижается до 10 – 20 %. В западных и особенно в северных регионах, этот показатель значительно ниже. Фактическое же использование солнечной радиации за вегетацию составляет 0,5–1,2 % общей радиации, поступающей на 1 га. Поэтому, повышение процента использования солнечной радиации на фотосинтез – приоритет каждого агронома, каждого технолога, ведь это действенный способ увеличить урожай. Одно из направлений – это подбор культур, сортов, оптимизация схем размещения. Второе направление, которое повышает эффективность первого – активизация самого процесса за счет минерального питания, влагообеспеченности и поступления углекислоты.

Минеральное питание растений

Создание высокоурожайных сортов интенсивного типа с заданным соотношением между вегетативной и генеративной массами направлено на пользу последних, требует большего количества ФАР. При условии достаточного обеспечения растения водой, главным фактором ограничения интенсивности фотосинтетических процессов выступает – минеральное питание. И даже школьник знает, что формирование биологической массы невозможно без макро – и микроэлементов. По интенсификации ростовых процессов то ключевая роль отведена азота. Однако, одностороннее азотное питание приводит к обратному. Недаром народная пословица гласит «Сей азот густо в карманах будет пусто». Особую актуальность эта народная мудрость приобретает сегодня, когда цена удобрений значительно превышает стоимость прироста урожая. Аграрии по неволе вынуждены или идти на необоснованное упрощение технологий «по принципу: посеял – собрал», что в конце концов приведет к обнищанию, или же модернизировать технологии выращивания с введением в систему удобрения стимуляторов, микроудобрений, гормонов, аминокислот и тому подобное.

Удобрения и препараты роста

Препараты, которые способны усиливать или ослаблять свойства растений как к погодно-климатическим условиям так и признаки, которые носят наследственный характер и определяются генотипом, при правильном и грамотном применении за могут компенсировать недостатки сортов и гибридов. Однако, синтетические (искусственно созданные) стимуляторы, регуляторы не имеют универсального значения, поэтому не могут заменить другие факторы формирования урожая. Кроме того, чрезвычайно важно знать точный механизм, химизм их действия на физиолого-биохимическом и молекулярно-генетическом уровнях. Ведь преждевременное или запоздалое внесение обязательно приведет к отрицательному результату. Поэтому при отсутствии стопроцентной возможности своевременного их внесения из-за погодных или технических условий от данных препаратов лучше отказаться вообще и предоставить растению возможность саморегуляции, т. е. уделить больше внимания эндогенным фитогормонам – гормонам, генерируемым самим растением.

Одни из них (ауксины, гиббереллины, цитокинины) стимулируют рост и развитие, усиливают физиологические и биохимические процессы; другие (абсцизовая кислота и этилен) – замедляют рост, тормозят протекание ряда реакций обмена веществ. Эндогенные фитогормоны, которые являются медиаторами физиологических процессов, превращают специфические сигналы окружающей среды в биохимическую информацию чем обеспечивают нормальный рост и развитие растительного организма.

В онтогенезе растений от всходов до начала созревания принято выделять четыре биологических периода. Каждый период характеризуется определенными биохимическими и физиологическими особенностями и собственным показателям продуктивности растений в зависимости от работы фотосинтетического аппарата:

Всходы-начало цветения

Главными критериями первого периода считается площадь листьев и фотосинтетический потенциал (сумма площади всех листьев на гектар посева). Поэтому при разработке системы удобрения главное внимание должно уделяться азоту, фосфору, магнию, марганцу, меди, цинку.

Цветения и образования плодов

Второй период – максимальная за вегетацию площадь листьев и фотосинтетическая активность хлоропластов. Поскольку площадь листовой поверхности сформирована – на приоритетной является работа хлоропластов. Наиболее жизненно необходимыми элементами являются магний, железо, марганец, бор, калий, фосфор, азот и тому подобное. Урожай, а именно его уровень зависит от фотосинтетического потенциала первого и особенно второго периода.

Рост плодов

Во время третьего периода площадь листьев начинает постепенно уменьшаться, но в общем остается на хорошем уровне, биомасса продолжает интенсивно нарастать благодаря росту плодов, которые под конец периода достигают максимальной величины. От количества плодов и семян в них на конец третьего периода зависит эффективность фотосинтеза во время налива. Учеными установлено, что наиболее активные процессы в посевах протекают на втором и третьем этапах, а следовательно, и количественные и качественные показатели урожайности зависят от фотосинтеза, точнее от умения его интенсификации за поступление макро – и микроэлементов и включения их в процессы метаболизма.

Налив семян

Увеличить урожай на четвертом этапе невозможно, если предыдущие периоды упущены.

Сочетание знаний и практических навыков в области агрохимии и физиологии растений позволяет решать задачи, которые далеко выходят за рамки только «увеличить урожай».