vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2024-4-59-67vir-nw-2112Research ArticleИЗУЧЕНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ РАСТЕНИЙSTUDYING AND UTILIZATION OF PLANT GENETIC RESOURCESВлияние норм высева семян пропашных сельскохозяйственных культур на квантовый выход фотосинтезаInfluence of seeding rates on the quantum yield of photosynthesis for some field cropshttps://orcid.org/0009-0006-4584-0048ПанченкоК. С.PanchenkoK. S.

Ксения Сергеевна Панченко - преподаватель, аспирант.

656049 Барнаул, пр. Ленина, 61

Kseniya S. Panchenko - Lecturer, Postgraduate Student..

61 Lenina Ave., Barnaul 656049

kseniya.potapova.00@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8657-3226ОвчароваН. В.OvcharovaN. V.

Наталья Владимировна Овчарова - кандидат биологических наук, доцент.

656049 Барнаул, пр. Ленина, 61

Natalia V. Ovcharova - Cand. Sci. (Biology), Associate Professor.

61 Lenina Ave., Barnaul 656049

ovcharova_n_w@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5171-3965СоколоваЛ. В.SokolovaL. V.

Людмила Валерьевна Соколова - кандидат сельскохозяйственных наук, доцент.

656049 Барнаул, пр. Ленина, 61

liudmila V. Sokolova - Cand. Sci. (Agriculture), Associate Professor.

61 Lenina Ave., Barnaul 656049

l.v.sokol@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7102-2675СилантьеваМ. М.SilantyevaM. M.

Марина Михайловна Силантьева - доктор биологических наук, профессор, заведующая кафедрой.

656049 Барнаул, ул. Ленина, 61

Marina M. Silantyeva - Dr. Sci. (Biology), Professor, Head of a Department.

61 Lenina Ave., Barnaul 656049

msilan@mail.ruАлтайский государственный университетРоссияAltai State UniversityRussian Federation20240801202518545967Copyright © Панченко К.С., Овчарова Н.В., Соколова Л.В., Силантьева М.М., 20252025Панченко К.С., Овчарова Н.В., Соколова Л.В., Силантьева М.М.Panchenko K.S., Ovcharova N.V., Sokolova L.V., Silantyeva M.M.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://elpub.vir.nw.ru/jour/article/view/2112Актуальность

Актуальность. Фотосинтез является одним из важнейших физиологических процессов растений, который напрямую влияет на продуктивность агроценозов. Создание условий для максимального поглощения и преобразования солнечной энергии сельскохозяйственными культурами может являться средством повышения урожайности. Исследование направлено на изучение продукционных процессов и стрессоустойчивости некоторых видов культурных растений с целью оптимизации технологии их возделывания.

Материалы и методы

Материалы и методы. Работа выполнялась в степной и лесостепной зоне Алтайского края. Схема опыта предусматривала изучение показателя квантового выхода фотосинтеза в качестве метода оценки различных норм высева в посевах подсолнечника на семена (‘Пионер ЛЕ 10’) и кукурузы, выращиваемой на силос (‘Клифтон’). Для подсолнечника она составляла 35 тыс. шт./га, 45 тыс. шт./га, 55 тыс. шт./га; для кукурузы – 40 тыс. шт./га, 50 тыс. шт./га, 60 тыс. шт./га. Состояние фотосинтетического аппарата растений оценивалось с помощью флуориметра JUNIOR-PAM (Walz, Германия) в основные фазы развития.

Результаты

Результаты. Квантовый выход фотосинтеза за вегетационный период в посевах подсолнечника в зависимости от нормы высева был самым высоким во время цветения и созревания урожая (до 0,81 отн. ед.). Наибольшие значения квантового выхода фотосинтеза на поле кукурузы зарегистрированы в фазу 2-го листа и 6–8 листьев (0,63 и 0,64 отн. ед. соответственно).

Заключение

Заключение. Наиболее эффективное развитие растений подсолнечника, характеризующееся высоким квантовым выходом фотосинтеза и высокой продуктивностью, проходило при норме высева семян 45 тыс. шт./га. Самый высокий сбор кукурузы на силос (15,6 ц/га) отмечен в благоприятных для этого условиях в варианте с нормой высева 50 тыс. шт./га. Коэффициент корреляции между квантовым выходом фотосинтеза и урожайностью культур составил 0,7–0,8, что подтверждает зависимость между признаками и позволяет определить оптимальную структуру посева.

Background

Background. Photosynthesis is one of the most important physiological processes in plants, affecting the productivity of agrocenoses. Creating conditions for crops to absorb and convert solar energy as effectively as possible can be a means of increasing their yields. The objective was to study the production processes and stress resistance of some crop species in order to optimize their cultivation technology.

Materials and methods

Materials and methods. The work was carried out in the steppe and forest-steppe zone of Altai Territory. The scheme of the experiment was conducive to studying the quantum yield of photosynthesis as a method for assessing various seeding rates in the fields of sunflower grown for seeds (‘Pioneer LE 10’) and maize grown for silage (‘Clifton’). For sunflower, the rates were 35,000, 45,000, and 55,000 seeds/ha; for maize, 40,000, 50,000, and 60,000 seeds/ha. The state of the photosynthetic apparatus in plants was analyzed using the JUNIOR-PAM fluorometer (Walz, Germany) in the main phases of plant development. results. The quantum yield of photosynthesis over the growing season of sunflower, depending on the seeding rate, was the highest during flowering and ripening (up to 0.81 relative units). The highest values of the quantum yield of photosynthesis for maize were recorded in the phases of the 2nd leaf and 6–8 leaves (0.63 and 0.64 relative units, respectively).

Conclusion

Conclusion. The most effective development of sunflower plants, characterized by a high quantum yield of photosynthesis and high productivity, was observed at the seeding rate of 45,000 seeds/ha. The highest maize harvest for silage (1.56 t/ha) was registered under conditions favorable for this indicator at the rate of 50,000 seeds/ha. The correlation coefficient between the quantum yield of photosynthesis and crop yield was 0.7–0.8, which confirmed the dependence between those indicators and made it possible to determine the optimal sowing structure.

флуориметрияурожайностьподсолнечниккукурузапродуктивностьfluorometryyieldsunflowermaizeproductivityработа выполнена за счет средств федерального бюджета в рамках государственного задания Минсельхоза России (номер госрегистрации темы – 1023032000002-5-4.1.1); программы развития Алтайского государственного университета «Приоритет–2030»the research was funded from the federal budget within the framework of the state task assigned by the Ministry of Agriculture of the Russian Federation (State Registration No. of the topic is 1023032000002-5-4.1.1), and the Priority‒2030 development program of Altai State UniversityReferencesЧепелев Г.П., Михайлова М.П. Влияние структуры посева и нормы высева семян на формирование урожайности сои сорта Китросса. Земледелие. 2020;(4):22-25. DOI: 10.24411/0044-3913-2020-10406Chepelev G.P., Mikhailova M.P. Influence of crop structure and seeding rate on the yield formation of soybean Kitrossa. Zemledelie = Crop Farming. 2020;(4):22-25. [in Russian] DOI: 10.24411/0044-3913-2020-10406Conley S.P., Santini J.B. Crop management practices in Indiana soybean production systems. In: Integrated Crop Management Conference. Ames, IA: Iowa State University; 2006. p.27-37.Conley S.P., Santini J.B. Crop management practices in Indiana soybean production systems. In: Integrated Crop Management Conference. Ames, IA: Iowa State University; 2006. p.27-37.Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). 6-е изд. Москва: Альянс; 2011.Dospekhov B.A. Methodology of field trial (with fundamentals of statistical processing of research results) (Metodika polevogo opyta [s osnovami statisticheskoy obrabotki rezultatov issledovaniy]). 6th ed. Moscow: Alyans; 2011. [in Russian]Мониторинг плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения Алтайского края. Справочник / сост. Н.С. Халин, И.В. Назарова, С.А. Симакова, Л.В. Дымова, Е.А. Мариненко. Барнаул: Параграф; 2018. URL: http://agrohim22.ru/images/stories/agrohim_sprav_2019.pdf [дата обращения: 26.03.2024].Khalin N.S., Nazarova I.V., Simakova S.A., Dymova L.V., Marinenko E.A. (comp.). Monitoring soil fertility in agricultural lands of Altai Territory. Handbook (Monitoring plodorodiya pochv zemel selskokhozyaystvennogo naznacheniya Altayskogo kraya. Spravochnik). Barnaul: Paragraf; 2018. [in Russian] URL: http://agrohim22.ru/images/stories/agrohim_sprav_2019.pdf [дата обращения: 26.03.2024].Экологический мониторинг в районах угледобычи / под ред. А.Н. Куприянова. Новосибирск: Гео; 2017. URL: http://kuzbs.ru/images/stories/pdf/izdania/ekologicheskiy_monitoring.pdf [дата обращения: 27.03.2024].Kupriyanov A.N. (ed.). Environmental monitoring in coal mining areas (Ekologicheskiy monitoring v rayonakh ugle dobychi). Novosibirsk: Geo; 2017. [in Russian] URL: http://kuzbs.ru/images/stories/pdf/izdania/ekologicheskiy_monitoring.pdf [дата обращения: 27.03.2024].Лысенко В.С., Вардуни Т.В., Сойер В.Г., Краснов В.П. Флуоресценция хлорофилла растений как показатель экологического стресса: теоретические основы применения метода. Фундаментальные исследования. 2013;(4-1):112-120.Lysenko V.S., Varduni T.V., Soier V.G., Krasnov V.P. Plant chlorophyll fluorescence as an environmental stress characteristic: a theoretical basis of the method application. Fundamental Research. 2013;(4-1):112-120. [in Russian]Мамедова Р.Н. Исследование параметров флуоресценции хлорофилла и флуктуирующей асимметрии листьев древесного растения – Quercus castanefolia С.А. Меу. в условиях города Баку, Азербайджан. Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Химия. Биология. Экология. 2020;20(2):207-211. DOI: 10.18500/1816-9775-2020-20-2-207-211Mamedova R.N. Investigation of chlorophyll fluorescence parameters and fluctuating asymmetry of leaves of woody plant – Quercus castanefolia С.А. Меу. in the city of Baku, Azerbaijan. Izvestiya of Saratov University. Chemistry. Biology. Ecology. 2020;20(2):207-211. [in Russian] DOI: 10.18500/1816-9775-2020-20-2-207-211Мамонов С.Н., Синеговская В.Т., Рафальский С.В. Квантовый выход фотосинтеза и урожайность яровой пшеницы при разных нормах высева семян. Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2013;1(99):15-17.Mamonov S.N., Sinegovskaya V.T., Rafalskiy S.V. Quantum yield of photosynthesis and spring wheat yielding capacity with various seeding rates. Bulletin of Altai State Agricultural University. 2013;1(99):15-17. [in Russian]Ничипорович А.А., Кузьмин З.Е., Полозова Л.Я. Методические указания по учету и контролю важнейших показателей процессов фотосинтетической деятельности растений в посевах. Москва: ВАСХНИЛ; 1969.Nichiporovich A.A., Kuzmin Z.E., Polozova L.Ya. Guidelines for recording and monitoring the most important indicators of photosynthetic activity processes in cultivated plants (Metodicheskiye ukazaniya po uchetu i kontrolyu vazhneyshikh pokazateley protsessov fotosinteticheskoy deyatelnosti rasteniy v posevakh). Moscow: VASKhNIL; 1969. [in Russian]Ninanayake A.D. Use of chlorophyll fluorescence parameters to assess drought tolerance of coconut varieties. Cocos. 2007;18:77-105. DOI: 10.4038/cocos.v18i0.991Ninanayake A.D. Use of chlorophyll fluorescence parameters to assess drought tolerance of coconut varieties. Cocos. 2007;18:77-105. DOI: 10.4038/cocos.v18i0.991Овчарова Н.В., Силантьева М.М., Беляев В.И., Гулянов Ю.А., Соколова Л.В., Плуталова Т.Г. и др. Применение методов и подходов биологизации земледелия для оценки плодородия почвы и потенциальной урожайности в условиях степной и лесостепной зон Алтайского края. Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2023a;9(227):5-13. DOI: 10.53083/1996-4277-2023-227-9-5-13Ovcharova N.V., Silanteva M.M., Belyaev V.I., Gulyanov Yu.A., Sokolova L.V., Plutalova T.G. et al. Application of methods and approaches of farming biologization for evaluation of soil fertility and potential yield under the conditions of steppe and forest-steppe zones of the Altai Region. Bulletin of Altai State Agricultural University. 2023a;9(227):5-13. [in Russian] DOI: 10.53083/1996-4277-2023-227-9-5-13Ovcharova N.V., Silantieva M.M., Belyaev V.I., Gulyanov Yu.A., Sokolova L.V., Plutalova T.G. et al. Identification of fertility zones and assessment of potential crop yield based on biological farming approaches. Acta Biologica Sibirica. 2023b;9:1083-1107. DOI: 10.5281/zenodo.10255212Ovcharova N.V., Silantieva M.M., Belyaev V.I., Gulyanov Yu.A., Sokolova L.V., Plutalova T.G. et al. Identification of fertility zones and assessment of potential crop yield based on biological farming approaches. Acta Biologica Sibirica. 2023b;9:1083-1107. DOI: 10.5281/zenodo.10255212Пестунов И.А., Овчарова Н.В., Калашников Р.А., Беляев В.И., Радчиков А.Н., Рогозная А.О. Оценка полевой всхожести подсолнечника и обнаружение сорняков по RGB-изображениям сверхвысокого разрешения с использованием глубокого обучения для разных агротехник (классическая плоскорезная обработка и система «No-Till»). В кн.: Обработка пространственных данных в задачах мониторинга природных и антропогенных процессов (SDM-2023): Сборник трудов всероссийской конференции с международным участием (22–25 августа 2023 г., г. Бердск). Новосибирск: Федеральный исследовательский центр информационных и вычислительных технологий; 2023. С.327-335. DOI: 10.25743/sdm.2023.68.44.055Pestunov I.A., Ovcharova N.V., Kalashnikov R.A., Belyaev V.I., Radchikov A.N., Rogoznaya A.O. Evaluation of sunflower field germination and detection of weeds by ultra-highresolution RGB images using deep learning for different agricultural techniques (classical flat-cutting processing and “no-till” system). In: Spatial Data Processing in the Tasks of Monitoring Natural and Anthropogenic Processes (SDM-2023): Proceedings of the All-Russian Conference with International Participation (August 22–25, 2023, Berdsk) (Obrabotka prostranstvennykh dannykh v zadachakh monitoringa prirodnykh i antropogennykh protsessov [SDM-2023]: Sbornik trudov vserossiyskoy konferentsii s mezhdunarodnym uchastiyem [22–25 avgusta 2023 g., g. Berdsk]). Novosibirsk: Federal Research Center for Information and Computational Technologies; 2023. p.327-335. [in Russian] DOI: 10.25743/sdm.2023.68.44.055Schreiber U. Pulse-amplitude-modulation (PAM) fluorometry and saturation pulse method: an overview. In: G.C. Papageorgiou, Govindjee (eds). Chlorophyll a Fluorescence. Advances in Photosynthesis and Respiration. Vol. 19. Dordrecht: Springer; 2004. p.279-319. DOI: 10.1007/978-1-4020-3218-9_11Schreiber U. Pulse-amplitude-modulation (PAM) fluorometry and saturation pulse method: an overview. In: G.C. Papageorgiou, Govindjee (eds). Chlorophyll a Fluorescence. Advances in Photosynthesis and Respiration. Vol. 19. Dordrecht: Springer; 2004. p.279-319. DOI: 10.1007/978-1-4020-3218-9_11Землянская Ю.Е., Синеговская В.Т. Посевы новых сортов и сортообразцов сои как фотосинтезирующие системы. В кн.: Пути воспроизводства плодородия почв и повышения урожайности сельскохозяйственных культур в Приамурье: сборник научных трудов. Выпуск 10. Благовещенск: Дальневосточный государственный аграрный университет; 2005. С.132-137.Zemlyanskaya Yu.E., Sinegovskaya V.T. Plantings of new cultivars and varietal samples of soybean as photosynthetic systems (Posevy novykh sortov i sortoobraztsov soi kak fotosinteziruyushchiye sistemy). In: Ways of Reproducing Soil Fertility and Increasing Crop Yields in the Amur Region: a Collection of Scientific Papers. Issue 10 (Puti vosproizvodstva plodorodiya pochv i povysheniya urozhaynosti selskokhozyaystvennykh kultur v Priamurye: sbornik nauchnykh trudov. Vypusk 10). Blagoveshchensk: Far Eastern State Agrarian University; 2005. p.132-127. [in Russian]

The authors declare that there are no conflicts of interest present.