Беспахотное земледелие с мульчированием соломой повысило эффективность использования радиации пшеницей за счёт оптимизации перехвата радиации и фотосинтетических свойств

Беспахотное земледелие с мульчированием соломой (NTSM) представляет собой ресурсосберегающий метод обработки почвы, который всё чаще применяется в засушливых районах Китая для повышения урожайности и эффективности использования природных ресурсов. В рамках данного исследования была изучена эффективность NTSM в контексте оптимизации перехвата радиации и фотосинтетических свойств пшеницы.

Цели исследования

Целью данного исследования было изучить, каким образом сохранение соломы влияет на:
- Перехват радиации пологом растений.
- Фотосинтетические свойства пшеницы.
- Урожайность зерна.
- Эффективность использования радиации в период роста пшеницы.

Методы

Исследование проводилось в течение трёх лет на северо-западе Китая. В рамках эксперимента были использованы четыре варианта обработки почвы:
1. Нулевая обработка почвы с мульчированием соломой (NTSM).
2. Нулевая обработка почвы с сохранением соломы (NTSS).
3. Традиционная глубокая обработка почвы с заделкой соломы (CTS).
4. Традиционная глубокая обработка почвы без сохранения соломы (CT, контроль).

Результаты

1. Перехват радиации:
- Сохранение соломы (включая NTSM, NTSS и CTS) обеспечивало оптимизацию динамики перехвата радиации пологом растений в период роста пшеницы.
- NTSM продемонстрировало наибольшие преимущества: способность к перехвату радиации у пшеницы на NTSM увеличилась на 20,8% по сравнению с NTSS, на 17,2% по сравнению с CTS и на 7,2% по сравнению с CT.

2. Хлорофилл и фотосинтетические свойства:
- NTSM способствовало замедлению разрушения хлорофилла a и b после стадии цветения. Соотношение хлорофиллов a и b увеличилось на 9,2% по сравнению с CT.
- Сохранение соломы оптимизировало механизмы фотосинтеза, что способствовало усвоению углерода и повышению продуктивности фотосинтеза во время налива зерна.
- Чистая скорость фотосинтеза через 45 дней после появления всходов увеличилась на 16,4% и 11,5% для NTSM и NTSS соответственно по сравнению с CT, а также на 12,7% и 8,0% по сравнению с CTS.

3. Активность фотосинтетических ферментов:
- NTSM повысило активность ключевых фотосинтетических ферментов, таких как Rubisco, GAPDH и FBA, на 38,1%, 13,5% и 40,2% соответственно по сравнению с контролем.
- Уровень экспрессии соответствующих генов увеличился на 11,8%, 28,1% и 11,7%.

4. Урожайность и эффективность использования радиации:
- Содержание белков D1 и D2 в фотосистеме II (PSII) при использовании NTSM увеличилось на 21,7% и 11,1% по сравнению с CT.
- В результате NTSM обеспечило более высокую урожайность зерна и эффективность использования радиационного покрова пшеницы, увеличившись на 20,5% и 9,1% по сравнению с CT.

Заключение

Исследование показало, что беспахотное земледелие с мульчированием соломой значительно повышает эффективность использования радиации пшеницей за счёт оптимизации перехвата радиации пологом и улучшения фотосинтетических свойств. Сохранение соломы способствует повышению урожайности и более эффективному использованию ресурсов, что особенно важно в засушливых регионах.

Практическое значение

Полученные результаты могут быть полезны для долгосрочного выращивания пшеницы в засушливых районах, а также для разработки эффективных методов управления ресурсами в сельском хозяйстве. Данные о механизмах, влияющих на перехват радиации и фотосинтез, могут помочь агрономам и фермерам оптимизировать практики ведения сельского хозяйства для достижения устойчивых результатов.


Исследование: Field Crops Research