Корреляция между поступлением элементов питания и сохранением плодоорганов хлопчатника в онтогенезе

В изучении биологии хлопчатника в различных почвенно–климатических зонах хлопкосеяния достигнуты большие успехи. Однако специальных исследований, посвященных биологическим особенностям образования плодовых органов хлопчатника и закономерности их опадения и сохранения, особенно в зависимости от режима питания, недостаточно, а в условиях нижнего течения р. Мургаб – практически отсутствуют. Более того, не выявлено влияние калия на этот процесс в различных агрофонах, с близким залеганием грунтовых вод и высокой концентрацией солей почвенного раствора. Поэтому, на наш взгляд, выявление указанных факторов закономерности плодообразования хлопчатника имеет большое теоретическое и практическое значение.

Еще в 20-е годы Г.С. Зайцев [1], изучив биологию развития хлопчатника, установил определенные закономерности плодообразования. В последующем эти исследования были продолжены Г.Л.Ивановской [3] и другими в основном на обычных агрофонах. А.И.Имамалиев [4] и его последователи детально занимались изучением этой проблемы с различными сортами и режимами питания.

Проведенные нами исследования в 1989 -1995гг. на орошаемых луговых почвах Мургабского оазиса в значительной степени восполняют этот пробел.

В ходе исследований установлено, что калий основной транспортирующий элемент в органах хлопчатника. При его недостаточности хлопчатник теряет свои плодоорганы даже на обильном фоне питания.

В варианте с минеральным - N₂₅₀ P₁₈₀ и органическим фонами (30 т/га навоза), несмотря на насыщение почвы органическими и минеральными формами азота и фосфора, сохранность плодоорганов значительно ниже, чем при оптимальном варианте минерального N₂₅₀ P₁₈₀ K₁₅₀ и органического фонов (N₂₅₀ P₁₈₀ K₁₀₀ + навоз).

Это объясняется тем, что при недостатке калия накапливается избыточное количество основных питательных элементов в аккумулятивных органах хлопчатника, которые не поступают своевременно в генеративные органы и точку роста, что вызывает опадение плодоэлементов. Это подтверждают анализы содержания питательных элементов в различных органах хлопчатника в онтогенезе (табл.1.).

Таблица 1.

Содержание азота, фосфора и калия в различных органах хлопчатника по фазам его развития, % от сухой массы ( среднее за 1989-1991 гг. )
Орган хлопчатника	Фаза развития	Без калия (N250 P180)			С калием (N250 P180 K150)
		Азот	фосфор	калий	азот	фосфор	калий
Листья	при 2-3 настоящих листьях	3,32	1,25	3,43	3,45	1,63	3,92
	цветение	2,18	1,33	2,28	2,73	1,56	3,01
	созревание	1,90	0,63	2,23	2,72	0,78	2,85
Стебель	при 2-3 настоящих листьях	2,32	1,19	3,58	2,45	1,28	3,85
	цветение	1,18	0,64	2,28	1,38	0,72	2,76
	созревание	0,90	0,37	1,94	0,93	0,50	2,01
Корень	при 2-3 настоящих листьях	0,82	0,42	1,87	0,90	0,62	2,05
	цветение	0,56	0,37	1,36	0,85	0,53	1,75
	созревание	0,42	0,21	0,81	0,51	0,25	1,10

 

В условиях нижней части р. Мургаб в период плодообразования хлопчатника часто наблюдается дефицит воды. Рост хлопчатника приостанавливается и происходит сброс молодых репродуктивных органов, особенно при недостатке обменного калия.

Как показали результаты исследований, оптимизация калийного питания способствует более интенсивному поступлению питательных элементов в растения. В период цветения их содержание увеличивается в листьях – в 1,1-1,3 раза, в стеблях и ветвях – 1,1 – 1,2 и в корнях – в 1,3- 1,8 раза (табл.1.).

Среди различных форм калия (необменный, растворимый в кислоте, обменный, водорастворимый, калий в составе органического вещества почвы и калий минеральных удобрений) наиболее подвижны водорастворимый калий и калий в составе минеральных удобрений. Незначительное количество водорастворимого калия в почве не обеспечивает растение необходимым запасом в дни перед поливами, когда пахотный слой почвы иссушается и питательные элементы не поступают в корни хлопчатника. Калий минеральных удобрений во время полива хлопчатника вместе с влагой проникает в подпахотные слои почвы и снабжает хлопчатник в предполивные дни, когда потребление питательных элементов в основном происходит из подпахотных слоев почвы.

В тех вариантах, где норма калийных удобрений превалировало над азотными, отмечалось несколько меньшее опадение завязей по сравнению с вариантами, где преобладал азот.

Изучение влияния уровня плодородия почвы на процесс образования и сохранения урожая показало, что в контроле – без внесения удобрений – количество сохранившихся коробочек с каждым годом уменьшалось. В вариантах с внесением минеральных удобрений наибольшая сохранность полноценных коробочек отмечается у хлопчатника, выращиваемого в навозообороте (30 т/га навоза вносится один раз в три года).

Для отдельных вариантов нами проведены более детальные исследования с целью установления зависимости опадения плодоэлементов от обеспеченности основными элементами питания: жесткий вариант – без удобрений; на фоне азотных и фосфорных удобрений и на фоне азотных, фосфорных и калийных удобрений. Проведенные исследования позволили более точно выявить роль элементов питания в процессе формирования, опадения и сохранения плодоорганов хлопчатника в условиях высокой концентрации солей почвенного раствора.

Так, в основном, потери урожая объясняются опадением бутонов (52,5 – 63,2 %), опадение завязей составило 12,4 – 23,2 % общего количества. Основная масса плодоэлементов (85,0 – 91,0 %) – формируется до 15 августа, а наибольшее опадение бутонов и завязей приходится на период 25 июля–10 августа, и только при избытке элементов питания интенсивное опадение продолжалось до 20 августа.

Данные нашего опыта о последовательности образования плодоэлементов и закономерности раскрытия цветков с небольшими отклонениями согласуются с ранее полученными результатами [2].

Раскрытие цветков, как и появление бутонов, происходит вдоль главного стебля (короткая очередь) в среднем через каждые 2 – 3 дня, а также вдоль симподия (долгая очередь) – через 5–7 дней. При этом на определенных ярусах куста хлопчатника образуются так называемые конусы цветения. При изучении последних нами установлена взаимосвязь между содержанием элементов питания, продолжительностью очередей цветения и сохранением плодоорганов хлопчатника.

Характеризуя формирование плодоорганов, следует отметить, что в среднем на кусте в указанные годы формировалось 22,7 – 39,8 плодовых мест, однако в период онтогенеза 63,1 – 75,8 % их опадает.

Таблица 2.

* / Навоз вносится под пахоту один раз за три года.

Установлено, что жестком варианте, когда количества калия недостаточно, несколько снижается темп цветения и увеличивается продолжительность последовательности цветения. Видимо, из-за нарушения азотного обмена в клетке и аккумулятивного органа в периферийных частях куста плодоэлементы опадают.

Сегодня перед аграрной наукой поставлена задача разработки ресурсоэнергоэкономных, экологически безвредных и экономически оправданных технологий возделывания сельскохозяйственных культур. В связи с этим все более активно развиваются технологии точного (координатного) земледелия [5].

Установленная нами закономерность сохранения плодоорганов хлопчатника позволяет разработать систему дифференцированного применения минеральных удобрений в зависимости от обеспеченности основными элементами питания (рис. 1.)

Наиболее эффективным в условиях орошаемых луговых почв нижней части дельты р. Мургаб следует считать внесение азота в норме 250 кг/га, фосфора – 180 кг/га, калия – 100 кг/га на фоне 30 т/га органических удобрений и 150 кг калия на фоне 250 кг азота и 180 кг фосфора. Установленный режим питания обеспечивает сохранение наибольшего числа коробочек на кусте (табл.3.).

Таблица 3

Влияние калийных удобрений на урожай хлопка-сырца
	Норма минеральных удобрений,			Норма органических удобрений,		Урожай, ц/га
	kg/ga д.в.			t/ga,
	N	P	K	R	1989	1990	1991	Ср.
1	0	0	0	0	21,4	17,2	15,8	18,1
2	0	0	0	30	23,6	19,4	18	20,3
3	250	180	0	0	29,2	28	25,6	27,6
4	250	180	0	30	32,6	34,4	31,5	32,8
5	250	180	50	0	30,4	31,5	28,4	30,1
6	250	180	100	0	30,7	32	33,2	31,9
7	250	180	150	0	32,2	33,4	34	33,2
8	250	180	250	0	33	34,2	35,1	34,1
9	200	150	50	30	31,4	30	27,6	29,6
10	250	180	50	30	33,2	35,1	37	35,1
11	250	180	100	30	35,7	37,9	38	37,2
12	250	180	150	30	36,5	38,2	39,8	38,1

 

Ниже приводим результаты математической обработки урожайных данных:

Модель МНК, использованы наблюдения 1-12

Зависимая переменная: Y1989

 

 

Сумма кв. остатков	2,974671		Ст. ошибка модели	0,704115
R-квадрат	0,986202		Испр. R-квадрат	0,974703
F(5, 6)	85,76725		Р-значение (F)	0,000017

 

Для 95% доверительных интервалов, t(6, 0,025) = 2,447

 

Набл.	Y1989	Предсказание	Ст. ошибка	95% доверительный интервал
1	21,4000	20,7152	0,890485	(18,5363, 22,8942)
2	23,6000	24,2848	0,890485	(22,1058, 26,4637)
3	29,2000	28,9339	0,865016	(26,8173, 31,0505)
4	32,6000	32,5034	0,871352	(30,3713, 34,6355)
5	30,4000	30,3380	0,795092	(28,3924, 32,2835)
6	30,7000	31,4613	0,809246	(29,4812, 33,4415)
7	32,2000	32,3040	0,808374	(30,3260, 34,2821)
8	33,0000	33,1475	0,981503	(30,7459, 35,5492)
9	31,4000	31,4000	0,995770	(28,9634, 33,8366)
10	33,2000	33,9075	0,784915	(31,9868, 35,8281)
11	35,7000	35,0308	0,801716	(33,0691, 36,9926)
12	36,5000	35,8735	0,822386	(33,8612, 37,8858)

 

Ниже приводим результаты

 

 МНК, использованы наблюдения 1-12

Зависимая переменная: Y1990

 

	Коэффициент	Ст. ошибка	t-статистика	P-значение
Const	16,014	0,768058	20,8500	<0,00001	***
N	0,411298	0,131221	3,1344	0,02021	**
P	-0,49946	0,182298	-2,7398	0,03374	**
K	0,0466107	0,0127684	3,6505	0,01070	**
R	0,152398	0,0208542	7,3078	0,00033	***
K2	-0,000102859	5,23811e-05	-1,9637	0,09720	*

 

Сумма кв. остатков	5,904731		Ст. ошибка модели	0,992029
R-квадрат	0,987699		Испр. R-квадрат	0,977449
F(5, 6)	96,35482		Р-значение (F)	0,000012

 

Для 95% доверительных интервалов, t(6, 0,025) = 2,447

 

Набл.	Y1990	Предсказание	Ст. ошибка	95% доверительный интервал
1	17,2000	16,0140	1,25461	(12,9441, 19,0839)
2	19,4000	20,5860	1,25461	(17,5161, 23,6559)
3	28,0000	28,9358	1,21872	(25,9537, 31,9179)
4	34,4000	33,5077	1,22765	(30,5038, 36,5117)
5	31,5000	31,0092	1,12021	(28,2681, 33,7502)
6	32,0000	32,5683	1,14015	(29,7784, 35,3581)
7	33,4000	33,6130	1,13892	(30,8262, 36,3999)
8	34,2000	34,1597	1,38284	(30,7761, 37,5434)
9	30,0000	30,0000	1,40294	(26,5671, 33,4329)
10	35,1000	35,5811	1,10587	(32,8751, 38,2871)
11	37,9000	37,1402	1,12954	(34,3763, 39,9041)
12	38,2000	38,1850	1,15866	(35,3499, 41,0201)

 

Выводы

В низовьях р. Мургаб обеспечение оптимального режима калийного питания на высоком агрофоне создает возможность более полного использования потенциальных возможностей возделываемого сорта хлопчатника.

Интенсивность поступления питательных элементов в растение зависит от условий оптимального калийного питания. В период цветения – плодообразования их содержание при внесении калия 150 кг/га д.в. увеличилось в листьях в 1,1 – 1,3 раза, стеблях и ветвях – 1,1 – 1,2 раза и корнях – 1,3-1,8 раза.

Основная потеря урожая в зависимости от уровня минерального питания. происходит за счет опадения бутонов, на долю которых приходилось от 52,5 до 63,2 %, опадение завязей составило 12,4 – 23,2 % общего количества.

Усиление органо-минерального фона питания и увеличении нормы калия от 50 – 100 кг/га повышают урожай на 4,0-5,0 ц/га. Дальнейшее повышение уровня калия до 150 кг/га считается экономически невыгодным.

 

Литература:

1.    Зайцев Г.С. Цветение, плодообразование и раскрытие коробочек у хлопчатника // Тр. Туркестанской селекционной станции, 1924. Вып. 1.

2.    Зайцев Г.С. Избр. соч. – М., 1963.

3.    Ивановская Г. Л. К вопросу об опадении плодовых органов к американского хлопчатника // Труды института физиологии растений им. К.А.Тимирязева, 1946. Т.4. Вып.1.

4.    Имамалиев А.И., Пак В.М. Плодоношение хлопчатника // Науч. Труды ВАСХНИЛ. – М.: Колос, 1977.

5.    А. Артемьев и др. Дифференцированное применение минеральных удобрений в системе точного земледелия // Главный агроном.-2007.-№2.-С.7-9.