Федеральное государственное бюджетное научное учреждение
«Всероссийский научно-исследовательский институт
цветоводства и субтропических культур»
(ФГБНУ ВНИИЦиСК)

   (862) 296-40-21
  (862) 246-80-16
УДК 631.8:633.72:581.1(470.62+262.5)
 
Великий А. В.
 
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение
«Всероссийский научно-исследовательский институт цветоводства и субтропических культур»,
г. Сочи, Россия, e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
 
Изучено влияние почвенного внесения кристаллической серы и сульфата магния на фотосинтетическую активность растений чая на черноморском побережье Краснодарского края. Установлено, что экспозиция в 2 минуты для листьев чая, гораздо информативнее и лучше отражает всю картину изменений. Обнаружена прямая зависимость индекса жизнеспособности и фотосинтетической активности. Отмечено влияние мезоэлементов на флуоресценцию хлорофилла, как у зрелых листьев, так и у 3-листной флеши. Показано, что применение этих элементов помогает растениям адаптироваться к неблагоприятных погодным условиям.
 
Ключевые слова: чай, флуоресценция, медленная индукция хлорофилла, индекс жизнеспособности, фотосинтетическая активность.
Одним из общепринятых индикаторов состояния жизнедеятельности является эффективность первичных процессов фотосинтеза. Значение этого показателя определяется как важностью фотосинтетической функции в жизни растений, так и высокой чувствительностью фотосинтетического аппарата к изменениям факторов среды [5, 13, 14, 15, 16]. Нарушения в первичных процессах фотосинтеза непосредственно отражаются на изменениях флуоресценции хлорофилла а и появляются задолго до видимых нарушений физиологического состояния растений. Флуоресценция хлорофилла является наиболее быстрым, удобным и информативным среди других экспериментальных методов [9].
Процесс фотосинтеза заключается в преобразовании энергии света в энергию химических связей, который осуществляется в хлоропластах [14]. Энергия поглощенных ими квантов света расходуется тремя путями: 1- используется в синтезе углеводов (фотохимическая работа), 2 - преобразуется в тепло и 3 - избыток переизлучается в виде флуоресценции [6]. Флуоресценция является неизменным спутником фотосинтеза, и ее уровень зависит от интенсивности фотохимических процессов в обратной пропорции - чем меньше фотохимическая работа, тем выше флуоресценция [6].
В последние годы собрана и обобщена библиография по применению этого метода с целью выяснения влияния различных факторов на фотосинтетический аппарат и физиологическое состояние растений [5]. В число этих факторов входят низкие и высокие температуры, засуха, гербициды, химическое загрязнение окружающей среды, вирусные и грибковые инфекции, минеральное питание.
Как показали многочисленные исследования, длительное применение минеральных удобрений на чайных плантациях влажных субтропиков России привело к трансформации почвы (на фоне увеличения почвенной кислотности), к росту подвижности ряда элементов (Ca, Mg, Mn, Fe, Al, Cu, Zn), снижению их содержания в почве и соответствующему существенному изменению соотношения этих катионов в почвенно-поглощающем комплексе [1, 4, 8, 11, 12]. При этом большинство этих элементов являются компонентами ферментных систем, пигментов и других биологически активных структур и поэтому играют особую роль в жизнедеятельности любых растений, в том числе и чая. Сера по своему физиологическому значению находится в одном ряду с азотом, фосфором и калием. Она входит в состав белков, участвует в образовании большинства ферментов, растительных масел, играет важную роль в окислительно-восстановительных реакциях [2]. Другие же элементы, в частности Mg, являются не только важными элементами питания растений чая, но и компонентами почвы, определяющими её кислотно-основные свойства и соответственно её чаепригодность [3, 10]. Данное исследование посвящено определению функционального состояния фотосинтетического аппарата растений чая по параметрам медленной индукции флуоресценции хлорофилла на фоне применения мезоудобрений на черноморском побережье России.
Исследования проводились на базе полевого опыта с мезоудобрениями (S, Mg) на чайной плантации сорта Колхида, 1983 года посадки, заложенного в 2003 году. Схема опыта представлена следующими вариантами (кг д.в./га):
1) контроль – N240P70K90;
2) сульфат магния – Mg60;
3) кристаллическая сера - S1000; Размер опытных делянок - 10 м2.
Повторность 3-х кратная. Ежегодно микроудобрения вносились в почву на фоне макроудобрений в весенний период.
Отбор зрелых листьев был проведен в течение ряда лет с период вегетации растений чая (март-ноябрь). Измерения проводили на зрелых листьях чая с. Колхида (первый лист после рыбьего, на приросте текущего года), предварительно адаптированных к темноте. Также были проведены измерения на молодых листьях (на 3 листе 3-листной флеши). Материал собирали за несколько часов до начала опытов и сохраняли в темноте при температуре 20–25 °С. Флуоресценцию хлорофилла изучали в лабораторных условиях в затемненном помещении на установке LPT-3C. Оценка функционального состояния фотосинтетического аппарата листьев чайного растения осуществлялась по параметрам флуоресценции хлорофилла: индекс жизнеспособности – показатель относительного тушения флуоресценции – отношение F¬m/Ft; и показатель фотосинтетической активности (Kf_n).
В 2012 году было начато изучение медленной фазы хлорофилл флуоресценции у зрелых листьев (рис. 1). Время для экспозиции флуоресценции было установлено на одной минуте. Сравнение образцов двух сроков отбора показывает, что в период начала водного стресса (середина июля) индекс жизнеспособности на всех вариантах находится на одном уровне (рис. 1). Однако в дальнейшем видно, что после стресса, более быстро восстанавливаются растения чая на вариантах с внесением в почву кристаллической серы, что отмечено повышением индекса жизнеспособности.
 
Velikii 1
Рис. 1. Индекс жизнеспособности зрелых листьев
по вариантам опыта при экспозиции 1 минуты, в стрессовый период, 2012 г.
 
При дальнейшем изучении параметров флуоресценции мы установили, что экспозиция в 2 минуты для листьев чая, гораздо информативнее и лучше отражает всю картину изменений (рис. 2). В ходе анализа зрелых листьев в момент окончания вегетационного периода отмечено, что растения на варианте контроль были более ослабленными, и к периоду покоя индекс жизнеспособности продолжил понижаться. Растения чая на других вариантах, имели лучшее показатели. Так на вариантах магний и сера в октябре растения успешно восстанавливаются после стресса, что отмечено и в усилении параметров медленной индукции. Растения чая на этих вариантах показывали, похожу картину и по фотосинтетической активности.
 
Velikii 2
Рис. 2. Индекс жизнеспособности зрелых листьев
по вариантам опыта при экспозиции 2 минуты, в пострессовый период, 2012 г.
 
Данные, полученные при изучении хлорофилл флуоресценции в 2013 году (рис. 3), показывают, что в течение вегетационного периода индекс жизнеспособности зрелых листьев у растений чая снижается к концу вегетации. Это связано с подготовкой растений к периоду покоя, и зависит от урожайности растений на каждом из вариантов. В начале периода вегетации (март) более жизнеспособными были растения на вариантах с внесением только макроудобрений, они лучше всего прошли зимний период 2012–2013 гг., наименее – растения на варианте сера. К концу листосборного периода 2013 года, наибольшие показатели флуоресценции отмечены на варианте с применением магния, наименьшие на варианте контроль.
 
Velikii 3
Рис. 3. Индекс жизнеспособности зрелого листа чая по вариантам опыта, 2013 г.
 
Изучение флуоресценции зрелых листьев в 2014 году проводилось в период стресса в августе (среднесуточная температура 25,2 °С, максимальная температура превышает 30,0 °С, крайне малое количество осадков, всего 13 мм за месяц). Анализ показал, что лучше всего к стрессу адаптируются растения на варианте с внесением магния, а растения на варианте сера оказываются более устойчивыми в начале стресса (рис.4), но при его продолжении, устойчивость растений значительно снижается.
 
Velikii 4
Рис. 4. Индекс жизнеспособности зрелого листа чая по вариантам опыта в период стресса, 2014 г.
 
В 2014 году также проводилось изучение хлорофилл флуоресценции у 3-листных флешей (рис. 5). Данные показали, что в течение вегетационного периода индекс жизнеспособности и фотосинтетическая активность 3-листной флеши у растений чая находились в прямой зависимости, и составляли 1,93–2,59 ед. и 0,48–0,61 ед. В начале периода вегетации (май) более жизнеспособными были растения на варианте с внесением магния, наименее – растения на варианте контроль.
К концу вегетации 2014 года индекс жизнеспособности немного повышается на всех вариантах, что может говорить об устойчивости растений. Изучение побегообразовательной активности в этом же году, показало низкое побегообразование на данных вариантах, что в конечном итоге привело и к низкой урожайности (рис. 4.) [7]. Низкая урожайность и на варианте с внесением только макроудобрений всего 65,1 ц/га, что в первую очередь связано со снижением индекса жизнеспособности в первую волну роста (май-июнь), так как нарастание молодых побегов шло весьма интенсивно [7].
 
Velikii 5
Рис. 5. Динамика индекса жизнеспособности 3-листной флеши
по вариантам опыта в течение листосборного периода (май – август, 2014 г.)
 
Была проведена сравнительная оценка параметров медленной индукции хлорофилла для зрелых листьев чая и для молодых чайных флешей одного срока сбора (рис. 6). Отмечено что индекс жизнеспособности у молодых флешей выше в 1,2–1,7 раз выше, чем у зрелых листьев. Это явление было установлено в оба срока исследований 4 и 19 августа.
 
Velikii 6
Рис. 6. Сравнительная оценка индекса жизнеспособности зрелых листьев
и 3-листной флеши по вариантам опыта в период стресса, 2014 г.
 
Таким образом, был изучен новый информативный метод хлорофилл флуоресценции на растениях чая. Установлено, что экспозиция в 2 минуты для листьев чая, гораздо информативнее и лучше отражает всю картину изменений. Было отмечено, что применение мезоэлементов (S, Mg) по-разному влияет на флуоресценцию хлорофилла как у зрелых листьев, так и 3-листных флешей. Внесение этих элементов в почву помогает растениям в разные периоды адаптироваться к стрессовым условиям, но на увеличении урожайности это не сказывалось. Так урожайность на магнии всегда находится на уровне контроля, а на сере во все годы, отмечено существенное ее снижение. Установлено, что даже в оптимальные годы, урожайности на сере остается низкой, не смотря на довольно хорошие показатели индекса жизнеспособности.
 
Библиографический список
 
1. Аргунова В.А., Бушин М.П. Влияние минеральных удобрений на урожай чая и агрохимические показатели почв // Агрохимия. – 1992. – № 2. – C. 32–40.
2. Аристархов А.Н. Агрохимия серы // ГНУ ВНИИ агрохимии им. Д.Н.Прянишникова. – М.: ВНИИА, 2007. – с. 272.
3. Барабадзе Л.А. Влияние длительного применения минеральных удобрений на состояние микроэлементов (В, Mn, Fe, Сu, Zn) в системе краснозем - чайный куст: автореф. дис. ... канд. сельхоз. наук. - Тбилиси, 1984. – с. 24.
4. Беседина Т.Д., Бузоверов А.В. Агрогенная трансформация почв влажных субтропиков России под культурой чая. - Краснодар: КубГАУ, 2004. – 169 с.
5. Будаговская О.Н., Будаговский А.В., Будаговский И.А., Гончаров С.А. Комплексная диагностика функционального состояния растений // Научные основы эффективного садоводства: Труды ВНИИС им. И.В.Мичурина. – Воронеж: Кварта, 2006. – С.101-110.
6. Будаговский А.В., Будаговская О.Н., Будаговский И.А. Парадоксы оптических свойств зеленых клеток и их практическое применение // Фотоника. – 2010. -№ ? - С. 22-28. 
7. Великий А.В. Влияние мезо- и микроудобрений (S, Mg, Ca, B, Zn) на побегообразовательную способность растений чая в условиях Черноморского побережья России // Актуальные вопросы плодоводства и декоративного садоводства XXI века: мат. междунар. науч.-практ. конф., посвященной 120-летию основания института и 80-летию основания сада-музея «Дерево Дружбы», Сочи 22-26 сентября 2014 г. – Сочи: ВНИИЦиСК, 2014. – С. 402–408.
8. Козлова Н.В. Состояние бурых лесных кислых почв чайной плантаций, при длительном применении минеральных удобрений в субтропиках России: дис. … канд. биол. наук / ГНУ ВНИИЦ и СК. – М., 2008. – 170 с.
9. Корнеев Д.Ю. Информационные возможности метода индукции флуоресценции хлорофилла. – Киев: Альтепрес, 2002. – 188 с.
10. Культура чая в СССР / М.К. Дараселия и др.; отв. ред. Р.Д. Панцхава. – Тбилиси: Мецниереба, 1989. – 558 с.
11. Малюкова Л.С., Козлова Н.В. Методические рекомендации по комплексной почвенно-растительной диагностике минерального питания чая. – Сочи: ВНИИЦиСК, 2010. – 37 с.
12. Малюкова Л.С. Состояние микроэлементов (Mn, Cu, Zn) в бурых лесных почвах чайных плантаций Черноморского побережья Краснодарского края: дис. … канд. биол. наук // ГНУ ВНИИЦ и СК Россельхозакадемии. - М., 1997. – 173 с.
13. Govindjee V.M.  // Austr. J. Plant Physiol. – 1995. – V. 22. – P. 131.
14. Kautsky H., Hirsch A.  // Biochem. Z. – 1934. – Bd. 247. – S. 422
15. Krause G.H., Weis E.  // Ann. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. – 1991. – V. 42. – P. 313.
16. Lichtenthaler H.K.  // Photosynthetica. – 1992. – V. 27. № 1-2. – P. 45.
 
The influence of methofertilizer (S, Mg) on the photosynthetic activity
of plants of tea in the parameters of slow induction
of chlorophyll fluorescence on the black sea coast of Krasnodar region
 
Veliki A. V.
 
Federal State Budgetary Scientific Institution
«Russian Research Institute of Floriculture and Subtropical Crops»,
c. Sochi, Russia, e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
 
The influence of soil application of sulfur and a crystal of magnesium sulfate on the photosynthetic activity of plants of tea on the black sea coast of Krasnodar region. It is established that exposure of 2 minutes for the tea leaves, much more informative and better reflect the whole picture changes. The direct dependence of viability index and photosynthetic activity. The influence of mesoelement on chlorophyll fluorescence of as in mature leaves, and 3 leaf flushes. It is shown that the use of these elements helps the plant to adapt to adverse weather conditions.
 
Key words: tea, fluorescence, slow induction of chlorophyll, viability index, photosynthetic activity.

Комментарии   

Беседина Т.Д.
0 # Беседина Т.Д. 19.05.2017 13:56
Статья требует редактирования.
Вопрос-какое практическое значение имеет применение медленной индукции флуоресценции хлорофилла культуры чая?
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
Великий А.В.
0 # Великий А.В. 19.05.2017 15:50
Уважаемая Тина Давыдовна!! В наших исследованиях хлорофилл флуоресценция применяется как еще один метод для изучения растения чая в периоды стресса. Все мы знаем, что в нашем регионе летом периодически наблюдается засуха в течение 20 – 30 дней, а иногда она может захватывать и весь летний период. При непродолжительн ой засухе нужно не допустить потерь урожайности чайного листа, а при продолжительных неблагоприятных условиях (сюда можно включить и периодические заморозки зимой) главное защитить растение, не допустить его гибель, и с помощью агротехнологиче ских приемов помочь ему восстановиться после стресса.
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
Великий А.В.
0 # Великий А.В. 19.05.2017 15:51
Для этого и используется метод хлорофилл флуоресценции. Он быстро и информативно показывает, какие из применяемых биогенных элементов лучше всего защищают чай в периоды стресса, а также помогают ему в последующем восстановлении. Ведь очень важно чтобы система минерального питания была сбалансированно й: увеличивала урожайность, качество продукта, но также она должна помогать растениям и в стрессовые периоды.
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить