Закономірності зміни фотосинтетичних параметрів посівів проса прутоподібного за вирощування на маргінальних ґрунтах Правобережного Лісостепу України
DOI:
https://doi.org/10.47414/na.10.2.2022.270474Ключові слова:
вапнування ґрунту, адсорбент, гумат, площа листя, чиста продуктивність фотосинтезу, фотосинтетичний потенціалАнотація
Мета. Установити закономірності формування фотосинтетичних параметрів посівів проса прутоподібного за вирощування на маргінальних ґрунтах Правобережного Лісостепу України.
Методи. Дослідження проводили впродовж 2019–2022 рр. на Уладово-Люлинецькій дослідно-селекційній станції Інституту біоенергетичних культур і цукрових буряків НААН за загальноприйнятими методиками. Просо прутоподібне ‘Морозко’ вирощували за схемою трифакторного польового досліду, із застосуванням вапнування ґрунту (25 % від потреби, або 1,6 т/га), адсорбенту MaxiMarin гранульований (30 кг/га), а також препаратів Гумат калію (Гуміфілд) (50 г/га) та Антистресант АміноСтар (1,0 л/га). Адсорбент вносили за два тижні перед сівбою культури локально в рядки, позакореневе підживлення рослин проводили у фазі кущіння та повторно через два тижні.
Результати. Показники фотосинтетичних параметрів посівів, зокрема площі листкової поверхні та фотосинтетичного потенціалу, підвищувалися з кожним наступним роком вирощування проса прутоподібного. У перший рік вегетації у фазі кущіння площа листкової поверхні в середньому по досліду становила 1,3 тис. м2/га, виходу в трубку – 9,2, цвітіння – 23,8, на кінець вегетації – 20,4 тис. м2/га; на другий – 6,2; 20,0; 34,6 та 29,0 тис. м2/га, на третій – 8,2; 24,6; 41,3 та 35,4 тис. м2/га; на четвертий – 8,9; 27,3; 50,1 та 28,3 тис. м2/га відповідно. Фотосинтетичний потенціал посівів культури (в період від кущіння до завершення вегетації) у перший рік вирощування в середньому по досліду становив 1,47 тис. м2/га × діб, на другий – 3,01, на третій – 3,78, на четвертий – 4,64 тис. м2/га × діб. Застосування агротехнічних заходів позитивно позначилось на формуванні як площі листкової поверхні посівів, так і їх фотосинтетичного потенціалу. Ефективнішим при цьому було позакореневе підживлення рослин у період вегетації, тоді як вплив чинників вапнування ґрунту та внесення адсорбенту був переважно тенденційним. Водночас показники чистої продуктивності фотосинтезу (в період від кущіння до завершення вегетації) різнились за роками досліджень – 0,18; 0,14; 0,18 та 0,16 г/м2 за добу відповідно і практично не змінювались за варіантами досліду.
Висновки. Основні закономірності формування фотосинтетичних параметрів посівів проса прутоподібного щороку були подібними й найвищі їх показники відзначались за комбінованого позакореневого підживлення рослин Гумат калію (Гуміфілд) + Антистресант АміноСтар на фоні застосування вапна та адсорбенту.
Посилання
Barney, J. N., Mann, J. J., Kyser, G. B., Blumwald, E., Van Deynze, A., & DiTomaso, J. M. (2009). Tolerance of switchgrass to extreme soil moisture stress: Ecological implications. Plant Science, 177(6), 724–732. doi: 10.1016/j.plantsci.2009.09.003
Chen, P., Chen, J., Sun, M., Yan, H., Feng, G., Wu, B., … Huang, L. (2020). Comparative transcriptome study of switchgrass (Panicum virgatum L.) homologous autopolyploid and its parental amphidiploid responding to consistent drought stress. Biotechnology for Biofuels and Bioproducts, 13(1), Article 170. doi: 10.1186/s13068-020-01810-z
Hawkes, C., & Kiniry, J. (2018). Legacies in switchgrass resistance to and recovery from drought suggest that good years can sustain plants through bad years. BioEnergy Research, 11(1), 86–94. doi: 10.1007/s12155-017-9879-7
Lovell, J. T., Shakirov, E. V., Schwartz, S., Lowry, D. B., Aspinwall, M. J., Taylor, S. H., … Juenger, T. (2016). Promises and challenges of eco-physiological genomics in the field: Tests of drought responses in switchgrass. Plant Physiology, 172(2), 734–748. doi: 10.1104/pp.16.00545
Taylor, S. H., Lowry, D. B., Aspinwall, M. J., Bonnette, J. E., Fay, P. A., & Juenger, T. E. (2016). QTL and drought effects on leaf physiology in lowland Panicum virgatum. BioEnergy Research, 9(4), 1241–1259. doi: 10.1007/s12155-016-9768-5
De Souza, A. P., Grandis, A., Arenque-Musa, B. C., & Buckeridge, M. S. (2018). Diurnal variation in gas exchange and nonstructural carbohydrates throughout sugarcane development. Functional Plant Biology, 45(8), 865–876. doi: 10.1071/FP17268
McCormick, A. J., Watt, D. A., & Cramer, M. D. (2009). Supply and demand: Sink regulation of sugar accumulation in sugarcane. Journal of Experimental Botany, 60(2), 357–364. doi: 10.1093/jxb/ern310
Ruiz-Vera, U. M., De Souza, A. P., Ament, M. R., Gleadow, R. M., & Ort, D. R. (2020). High sink strength prevents photosynthetic down-regulation in cassava grown at elevated CO2 concentration. Journal of Experimental Botany, 72(2), 542–560. doi: 10.1093/jxb/eraa459
McCormick, A. J., Cramer, M. D., & Watt, D. A. (2008). Regulation of photosynthesis by sugars in sugarcane leaves. Journal of Plant Physiology, 165(17), 1817–1829. doi: 10.1016/J.JPLPH.2008.01.008
de Souza, A. P., Arundale, R. A., Dohleman, F. G., Long, S. P., & Buckeridge, M. S. (2013). Will the exceptional productivity of Miscanthus × giganteus increase further under rising atmospheric CO2? Agricultural and Forest Meteorology, 171–172, 82–92. doi: 10.1016/j.agrformet.2012.11.006
van Heerden, P. D. R., Donaldson, R. A., Watt, D. A., & Singels, A. (2010). Biomass accumulation in sugarcane: Unravelling the factors underpinning reduced growth phenomena. Journal of Experimental Botany, 61(11), 2877–2887. doi: 10.1093/jxb/erq144
Tejera, M., Boersma, N. N., Archontoulis, S. V., Miguez, F. E., VanLoocke, A., & Heaton, E. A. (2022). Photosynthetic decline in aging perennial grass is not fully explained by leaf nitrogen. Journal of Experimental Botany, 73(22), 7582–7595. doi: 10.1093/jxb/erac382
Lemoine, R., Camera, S. L., Atanassova, R., Dédaldéchamp, F., Allario, T., Pourtau, N., … Durand, M. (2013). Source-to-sink transport of sugar and regulation by environmental factors. Frontiers in Plant Science, 4, Article 272. doi: 10.3389/fpls.2013.00272
Rodrigues, J., Inzé, D., Nelissen, H., & Saibo, N. J. M. (2019). Source–sink regulation in crops under water deficit. Trends in Plant Science, 24(7), 652–663. doi: 10.1016/j.tplants.2019.04.005
Boe, A. (2007). Variation between two switchgrass cultivars for components of vegetative and seed biomass. Crop Science, 47(2), 636–640. doi: 10.2135/CROPSCI2006.04.0260
Giannoulis, K. D., Karyotis, T., Sakellariou-Makrantonaki, M., Bastiaans, L., Struik, P. C., & Danalatos, N. G. (2016). Switchgrass biomass partitioning and growth characteristics under different management practices. NJAS: Wageningen Journal of Life Sciences, 78(1), 61–67. doi: 10.1016/j.njas.2016.03.011
Liu, Y., Zhang, X., Tran, H., Shan, L., Kim, J., Childs, K., … Zhao, B. (2015). Assessment of drought tolerance of 49 switchgrass (Panicum virgatum) genotypes using physiological and morphological parameters. Biotechnology for Biofuels, 8(1), Article 152. doi: 10.1186/s13068-015-0342-8
Hui, D., Yu, C.-L., Deng, Q., Dzantor, E. K., Zhou, S., Dennis, S., … Luo, Y. (2018). Effects of precipitation changes on switchgrass photosynthesis, growth, and biomass: A mesocosm experiment. PloS One, 13(2), Article e0192555. doi: 10.1371/journal.pone.0192555
Mann, J. J., Barney, J. N., Kyser, G. B., & DiTomaso, J. M. (2012). Root system dynamics of Miscanthus × giganteus and Panicum virgatum in response to rainfed and irrigated conditions in California. BioEnergy Research, 6(2), 678–687. doi: 10.1007/s12155-012-9287-y
Prysiazhniuk, O. I., Klymovych, N. M., Polunina, O. V., Yevchuk, Ya. V., Tretiakova, S. O., Kononenko, L. M., Voitovska, V. I., & Mykhailovyn, Yu. M. (2021). Methodology and organization of scientific research in agriculture and food technologies. Kyiv: Nilan-LTD. [In Ukrainian]
Ermantraut, E. R., Prysiazhniuk, O. I., & Shevchenko, I. L. (2007). Statistical analysis of agronomic study data in the Statistica 6.0 software suite. Kyiv: PolihrafKonsaltynh. [In Ukrainian]
Fuchylo, Ya. D., Sinchenko, V. M., Hanzhenko, O. M., Humentyk, M. Ya., Pyrkin, V. I., Prysiazhniuk O. I., … Zelinskyi B. V. (2018). Research methodology of willow and poplar energy plantations. Kyiv: Lohos. [In Ukrainian]
Boersma, N. N., Dohleman, F. G., Miguez, F. E., & Heaton, E. A. (2015). Autumnal leaf senescence in Miscanthus × giganteus and leaf [N] differ by stand age. Journal of Experimental Botany, 66(14), 4395–4401. doi: 10.1093/jxb/erv129
Eggemeyer, K. D., Awada, T., Wedin, D. A., Harvey, F. E., & Zhou, X. (2006). Ecophysiology of two native invasive woody species and two dominant warm-season grasses in the semiarid grasslands of the Nebraska sandhills. International Journal of Plant Sciences, 167(5), 991–999. doi: 10.1086/505797
Endres, L., dos Santos, C. M., Silva, J. V., Barbosa, G. V. de S., Silva, A. L. J., Froehlich, A., & Teixeira, M. M. (2019). Inter-relationship between photosynthetic efficiency, Δ13C, antioxidant activity and sugarcane yield under drought stress in field conditions. Journal of Agronomy and Crop Science, 205(5), 433–446. doi: 10.1111/jac.12336
Massey, J., Antonangelo, J., & Zhang, H. (2020). Nutrient dynamics in switchgrass as a function of time. Agronomy, 10(7), Article 940. doi: 10.3390/AGRONOMY10070940
Yang, J. T., Preiser, A. L., Li, Z., Weise, S. E., & Sharkey, T. D. (2015). Triose phosphate use limitation of photosynthesis: short-term and long-term effects. Planta, 243(3), 687–698. doi: 10.1007/s00425-015-2436-8
Yang J., Udvardi M. Senescence and nitrogen use efficiency in perennial grasses for forage and biofuel production. Journal of Experimental Botany, 69(4), 855–865. doi: 10.1093/JXB/ERX241
Liu, J.-C., Temme, A. A., Cornwell, W. K., van Logtestijn, R. S. P., Aerts, R., & Cornelissen, J. H. C. (2016). Does plant size affect growth responses to water availability at glacial, modern and future CO2 concentrations? Ecological Research, 31(2), 213–227. doi: 10.1007/s11284-015-1330-y
Mocko, K., & Jones, C. S. (2021). Do seedlings of larger geophytic species outperform smaller ones when challenged by drought? American Journal of Botany, 108(2), 320–333. doi: 10.1002/ajb2.1612
