О проекте
Контакты


Поиск по сайту


Значение фотосинтеза в продукционном процессе

Еще К.А. Тимирязев подчеркивал, что важнейшая задача физиологии растений — найти пути, чтобы «вырастить два колоса там, где растет один». Задача эта не только не потеряла значения, но стала еще более острой. Большая роль в выпол­нении этой задачи принадлежит управлению фотосинтетической деятельностью растений. Фотосинтез является основным процессом, при котором образуется сухое ве­щество растений. Однако зависимость между фотосинтезом и общей продук­тивностью растительного организма, а тем более урожаем, далеко не простая. Л.А. Ивановым было предложено следующее уравнение, характеризующее отношение между накоплением сухой массы растением (биологическим урожа­ем) и интенсивностью фотосинтеза. Надо учитывать при этом, что фотосинтез осу­ществляется лишь в зеленых клетках, тогда как процесс дыхания идет во всех клетках, без исключения. Время, в течение которого осуществляется фотосин­тез, также меньше времени дыхания. В связи с этим, для того чтобы происходи­ло накопление сухого вещества, интенсивность фотосинтеза должна примерно в 10 раз превышать интенсивность дыхания. Вопрос о связи между фотосин­тезом и урожаем растений получил более подробное освещение в работах А.А. Ничипоровича. Согласно Ничипоровичу, биологический урожай (Vбиол) ра­вен сумме приростов сухой массы за каждые сутки вегетационного периода. Для того чтобы перейти от массы усвоенного С02 к сухому веществу, необходимо ввести коэффициент 0,64 (1 г усвоенного С02 соответствует 0,64 г углеводов). Однако не все образовав­шееся сухое вещество накапливается. Частично оно расходуется в процессе ды­хания, теряется при опадении отдельных органов, а также при экзоосмосе. Эти потери составляют около 25—30%. Вместе с тем определенное количество ве­ществ поступает через корневую систему (5—10% от общей массы растения). Если все это учесть, то К . составит 0,50. Следовательно, общее накопление сухой массы растении зависит от интен­сивности фотосинтеза, коэффициента эффективности (куда входит трата на про­цесс дыхания), размера листовой поверхности и суммы дней вегетационного пе­риода. Размер листовой поверхности в посеве выражают величиной, получившей название листового индекса. Листовой индекс — это отношение суммарной по­верхности листьев к площади почвы, занимаемой посевом. Если листовой ин­декс равен 3, значит, над гектаром посева площадь листьев равна 30 тыс. м2. Оп­тимальная площадь листьев различна для растений с разным расположением листьев. Чем более вертикально расположены листья, тем меньше они затеняют нижележащие и тем выше значение оптимальной площади листьев. Так, для кле­вера оптимальное значение листового индекса равно 3—4, а для пшеницы оно доходит до 7. Как видно из приведенных уравнений, накопление сухой массы зависит не только от площади листьев, но и от интенсивности фотосинтеза. В этом отноше­нии также имеются широкие возможности. Расчеты показывают, что интенсив­ность фотосинтеза может достигать 100 мг С02/дм2xч, тогда как наиболее часто встречающиеся значения этого показателя соответствуют величинам в 10—15 мг С02/дм2xч.

Интенсификация работы листового аппарата, в частности, может быть достигнута путем усиления нагрузки на единицу фотосинтетического аппарата за счет усиления роста потребляющих органов (AT. Мокроносов). Необходимо учесть, что в агрономической практике важен не столько биоло­гический, сколько хозяйственный урожай. Хозяйственный урожай (Ухоз) — это доля полезного продукта, ради которого возделывают данное растение (зерно, корнеплоды, волокно и т. д.). Как уже упоминалось, в большой степени биологический, а следовательно, и хозяйственный урожай зависят от площади листьев. При этом необходимо добиваться быстрого развития листовой поверхности в начале вегетационного периода. Однако чрезмерное развитие ли­стьев нежелательно. В этом случае листья затеняют друг друга, и их работоспо­собность уменьшается. Могут быть даже случаи, когда листья из снабжающих органов становятся потребляющими. Вместе с тем лист — это не только орган фотосинтеза, но и орган транспирации. Следовательно, чем больше площадь листьев, тем больше растение теряет воды в процессе испарения. Как мы видели выше, КПД фотосинтеза в естественных условиях ничтожно мал. Для его повы­шения очень важно уменьшение затрат солнечной энергии на процесс транспи­рации. В этой связи регуляция водного обмена растений путем сокращения транспирации, уменьшение транспирационного коэффициента очень важны. В частности, это может быть достигнуто улучшением условий корневого питания. Важно также заметить, что за последнее время изменились наши представле­ния о физиологической роли дыхания. Интенсификация дыхания во многих случаях имеет важное значение в продукционном процессе.

Показано, что ды­хание нельзя рассматривать только как трату органических веществ. В снабже­нии как энергетическими эквивалентами, так и различными метаболитами фо­тосинтез и дыхание часто заменяют друг друга (О.А. Семихатова). Наконец, для получения наибольшего хозяйственного урожая важное значение имеет повы­шение Кхоз, иначе говоря, увеличение доли полезного продукта в урожае. Это может быть достигнуто, прежде всего, путем изменения направления оттока ас­симилятов из листьев и связанной с этим различной скоростью роста отдельных органов. В этом отношении существенную роль должно сыграть умелое примене­ние регуляторов роста — фитогормонов. Важно также, чтобы в конце вегетаци­онного периода питательные вещества были как можно полнее использованы на формирование хозяйственно ценных органов. В этой связи все приемы, ко­торые усиливают отток ассимилятов и даже отмирание листьев в конце вегета­ционного периода, могут быть полезными. Наконец, большую роль играет селекционный отбор растений. В настоящее время показана возможность отбора сортов сельскохозяйственных растений, ха­рактеризующихся более высокой интенсивностью как световых, так и темно­вых реакций. Подводя итоги, можно сказать, что, отмечая важную роль фотосинтеза в про­дукционном процессе, необходимо учитывать его связь с процессами роста, раз­вития, дыхания, водного и минерального питания.

 

 
 

Copyright © 2010-2013 "Физиология растений" Онлайн-энциклопедия fizrast.ru