эксклюзив
В настоящее время деятельность человека вызывает сильное загрязнение атмосферы, в результате чего снижается эффективная солнечная радиация, достигающая поверхности Земли, что становится ограничивающим фактором для пшеницы – важнейшей мировой культуры. Как защитить пшеницу от полегания в сценарии «сумерки», которые могут быть вызваны и дождями, выяснили китайские исследователи.
Команда ученых из Шаньдунского сельскохозяйственного университета (Национальная ключевая лаборатория улучшения пшеницы и Агрономический колледж) рассмотрела проблему полегания пшеницы, вызванной дефицитом солнечного света и опубликовала результаты в журнале Agronomy 2023 на портале MDPI: «Пшеница является основной продовольственной культурой во всем мире: более трети населения планеты зависит от пшеницы как основного источника пищи. В связи с наблюдающимся снижением эффективности солнечной радиации возникают определенные опасения.
Свет имеет решающее значение для роста сельскохозяйственных культур, а недостаточная интенсивность освещения влияет на урожайность и компоненты урожая. Затенение изменяет внутреннюю структуру стеблей, что приводит к уменьшению наполненности и толщины стеблей, увеличению высоты растений и снижению механической прочности стеблей, что легко провоцирует полегание.
Проблема полегания пшеницы и ее негативные последствия хорошо известны. Так, в ряде исследований показано, что опыты с затенением привели к снижению скорости образований колосков, к абортивности зерна и меньшему количестве зерен в колосе, ухудшению налива, питательности и массы зерна.
С другой стороны, хорошо известен и кремний — макроэлемент, который широко встречается в однодольных и двудольных растениях. Хотя он не считается первым важным питательным веществом для растений, для однодольных (таких как рис и пшеница) роль кремния высока в качестве повышения устойчивости к абиотическим и биотическим стрессам.
Применение кремния может упрочить стебель за счет увеличения толщины стенок вторичных клеток и количества вторичных клеток, наращивания активности ферментов биосинтеза лигнина и собственно накопления лигнина.
Более того, кремний может полимеризоваться с лигнином, образуя более стабильную структуру, значительно повышая устойчивость стеблей, этот макроэлемент способствует лучшей фотосинтетической способности листьев, увеличении накопления сухого вещества в стеблях и листьях и облегчении перенос сухого вещества в семена, что повышает урожайность (количество колосков и зерен, а также массы зерна в посевах).
Поэтому были проведены эксперименты в условиях недостаточного освещения с целью выяснить, поможет ли экзогенный кремний помочь пшенице противостоять неблагоприятным воздействиям и полеганию.
В этом исследовании взяли два сорта озимой пшеницы со значительными различиями в устойчивости к полеганию, затем смоделировали стресс при слабом освещении посредством искусственного затенения и проанализировали результаты.
Эксперимент проводился в 2020–2021 гг. на экспериментальной станции Шаньдунского сельскохозяйственного университета, город Тайань, провинция Шаньдун, когда сорта пшеницы Шаннунг16 (SN16), восприимчивый к полеганию, и устойчивый к полеганию сорт пшеницы Шаннонг23 (SN23) высевались после предшественника кукурузы. Когда первое междоузлие стебля пшеницы поднялось от земли примерно на 1,5–2 см, построили затеняющий навес с черной сеткой с пропусканием 50%. Навес располагался на высоте 1,8 м от земли, чтобы обеспечить нормальную вентиляцию полога пшеницы. Контроль – участки без навеса. Далее пшеницу под затенением опрыскивали удобрением с кремнием (400 мг/л) и адъювантом в течение трех дней после пяти вечера на высоте 20 см над самой высокой точкой растения. В контроле – опрыскивание водой.
Распыление кремния увеличило накопление этого макроэлемента кремния в стебле, что привело к большему диаметру стебля и его толщине, а также содержанию лигнина — тем самым значительно увеличивая диаметр стебля, толщину стенок и содержание лигнина. Напомним, что лигнин –важный компонент клеточной стенки, на его долю приходится 30% органического углерода растений, и он играет жизненно важную роль в жесткости растений и устойчивости к полеганию, его перекрестное связывание с другими углеводами дополнительно повышает прочность клеточной стенки. Распыление кремния также значительно увеличило количество колосков пшеницы, количество зерен на колос и вес 1000 зерен.
Исследование полезно для понимания стратегий реагирования на дождливую и пасмурную погоду, если она приходится на критический период роста и развития пшеницы. Распыление кремниевых удобрений — эффективный, экономичный и удобный метод защитить урожай».
По статье группы авторов (Юнлан Чанг, Хайсин Цуй, Юаньюань Ван, Чуньхуэй Ли, Цзяю Ван, Мин Джин, Юнли Ло, Юн Ли, Чжэньлинь Ван), опубликованной на портале www.mdpi.com.
Фото: Дмитрий Лукьянов, AgroXXI.ru.
