Влияние некоторых экологических условий на интенсивность фотосинтеза — Питание виноградного растения

Зависимость фотосинтеза от условий водоснабжения и минерального питания

Огромное значение воды для фотосинтеза не ограничивается тем, что она принимает непосредственное участие в реакциях данного процесса. Помимо того, между фотосинтезом и оводненностью растения имеется сложная косвенная связь. В частности, от содержания воды в клетках листа зависит степень открытая устьичных щелей, а состояние устьиц в свою очередь оказывает очень большое влияние на поступление углекислого газа в лист и на скорость ассимиляции CO2, о чем уже говорилось выше.

Хорошо известно, что от водоснабжения растений зависит транспирация, а также температурный режим листа. Усиленное испарение воды с поверхности листьев приводит к понижению их температуры на 4—5° С и больше по сравнению с температурой окружающего воздуха. Таким образом, сильная транспирация предохраняет растение от перегрева, и оно может нормально фотосинтезировать даже на самом ярком солнечном свету.

Как показали исследования В. А. Бриллиант и А. М. Алексеева, наиболее благоприятные условия для функционирования хлоропластов создаются при незначительном недонасыщении клеток листа водой, а не в случае полного их насыщения. Дальнейшее уменьшение количества воды в листьях сказывается уже отрицательно на процессе фотосинтеза, вызывая снижение его интенсивности.

Фотосинтез и минеральное питание растения находятся в сложной взаимозависимости друг с другом, представляя по существу две стороны единого процесса питания растительного организма. Действие отдельных минеральных элементов может отражаться не только на интенсивности фотосинтеза, но и на образовании пластид, синтезе хлорофилла и ферментов, участвующих в этом процессе, на темпе роста листьев и продолжительности периода их активной жизнедеятельности, а также на состоянии биоколлоидов, проницаемости протоплазмы клеток листа и т. д. Такие элементы минерального питания, как азот, калий, фосфор, магний, железо, цинк и медь, оказывают на процесс ассимиляции CO2 непосредственное влияние, и недостаток любого из них вызывает понижение интенсивности фотосинтеза. В то же время многочисленные данные убедительно показывают, что правильно поставленная система минерального питания растений этими элементами положительно влияет как на сам процесс фотосинтеза и использование ассимилятов, так и на количество урожая. Таким образом, регулируя степень обеспечения растения отдельными минеральными элементами, можно сознательно управлять процессами углеродного питания растений.

Источник: Н.Н. Овчинников, Н.М. Шиханова. Фотосинтез. Пособие для учителей. Изд-во «Просвещение». Москва. 1972

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Влияние некоторых экологических условий на интенсивность фотосинтеза — Питание виноградного растения

Изучение фотосинтеза чая требует проведения тщательных систематических исследований хода этого процесса в зависимости от разнообразных внешних факторов, влияющих на жизнедеятельность чайного растения. Применительно к культуре чая наиболее полные исследования процесса фотосинтеза в условиях Западной Грузии были проведены профессорами М.М. Гочолашвили и Ш.Г. Залдастанишвили [7]. Авторам удалось убедительно доказать, что азотные, фосфорные и калийные удобрения значительно повышают интенсивность фотосинтеза и дыхания листьев чая, произрастающего в типичных условиях влажных субтропиков. Следовательно, приступая к изучению фотосинтеза растений чая в наших условиях, мы имели отправную информацию об этом процессе, что и позволило избежать некоторых методических ошибок.

Материалы и методы исследования

Поставленные задачи решались на уровне полевых и лабораторных исследований с использованием методов математического моделирования и статистики. Опыт по некорневой подкормке микроэлементами заложен в 1996 году на участке клоноиспытания АОЗТ «Дагомысчай», п. Уч-Дере, площадью 0,4 га на растениях чая сорта «Каратум», 1990 года посадки. Интенсивность фотосинтеза измеряли в неотделенных от растений листьях в токе естественного воздуха с помощью кондуктометрического прибора В.Л. Вознесенского [6], усовершенствованного и изготовленного снс лаборатории физиологии и биохимии растений Пилипенко В.Г. Усовершенствование затронуло изменение конструкции листовой камеры, в связи с тем, что средняя площадь листа чая лежит в пределах 30 — 40 см 2 и интенсивность фотосинтеза чая по литературным данным достаточно высока. Планируя исследования дневного хода фотосинтеза чая, мы не случайно выбрали метод, обеспечивающий быстрое определение интенсивности фотосинтеза при экспозиции 2 — 3 минуты, так как при этом не допускается перегрева листа в камере. С целью обнаружения кратковременных изменений интенсивности фотосинтеза, определения проводились на одном и том же листе через 10 — 15 минут в течение светового дня. В процессе определения фотосинтеза измеряли: освещенность листьев с помощью люксметра; температуру воздуха; относительную влажность воздуха — аспирационным психрометром Ассмана — МВ-4М и площадь листьев.

Статья по теме:   Сорт винограда Солдайя

Результаты исследования и их обсуждение

В первую очередь нами были определены пороговые величины освещенности и температуры воздуха для процесса фотосинтеза растений чая [1]. На рис. 1 видно, что в пасмурный день, когда максимальная освещенность не превышала 18 тыс. люкс, а температура находилась в пределах 18 0 С — 19 0 С, фотосинтез во второй половине дня (с 14 часов) не превышал 2,0 — 4,0 мгСО2/дм 2 час. Низкие значения интенсивности фотосинтеза в этот период объясняются действием неблагоприятного водного режима, создавшегося в результате продолжительной засухи (около 6 недель).

Рис. 1. Влияние низкой освещенности на интенсивность фотосинтеза листьев чая

При этом даже снижение освещенности до 4 тыс. люкс существенно не повлияло на активность этого процесса, чего нельзя сказать о температурном факторе (рис. 2).

Рис. 2. Влияние пониженной температуры на интенсивность фотосинтеза листьев чая

Так, в дальнейших исследованиях при снижении температуры воздуха (до 10 — 15 0 С), но высокой освещенности (25 000 — 80 000 Лк) фотосинтез протекал только при температуре выше 14 0 С (рис. 2). При более низких значениях (10 — 13 0 С) он сразу же прекращался, и наблюдалось усиление процесса фотодыхания [3]. После установления влияния на процесс фотосинтеза абиотических факторов, мы перешли непосредственно к изучению действия внекорневых обработок микроэлементами. Исследование проводилось на фоне оптимальных значений абиотических факторов. Результаты представлены на рис. 3, отражающем дневной ход фотосинтеза на контрольном варианте. Прежде всего, обращает на себя внимание характер кривой, который указывает, что у чайного растения процесс фотосинтеза протекает очень динамично. В течение светового дня интенсивность фотосинтеза постоянно меняется и имеет «пульсирующий» характер, когда в продолжение даже одного часа при благоприятных погодных условиях усвоения CO2 листьями достигает максимальных значений, а затем резко снижается вплоть до полного прекращения процесса и даже выделения углекислоты в результате активного дыхания.

Рис. 3. Дневной ход фотосинтеза листьев чая на контрольном варианте

Особенно активизирует фотосинтез некорневая подкормка растений марганцем. На рис. 4 представлен график дневного хода фотосинтеза листьев чая через неделю после некорневой подкормки, из которого видно, что марганец, быстро проникая в клетки, способствует значительному увеличению интенсивности видимого фотосинтеза, вплоть до максимальных значений (около 20 мгCO2/дм 2 /час). Одновременно наблюдается усиление дыхательной функции листа, причем, периоды интенсивного поглощения углекислоты довольно равномерно сменяется фазами, когда происходит выделение значительных количеств CO2 в процессе светового дыхания. Причиной таких «пульсаций», по нашему мнению, является накопление в короткое время в хлоропластах большого количества первичных ассимилянтов в период энергичного возрастания интенсивности фотосинтеза и требуется определенное время для «переработки» и оттока метаболитов. В такие моменты интенсивности фотосинтеза резко снижается и начинает превалировать процесс светового дыхания.

Рис. 4. Влияние марганца на дневной ход фотосинтеза

По мнению некоторых ученых способность хлоропластов быстро увеличивать интенсивность фотосинтеза и также быстро прекращать процесс свидетельствует о высокой физиологической активности фотосинтетического аппарата растений. Что и наблюдается после некорневых подкормок марганцем. Однако активизация хлоропластов со временем снижается и через месяц после обработки растений интенсивность фотосинтеза заметно уменьшается, хотя значительно превосходит этот показатель на контрольном варианте.

Своеобразно выглядит график дневного хода фотосинтеза на варианте с некорневой обработкой растений чая железом (рис. 6).

Статья по теме:   Выделение азотистых веществ - Обмен азотистых веществ при брожении

Рис. 6. Влияние железа на дневной ход фотосинтеза

На протяжении исследований мы сталкивались с тем обстоятельством, что на этом варианте растения чая испытывают угнетение жизнедеятельности, что подтверждается данными, например, характеризующими водный режим [1, 4]. Не являются исключением процессы фотосинтеза и дыхания листьев. Из рис. 6 видно, что до 15 часов фотосинтез протекал вяло, интенсивность его составляла 3 — 5 мг СО2 дм/час, хотя освещенность и температура воздуха в это время были благоприятными. И только после 15 часов происходило повышение интенсивности фотосинтеза и фотодыхания листьев, продолжавшееся до конца светового дня, несмотря на снижение потока фотосинтетически активной радиации. В это время наблюдалось увеличение амплитуды и частоты «пульсации» кривой фотосинтеза, что хорошо прослеживается на графике. Однако суммарная продуктивность фотосинтеза на этом варианте, по-видимому, не могла обеспечить функционирования всех органов из-за недостатка энергетического материала, что и вызывает угнетение растений.

Как известно, ответная реакция растений в условиях стресса не однозначна и варьируется в зависимости от вида растения, его устойчивости к стресс-фактору и применяемых агроприемов [5]. Поэтому нами была поставлена задача выявить изменения интенсивности дыхания, происходящие при некорневых подкормках растений чая микроэлементами. На контрастных вариантах опыта с микроэлементами (обработка марганцем и железом) было проведено определение интенсивности дыхания при благоприятном водном режиме и при устойчивом водном дефиците. Результаты определений приведены в таблице 1.

Таблица 1. Интенсивность дыхания листьев чая при внесении микроэлементов

ПИТАНИЕ ВИНОГРАДНОГО РАСТЕНИЯ

ПИТАНИЕ ВИНОГРАДНОГО РАСТЕНИЯ, процесс поглощения и усвоения виноградным растением питательных веществ. Состоит из ассимиляции и диссимиляции. Интенсивность и направленность этих процессов зависят от возраста и фазы развития растения. Основные органы питания винограда — листья и корни. Ведущая функция листового аппарата — ассимиляция углерода, фотосинтез; корневой системы — снабжение растения водой и ассимиляция элементов минерального питания. Определенную роль в процессе фотосинтеза играют зеленые нелистовые органы — молодые побеги и ягоды. На каждом этапе роста и развития виноградной лозы существует определенная группа листьев, отличающихся наиболее высокой фотосинтетической активностью. В начале вегетации — это нижние листья, к середине лета и во 2-й половине вегетации большая роль в питании виноградной лозы и накоплении сахаров в ягодах приходится на листья средней и верхней зон побега. Наибольшая интенсивность процессов ассимиляции у винограда наблюдается в середине лета. На интенсивность фотосинтеза значит, влияние оказывают экологические факторы и агротехнические приемы. Оптимальная температура для фотосинтеза листьев винограда — 25—28°С. Понижение влажности воздуха ниже 40% приводит к значит, спаду интенсивности фотосинтеза. Усиление света выше 20—30 klx не вызывает реципрокного усиления интенсивности фотосинтеза. Световое насыщение фотосинтеза у винограда достигается при 35—45 klx. С увеличением концентрации С02 от 0,03 до 3% фотосинтез значительно возрастает. Ухудшение водоснабжения снижает уровень овод-ненности ассимилирующих тканей и вызывает депрессию фотосинтеза. Из агротехнич. приемов положительное влияние на интенсивность фотосинтеза оказывает обломка побегов, прореживание листьев, прищипывание зеленых побегов, пасынкование и, особенно, внесение оптимальных доз органических и минеральных удобрений, орошение виноградников. Орошение при 70—80% полной полевой влагоемкости в первые 8—10 дней повышает интенсивность фотосинтеза в 2—4 раза. В засушливые годы при недостатке влаги ассимиляционная деятельность листьев уменьшается даже при оптимальной температуре и хорошем освещении, что приводит к снижению сахаристости ягод и сусла. На интенсивность фотосинтеза подавляюще влияет кольцевание. Виноград характеризуется относительно низким дыхательным коэффициентом. В процессе дыхания винограда образуется значит, количество органических кислот. На интенсивность дыхания и соотношение активности отдельных групп дыхательных ферментов большое влияние оказывают температура, физиологически влажность тканей, влажность почвы и воздуха и др. Важную роль в жизни виноградного растения играет минеральное питание. При минеральном питании макро- и микроудобрениями активизируются процессы синтеза хлорофилла, повышается ассимиляция С02 и транспорт ассимилянтов, усиливается рост ассимиляционной поверхности и ягод.

Условия минерального питания в значительной степени зависят от типа, подтипа и разновидности почвы, ее физических, химических, физико-химических свойств, водного и воздушного режимов. Для эффективного использования питательных веществ существенное значение имеет распространение корней виноградного растения в почве. В зависимости от почвенных условий корневая система винограда может с различной интенсивностью разрастаться вглубь и в стороны, образуя на концах основных корней большое количество мелких питающих корешков, расходящихся в разных направлениях. Корневые разветвления винограда снабжены многочисленными корневыми волосками, главная функция которых — поглощение из почвы питательных элементов и воды. Поглощение минеральных веществ корнями происходит в процессе адсорбционного обмена между почвенным раствором и корневыми выделениями, возникающего вследствие поглотительной способности клеток тканей корешков. При этом решающая роль принадлежит дыханию клеток как основному источнику энергии в поглотительной деятельности корня. Корни виноградного растения поглощают из почвы необходимые для питания минеральные элементы: азот, фосфор, калий, магний, кальций, железо, серу, а также микроэлементы: бор, марганец, цинк, молибден, медь, хлор и некоторые органических вещества, например, гуминовую кислоту в ионодисперсном состоянии. В тканях корней происходят сложные биохимических процессы с превращением поглощенных из почвы неорганич. соединений в органические. Например, поступающие в корни азотистые соединения превращаются с участием органических кетокислот в аминокислоты, которые используются на создание белковых веществ. Часть нитратов и сульфатов, поглощаемых корнями, транспортируется в листья, где на свету восстанавливаются за счет восстановителя, генерируемого в процессе фотосинтеза, и используется для синтеза аминокислот и белков. Формирование молодых побегов и почек, их рост и биологически свойства в значит, степени связаны с биосинтетической активностью корневой системы. Жизнедеятельность корней винограда взаимосвязана с физиологически функциями надземной части растения. Взаимосвязь листового аппарата и корневой системы осуществляется на основе трофических, гормональных и биоэлектрических механизмов. Механизм поглощения ионов солей и механизм поглощения клеткой воды совершенно различны, поэтому непосредственная зависимость между этими двумя процессами отсутствует. Виноградное растение весьма требовательно к содержанию в почве питательных веществ. Произрастая на одном месте десятки лет, оно выносит из почвы большое количество азота, фосфора, калия и др. элементов, идущих на построение тканей растения, образование различных органов — листьев, побегов, почек, корней, и органов плодоношения. Размеры биологически выноса, т.е. количество питательных веществ, которое требуется растениям в период вегетации, значительно колеблются в зависимости от сортовых особенностей, величины урожая, почвенно-климатических условий, уровня агротехники и др. Химический состав виноградной лозы служит показателем биологически реакции на условия питания, следовательно, вынос элементов питания будет в значит, степени меняться под влиянием многих обстоятельств.

Статья по теме:   Адари - виноград

Характер и ритм поступления питательных веществ по отдельным фазам вегетации следующий: интенсивность поступления питательных веществ резко возрастает во время цветения; вторым периодом большого потребления азота, фосфора, калия является время от цветения до созревания урожая; третьим — время от начала созревания до уборки урожая. В этот период особенно много потребляется калия. Динамика изменения содержания макро- и микроэлементов в течение вегетации различна для разных органов. Так, содержание в листьях азота и фосфора уменьшается на протяжении вегетационного периода в 2,5 раза, калия — в 3, 2 раза. Содержание кальция и магния увеличивается до трех раз, железа — до 2,5 раз. При удобрении виноградников необходимо исходить из правильного сочетания питательных элементов с учетом сортовых особенностей, а также руководствоваться данными поступления из почвы питательных элементов (их соотношение в период вегетации меняется). Определение размеров общего биологически выноса дает объективное представление о потребности виноградного растения в элементах питания. Содержание минеральных элементов в листьях винограда или др. тканях определяется в основном методом листовой диагностики. См. также Голодание виноградного растения, Диагностика питания винограда, Подкормка.

Лит.. Колесник Л. В. Винотадарство. — К., 1968; Корнейчук
Д. В., Плакида Е. К. Удобрение виноградников. — 2-е изд. — Москва,
1975; Физиология винограда и основы его возделывания: В 3-х т. / Под
ред. К. Стоева. — София, 1981. — Т. 1; Арутюнян А. С. Удобрение
виноградников. — 2-е изд. — Москва, 1983.

Источники:

http://www.activestudy.info/zavisimost-fotosinteza-ot-uslovij-vodosnabzheniya-i-mineralnogo-pitaniya/
http://science-education.ru/ru/article/view?id=4919
http://sortov.net/info/pitanie-vinogradnogo-rasteniya.html

Ссылка на основную публикацию

Adblock
detector