Управління продуктивністю пшениці озимої за діагностування стресу через флуоресценцію хлорофілу за змінних погодних умов та інокуляцію насіння
DOI:
https://doi.org/10.47414/na.14.1.2026.354980Ключові слова:
площа листкової поверхні, інтенсивність індукції флуоресценції хлорофілу, урожайністьАнотація
Мета. Установити особливості фотосинтетичної активності посівів пшениці озимої в стресових умовах, спричинених високими максимальними температурами повітря та нестачею опадів; діагностувати стан рослин за показниками інтенсивності індукції флуоресценції хлорофілу та визначити ефективність застосування біоінокулянта насіння для зниження стресу рослин. Методи. Польові та лабораторні дослідження проведені впродовж 2020–2022 рр. Польові досліди закладали в стаціонарній сівозміні кафедри рослинництва у Відокремленому підрозділі НУБІП України «Агрономічна дослідна станція» на чорноземі типовому малогумусному крупнопилувато-легкосуглинковому. Досліджували ефективність різних норм препарату Різомакс – від 1 до 3 л/т за інокуляції насіння на фоні внесення добрива Актібіон (100 кг/га). Інтенсивність індукції флуоресценції хлорофілу (ІФХ) визначали за допомогою портативного флуорометра «Флоратест». Площу листкової поверхні рослин визначали за методом «висічок». Результати. Площа листкової поверхні в роки проведення досліджень тісно корелювала з погодними умовами, та також залежала від добрив і мікоризного інокулянту насіння, який застосовували в різних нормах. Середня площа листкової поверхні посівів пшениці озимої впродовж 2020–2022 рр. становила від 34,4 тис. м2/га в контрольному варіанті у фазі ВВСН 56–58 до 53,6 тис. м2/га у ВВСН 64–66. Погодні умови весняно-літнього періоду вегетації пшениці озимої в різні роки суттєво різнилися між собою. Максимальні температури повітря в травні – липні коливалися від 17,1 °С ( ІІІ декада травня 2020 р.) до 34,6 °С ( ІІІ декада червня 2021 р.). Погодні умови 2022 року були вкрай критичними як щодо відсутності опадів, так і дуже високих температур, що обумовило формування рослин з критично низькою площею листкової поверхні і самої низької врожайності пшениці у 2021/2022 в. р. Розрахунки максимальної фотохімічної ефективності фотосистеми ІІ дають змогу зробити висновок щодо можливості моніторингу ефективності живлення та стресових факторів, які впливають на рослини, у реальному часі та без руйнування зразка. Співвідношення Fv/Fm в умовах 2022 року в мікростадіях ВВСН 56–58 становило 0,56–0,59; ВВСН 64–66 – 0,58–0,64; ВВСН 72–74 – 0,56–0,63, що було значно нижчим порівняно з відповідними мікростадіями розвитку у 2020 та 2021 рр. У мікростадії ВВСН 64–66 в умовах найбільш сприятливого 2021 року співвідношення Fv/Fm в контрольному варіанті склало 0,71; за внесення Актібіон – 0,71; за іннокуляції насіння Різомаксом – 0,82–0,86. Ефект стресостійкості зростав за збільшення норми застосування Різомаксу. Висновки. Різомакс за комбінованого застосування на фоні добрива Актібіон підвищує стійкість до стресів (посуха, перепади температур), активізує формування площі листкової поверхні, підвищенню врожайності пшениці озимої. Визначення інтенсивності індукції флуоресценції хлорофілу може слугувати швидким неруйнівним методом для моніторингу статусу живлення сільськогосподарських культур.
Посилання
Bearss, L. S., Hayden, Z., Chilvers, M. I., & Steinke, K. (2026). Integrating starter fertilizer, fungicide timing, and late-season nitrogen strategies for winter wheat. Agronomy Journal, 118(1), Article e70292. https://doi.org/10.1002/agj2.70292
Mazurenko, B., Kalenska, S., Honchar, L., & Hrygirevskiy, M. (2021). Formation of productive elements in winter wheat by seed dressing application with slow-release complex fertilisers. Plant and Soil Science, 12(4), 7–16. https://doi.org/10.31548/agr2021.04.0007
Fábián, A., Sáfrán, E., Szabó-Eitel, G., Barnabás, B., & Jäger, K. (2019). (2019). Stigma functionality and fertility are reduced by heat and drought co-stress in wheat. Frontiers in Plant Science, 10, Article 244. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.00244
Kalenska, S. (2022). Food security and innovation solutions in crop production. Plant and Soil Science, 13(2), 14–26. https://doi.org/10.31548/agr.13(2).2022.14-26
Bielashov, O., Rozhkov, A., Kalenska, S., Karpuk, L., Marenych, M., Kuts, O., Zaitseva, I., Romanov, O., & Muzafarov, N. (2022). Influence of pre-sowing application of mineral fertilizers, root and foliar nutrition on productivity of winter tritical plants. Ecological Engineering & Environmental Technology, 23(6), 1–14. https://doi.org/10.12912/27197050/152118
Novytska, N., Gadzovskiy, G., Mazurenko, B., Kalenska, S., Svistunova, I., & Martynov, O. (2020). Effect of seed inoculation and foliar fertilizing on structure of soybean yield and yield structure in Western Polissya of Ukraine. Agronomy Research, 18(4), 2512–2519. https://doi.org/10.15159/ar.20.203
Smith, N. G., Keenan, T. F., Colin Prentice, I., Wang, H., Wright, I. J., Niinemets, Ü., Crous, K. Y., Domingues, T. F., Guerrieri, R., Yoko Ishida, F., Kattge, J., Kruger, E. L., Maire, V., Rogers, A., Serbin, S. P., Tarvainen, L., Togashi, H. F., Townsend, P. A., Wang, M., … Zhou, S. (2019). Global photosynthetic capacity is optimized to the environment. Ecology Letters, 22(3), 506–517. https://doi.org/10.1111/ele.13210
Song, X., Zhou, G., Ma, B. L., Wu, W., Ahmad, I., Zhu, G., Yan, W., & Jiao, X. (2019). Nitrogen application improved photosynthetic productivity, chlorophyll fluorescence, yield and yield components of two oat genotypes under saline conditions. Agronomy, 9(3), Article 115. https://doi.org/10.3390/agronomy9030115
Lawlor, D. W. (1995). Photosynthesis, productivity and environment. Journal of Experimental Botany, 46(Sp. Iss.), 1449–1461. https://doi.org/10.1093/jxb/46.special_issue.1449
Chen, Y.-E., Su, Y.-Q., Zhang, C.-M., Ma, J., Mao, H.-T., Yang, Z.-H., Yuan, M., Zhang, Z.-W., Yuan, S., & Zhang, H.-Y. (2017). Comparison of photosynthetic characteristics and antioxidant systems in different wheat strains. Journal of Plant Growth Regulation, 37(2), 347–359. https://doi.org/10.1007/s00344-017-9731-5
Zhang, C. J., Chen, G. X., Gao, X. X., & Chu, C. J. (2006). Photosynthetic decline in flag leaves of two field-grown spring wheat cultivars with different senescence properties. South African Journal of Botany, 72(1), 15–23. https://doi.org/10.1016/j.sajb.2005.03.002
Hu, L., Zhang, Y., Xia, H., Fan, S., Song, J., & Lv, X. (2019). Photosynthetic characteristics of non-foliar organs in main C3 cereals. Physiologia Plantarum, 166(1), 226–239. https://doi.org/10.1111/ppl.12838
Baslam, M., Mitsui, T., Hodges, M., Priesack, E., Herritt, M. T., Aranjuelo, I., & Sanz-Sáez, Á. (2020). Photosynthesis in a changing global climate: Scaling up and scaling down in crops. Frontiers in Plant Science, 11, Article 882. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.00882
Prysiazhniuk, O., Maliarenko, O., Penkova, S., & Voronenko, O. (2026). Evaluation of the nutrient status of Miscanthus × giganteus cultivated on chernozems in Ukraine. Archives of Agronomy and Soil Science, 72(1), 1–18. https://doi.org/10.1080/03650340.2025.2598978
Barlow, K. M., Christy, B. P., O’Leary, G. J., Riffkin, P. A., & Nuttall, J. G. (2015). Simulating the impact of extreme heat and frost events on wheat crop production: A review. Field Crops Research, 171, 109–119. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2014.11.010
Morales, F., Ancín, M., Fakhet, D., González-Torralba, J., Gámez, A. L., & Seminario, A. (2020). Photosynthetic metabolism under stressful growth conditions as a basis for crop breeding and yield improvement. Plants, 9(1), Article 88. https://doi.org/10.3390/plants9010088
Blum, A. (1986). The effect of heat stress on wheat leaf and ear photosynthesis. Journal of Experimental Botany, 37(1), 111–118. https://doi.org/10.1093/jxb/37.1.111
Aliqing, S., Somayanda, I., Sebastian, S. V., Singh, K., Gill, K., Prasad, P. V. V., & Jagadish, S. V. K. (2018). Heat stress during flowering affects time of day of flowering, seed set, and grain quality in spring wheat. Crop Science, 58(1), 380–392. https://doi.org/10.2135/cropsci2017.04.0221
Tian, H., Zhou, Q., Liu, W., Zhang, J., Chen, Y., Jia, Z., Shao, Y., & Wang, H. (2022). Responses of photosynthetic characteristics of oat flag leaf and spike to drought stress. Frontiers in Plant Science, 13, Article 917528. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.917528
Juzoń, K., Idziak-Helmcke, D., Rojek-Jelonek, M., Warzecha, T., Warchoł, M., Czyczyło-Mysza, I., Dziurka, K., & Skrzypek, E. (2020). Functioning of the photosynthetic apparatus in response to drought stress in oat × maize addition lines. International Journal of Molecular Sciences, 21(18), Article 6958. https://doi.org/10.3390/ijms21186958
Farooq, M., Bramley, H., Palta, J. A., & Siddique, K. H. M. (2011). Heat stress in wheat during reproductive and grain-filling phases. Critical Reviews in Plant Sciences, 30(6), 491–507. https://doi.org/10.1080/07352689.2011.615687
Ruban, A. V., Johnson, M. P., & Duffy, C. D. P. (2012). The photoprotective molecular switch in the photosystem II antenna. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Bioenergetics, 1817(1), 167–181. https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2011.04.007
Long, S. P., Zhu, X. G., Naidu, S. L., & Ort, D. R. (2006). Can improvement in photosynthesis increase crop yields? Plant, Cell & Environment, 29(3), 315–330. https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2005.01493.x
Govindjee. (1995). Sixty-three years since Kautsky: Chlorophyll a fluorescence. Australian Journal of Plant Physiology, 22(2), 131–160. https://doi.org/10.1071/PP9950131
Prysiazhniuk, O., Kononiuk, N., Zatserkovna, N., Chynchyk, O., Hryhoriev, V., Zhemoyda, V., Ovcharuk, O., Zinchenko, O., Morhun, O., & Svystunova, I. (2023). The study of drought stress in sugar beet and the ways of its minimization. Ecological Engineering & Environmental Technology, 24(1), 256–263. https://doi.org/10.12912/27197050/154924
Brestic, M., Zivcak, M., Kalaji, H. M., Carpentier, R., & Allakhverdiev, S. I. (2012). Photosystem II thermostability in situ: Environmentally induced acclimation and genotype specific reactions in Triticum aestivum L. Plant Physiology and Biochemistry, 57, 93–105. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2012.05.012
Coffel, E. D., Horton, R. M., & Sherbinin, A. (2018). Temperature and humidity based projections of a rapid rise in global heat stress exposure during the 21st century. Environmental Research Letters, 13, Article 014001. https://doi.org/10.1088/1748-9326/aaa00e
Djanaguiraman, M., Narayanan, S., Erdayani, E., & Prasad, V. V. (2020). Effect of high temperature stress during anthesis and grain filling periods on photosynthesis, lipids and grain yield in wheat. BMC Plant Biology, 20, Article 268. https://doi.org/10.1186/s12870-020-02479-0
Mathur, S., Agrawal, D., & Jajoo, A. (2014). Photosynthesis: Response to high temperature stress. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 137, 116–126. https://doi.org/10.1016/j.jphotobiol.2014.01.010
Baker, N. R. (2008). Chlorophyll fluorescence: A probe of photosynthesis in vivo. Annual Review of Plant Biology, 59, 89–113. https://doi.org/10.1146/annurev.arplant.59.032607.092759
Rozhkov, A. O. (Ed.). (2016). Research work in agronomy: Book 1. Theoretical aspects of research work. Maidan. [In Ukrainian]
Romanov, V., Fedak, V., Galelyuka, I., Sarakhan, Ye., & Skrypnyk, O. (2007, September 6–8). Portable fluorometer for express-diagnostics of photosynthesis: Principles of operation and results of experimental researches. In Proceedings of the 4th IEEE Workshop on Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing Systems: Technology and Applications (IDAACS’2007) (pp. 570–573). IEEE.
Voronenko, O. (2024). Fluorometer “FLS 10s”. Cybernetics and Computer Technologies, 3(3), 87–95. https://doi.org/10.34229/2707-451X.24.3.9
Maxwell, K., & Johnson, G. N. (2000). Chlorophyll fluorescence—A practical guide. Journal of Experimental Botany, 51(345), 659–668. https://doi.org/10.1093/jexbot/51.345.659
Prysiazhniuk, O., Maliarenko, O., Biliavska, L., Voitovska, V., Kononenko, L., Klymovych, N., Poltoretska, N., Strilets, O., & Voievoda, L. (2023). Measuring and alleviating drought stress in pea and lentil. Agronomy Research, 21(3), 560–576. https://doi.org/10.15159/AR.23.023
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Р. В. Сонько, С. М. Каленська
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
"Новітні агротехнології" дотримується авторських прав та дозволів CREATIVE COMMONS для журналів із відкритим доступом.
Автори, які публікуються в цьому журналі, погоджуються з такими умовами:
- автори лишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License, яка дає змогу іншим особам вільно поширювати опубліковане дослідження з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи в цьому журналі;
- автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи такою, якою її було опубліковано цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи в цьому журналі.
