Оптические характеристики листьев яровой пшеницы при дефиците азота и воды

  • Е. В. Канаш, доктор биологических наук Агрофизический научно-исследовательский институт
  • В. П. Якушев, академик РАН Агрофизический научно-исследовательский институт
  • Ю. А. Осипов Агрофизический научно-исследовательский институт
  • Д. В. Русаков, кандидат сельскохозяйственных наук Агрофизический научно-исследовательский институт
  • С. Ю. Блохина, кандидат биологических наук Агрофизический научно-исследовательский институт
  • А. В. Кравцова, аспирант Агрофизический научно-исследовательский институт

Аннотация

Недоиспользование средств дистанционного зондирования существенно ограничивает возможности технологий точного земледелия. Дефицит воды и неравномерное ее распределение по полю может исказить результаты дистанционной оценки потребности растений в удобрении. В связи с этим целью данной работы было изучить специфические и неспецифические изменения оптических характеристик растений при дефиците азота и воды. Работа выполнена в контролируемых условиях, чтобы исключить воздействие на растения других неблагоприятных факторов среды. Растения пшеницы (Triticum aestivum L.) сорта Красноуфимская 100 выращивали в сосудах емкостью 5 л, наполненных дерново-подзолистой почвой. Удобрения вносили перед посевом, создавая оптимальный и дефицитный уровень азотного питания. Влажность почвы при создании засухи поддерживали равной 30 % и 50 % ППВ, в контроле – 80 % ППВ. Спектральные характеристики отраженной от поверхности листьев радиации регистрировали с помощью спектрометра HR2000 (Ocean Optics, США). Показано, что спектральные характеристики отраженной от поверхности листьев радиации (360-1000 нм) при дефиците азота и умеренной почвенной засухе имеют ряд особенностей. Сила факторного влияния (η2) на индекс хлорофилла была равна 20 % и 4 % при дефиците азота и воды. Наибольшее влияние умеренная засуха оказала на индекс воды (η2=55 %) и рассеяния света, обусловленное изменением структуры листа (η2=28 %). Эти параметры при низком уровне азотного питания не менялись или изменились незначительно (η2=2). Можно сделать вывод, что база данных для мониторинга посевов в системах точного земледелия должна содержать набор оптических критериев, позволяющих оценить неспецифические и специфические изменения оптических характеристик посева при воздействии различных стрессоров.

Литература

1. Alishah O. and Ahmadikhah A. The effects of drought stress on improved cotton varieties in Golesatn Province of Iran // International Journal of Plant Production. - 2009. – 3 (1). - 17-26.
2. Drozdova I.S., Pustovoitova T.N., Dzhibladze T.G., Barabanshchikova N.S., Zhdanova N.E., Maevskaya S.N., Bukhov N.G. Endogenous control of photosynthetic activity during progressive drought: influence of final products of photosynthesis // Russian Journal of Plant Physiology. - 2004. – 51. - 668-675.
3. Kanash E.V., Osipov Y.A. Optical signals of oxidative stress in crops physiological state diagnostics // Precision agriculture. Wageningen, Netherlands. - 2009. - P. 81-89.
4. Kanash E.V., Panova G.G., Blokhina S.Y. Optical criteria for assessment adaptogenic characteristics of biologically active preparations // Acta Horticulturae. - 2013. – 1009. - 37-45.
5. Lizana C., Wentworth M., Martinez J.P., Villegas D., Meneses R., Murechie E.H., Pastenes C., Lercari B., Vernieri P., Horton P., Pinto M. Differential Adaptation of Two Varieties of Common Bean to Abiotic Stress. I. Effects of Drought on Yield and Photosynthesis // Journal of Experimental Botany. - 2006. – 57. - 685-697.
6. Merzlyak M.N., Gitelson A.A., Chvkunova O.V., Solovchenko A.E., Pogosyan S.I. Application of reflectance spectroscopy for analysis of higher plants pigments // Russian Journal of Plant Physiology. - 2003. – 50. - 704-710.
7. Nikolaeva M.K., Maevskaya S.N., Shugaev A.G., Bukhov N.G. Effect of drought on chlorophyll content and antioxidant enzyme activities in leaves of three wheat cultivars varying in productivity // Russian Journal of Plant Physiology. - 2010. – 57. - 87-95.
8. Prasad B., Carver B.F., Stone M.L., Babar M.A., Raun W.R., Klatt A.R. Potential Use of Spectral Reflectance Indices as a Selection Tool for Grain Yield in Winter Wheat under Great Plains Conditions // Crop science. - 2007. – 47. - 1426-1440.
9. Peñuelas J., Barret F., Fitella I. Semi-empirical indices to assess carotenoids/chlorophyll a ratio from leaf spectral reflectance // Photosynthetica. - 1995. - V. 31 (2). - P. 221-230.
10. Quartacci M.F., Pinzino C., Sgherri C.L.M., Navarri-Izzo F. Lipid Composition and Protein Dynamics in Thylakoids of Two Wheat Cultivars Differently Sensitive to Drought // Plant Physiology. 1995. 108. 191-197. 10.
11. Srivalli B., Sharma G., Khanna-Chopra R. Antioxidant Defense System in an Upland Rice Cultivar Subjected to Increasing Intensity of Water Stress Following by Recovery // Physiologia Plantarum. 2003. 119. 508-512.
Опубликован
29-03-2024
Как цитировать
КАНАШ, Е. В. и др. Оптические характеристики листьев яровой пшеницы при дефиците азота и воды. Вестник российской сельскохозяйственной науки, [S.l.], n. 4, p. 9-12, янв. 1970. ISSN 2500-2082. Доступно на: <http://www.vestnik-rsn.ru/vrsn/article/view/35>. Дата доступа: 29 март 2024
Раздел
К 85-ЛЕТИЮ АГРОФИЗИЧЕСКОГО НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ИНСТИТУТА