Способ оценки потенциальной продуктивности сельскохозяйственных растений

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при прогнозировании урожая, а также оценки эффективности проводимых агротехнических мероприятий. Цель изобретения - повышение достоверности способа. Для оценки осуществляют отбор пробы при освещенности интенсивностью 10-40 Вт/м<SP POS="POST">2</SP>. Непосредственно после отбора пробу погружают в жидкий азот. Снимают спектр электронного парамагнитного резонанса при температуре жидкого азота и интенсивности света 300-500 Вт/м<SP POS="POST">2</SP>. Измеряют амплитуду сигналов при д-факторе 2,006-А<SB POS="POST">1</SB> и 2,015-А<SB POS="POST">2</SB> соответственно и рассчитывают коэффициент К по формуле К=2,75 А<SB POS="POST">2</SB>/А<SB POS="POST">1</SB>, по значению которого оценивают потенциальную продуктивность растений в текущем году, а при совпадении их внутри вида - по величине А<SB POS="POST">1</SB>, при этом большим значениям К и А<SB POS="POST">1</SB> соответствуют более потенциально продуктивные сельскохозяйственные растения. 1 ил., 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4343664/30-13 (22) 15. 12.87 (46) 07.09.89.Бюл. 1 33 (71) Наманганский государственный педагогический институт им.Хамзы (72) А.B.Áîðèñîâ, Н.И.Вандышева, М.Г.Гольдфельд, А.С.Иагаршак, А.В.Иаслов, Н.В.Сазонов, A.Ã.×åòвериков и И.И.Умаров (53) 631.521(088.8) (56) Володарский Н.И. и Быстрых F..F..

Исследование показателей первичных реакций фотосинтеза для диагностики высокой продуктивности яровой пшеницы. — Доклады ВАСХНИЛ, 1982, N 12, с ° 4. (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ

РАСТЕНИЙ (57) 11зобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использоваИзобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при прогнозировании урожая, а также для оценки эффективности проводимых агротехнических мероприятий.

Целью изобретения является повышение достоверности способа.

На чертеже показана запись ЭПРспектра пробы первого листа подсолнуха массой 100 мг,зафиксированной в жидком азоте при интенсивности света

15 Вт/м (ЭПР-c пектр регистрировался

„„SU „„1505472 A 1 (51)4 А 01 G 7/00 А 01 H 1/04 но при прогнозировании урожая, а также для оценки эффективности проводимых агротехнических мероприятий. Цель изобретения — повышение достоверности способа. Для оценки осуществляют отбор пробы при освещенности интенсивностью 10-40 Вт/м . Непосредственно после отбора пробу погружают в жидкий азот. Снимают спектр электронного парамагнитного резонанса при температуре жидкого азота и интенсивности света 300-500 Вт/м . Измеряют амплитуду сигналов при g-факторе

2,006 А и 2,015 А соответственно и

1 рассчитывают коэффициент К по формуле К = 2,75 А /А1, по значению которого оцениваю потенциальную продуктивность растений в текущем году, а при совпадении их внутри вида — по величине А,, при этом большим значениям К и А, соответствуют более потенциально продуктивные селькохозяйственные растения. 1 ил., 2 табл. при освещении интенсивностью

3ОО Вт/м ).

Способ реализуют следующим образом.

Образец листа растений размером

5-10 см (50- 150 мг сырого веса тка l ни) фиксируют сразу после взятия, погружая в жидкий азот при освещении интенсивностью от 10, но не более

40 Вт/м (естественном в полевых ус1 ловиях или искчсственном в лаборатории).

1505472

Образцы в жидком азоте могут храниться неограниченное время. Спектр

ЭПР образца записывают при температуре жидкого азота при освещении интен5 сивностью не менее 300 Вт/м, но не более 500 Вт/м, при мощности СВЧ-поля 10 мВт и модуляции 2 Гс и измеряют амлитуду сигнала ЭПР при g-факторе

2,006 (А,) и сигнала ЭПР при р-факто- 10 ре 2,015 (А ), по которым может быть при необходймости рассчитано количество РЦ ФС на единицу площади (или массы) листовой пластинки исследуемого растения, и выносят суждение, 15 сравнивая с теми же показателями у контрольного растения, например с исходным сортом, выращиваемым в наиболее благоприятных условиях. По соотношению амплитуд А и А рассчиты- 20

1 вают коэффициент К по формуле

2,75 А1

К

А, Выбор параметров освещенности образцов при фиксации и измерении обусловлен следующим. При фиксации образжидким азотом на свету для получения максимальной амплитуды A сигна- 30

2 ла ЭПР-П освещенность более 40 Вт/м приводит к снижению амплитуды А сиг-! нала ЭПР-1 за счет фиксации части акцепторов электрона в восстановленном состоянии, не способных по этой причине участвовать в стабилизации разделенных зарядов при регистрации спектров. Если при фиксации образца жидким азотом его освещать светом с интенсивностью менее 10 Вт/м, то 40

ЭПР-сигналы престают быть информативными, поскольку фотосистемы растений при такой малой освещенности не функционируют.

Использование освещенности ниже 45

300 Вт/м при регистрации спектра

ЭПР не обеспечивает получения при низкой температуре максимальной амплитуды А„, так как не достигается стационарного фотоиндуцированного раз деления зарядов во всех РЦ ФС-1, а при освещенности выше 500 Вт/см как показали опыты, амплитуда А, достигает насыщЕния..

При вынесении сужения учитывают, что у сравниваемых объектов большей продуктивностью будет обладать тот, у которого выше значение К, а при одинаковом значении К большая продуктивность у объекта с большей амплитудой А, (с большим содержанием РЦ ФС-1).

Пример. Из десяти одновоэрастных растений каждого варианта (повторность пятикратная) отбирают образцы (делая высечки из листа растения) с завершившего рост первого листа, например у пшеницы, (у ячменя — на 12-15 сут после появления всходов), быстро взвешивают и фиксируют на свету погружением в жидкий азот, где их сохраняют до момента измерения спектров ЭПР. Высечки упаковывают в пакетики из фильтрованной бумаги, на которых проставляют шифры в соответствии с записями в инвентарном (лабораторном) журнале.

Б лаборатории на радиоспектрометре регистрируют спектры ЭПР отображенных образцов при температуре жидкого

/ азота и непрерывном освещении образца в резонаторе спектрометра светом интенсивностью 300 Вт/м и производят соответствующие подсчеты. В лабораторных условиях отбор образца, его взвешивание, фиксация и измерение спектра ЭПР занимают не более 5 мин.

Для расчета ло спектру ЭПР количества РЦ ФС-1 удвоенную амплитуду А, сигнала ЭПР-1 умножают на постоянный коэффициент стандарта (который вычисляется для имеющегося в наличии у прибора внутреннего стандарта после двойного интегрирования спектров), делят на амплитуду сигнала стандарта (А ) и на площадь (или массу) исследуемого образца. Для определения количества РЦ ФС-2 умножают рассчитанный коэффициент К на количество РЦ

ФС-1 .

Например, в спектре ЭПР первого листа подсолнечника (см. чертеж), высечки из которого фиксируют по описанному способу жидким азотом при интенсивности света 15 Вт/м, регист1 рацию спектра проводят под светом

300 Вт/м, при этом амплитуда А, рав1

54 4, А2 22,5 4 А3 22,5 а масса высечек составляет 100 мг.

Используя эти данные, производят соответствующие расчеты:

А х 2 75 24 5 х 2 75

1,25

А, 54

13

РЦ ФС-1 — 2А х 4ь8 10

Ах0,1r

1 )0 ) 17.

108 х 4 8 10

3,04 10 /г сырой массы, Pl(ФС-2 = К х РЦ ФС-1 = 1,25 х 23,04 х

14 14 х 10 = 28,80 20 /r сырой массы, 10

При регистрации спектра ЭПР этого же образца при постоянном освещении его в резонаторе светом интенсивностью

500 Вт/м амплитуда A остается неиз1 г менной, а при интенсивности 200 Вт M амплитуда А уменьшается и оказывается равной 4э мм. В последнем случае

1 произведенный расчет дает следующие результаты: К = 1,5 РЦ ФС вЂ” 1 = 19,20 х х 10 4/г сырой массы; РЦ ФС-2

28,80 х 10 /г сырой массы.

В высечках того же листа, зафиксированных при интенсивности света н 50 Вт/м, амплитуда сигнала ЭПР-1 (А ) оказывается равной 26,5 мм при 25 неизменной амплитуде А = 24,5 мм.

Произведенный расчет дает следующие результаты: К = 2,57; РЦ ФС-1

11,21 ° 10 4 /r сырой массы; РЦ ФС-2

28,80-10 /r сырой массы.

Таким образом, фиксация образца и регистрация его спектра должны быть выполнены предлагаемым способом, который обеспечивает высокую достоверность получаемых результатов.

В табл.1 и 2 приведены результаты измерений, выполненных описанным способом у различных растительных объектов.

Суждение по результатам экспериментов на делянках и в поле, выполненных предлагаемым способом, позволяет задолго до получения продукции (урожая) сделать прогноз. При этом более продуктивный сорт характеризуется более высоким значением К, а при равенстве К вЂ” более высоким значением А

Таким образом, по данным, полученным о состоянии ФС-аппарата предлагаемым способом, в растениях на самых ранних сроках развития удалось н паре различных по происхождению сортов, ныращиваемых н одинаковых экологических условиях (табл.2 сорта 1 и 2),по более высокому значению К указать более продуктивным сорт 2, которым оказал55 ся сорт Иексика-60, что с11отнстствовало действительности и подтвердилось после сбора урожая. Для пары 1.аахстанской селекции (сорта 7 и 8) более продуктивным предсказан сорт 8, которым оказался сорт Казахстанская-3, которь1й характеризуется большим значением А, при одинаковом К. В четверке сортов Саратовской селекции (сорта

3-6), включающих три новейшие формы, наиболее продуктивным предсказан сорт 4 и далее по убывающей — сорта 5, 6 и 3. Сорт 3 оказался исходным сортом Саратовская-29, а сорта 4 — 6 — новыми сортами СФ-52, СФ-63 и СФ-30. Для хлопчатника из Наманганского и Сыр-марьинского районон в Ферганской долине УЗССР большая урожайность прогнозировалась по

Сыр-Дарьинского району, что соответствовало действительности и выяснилось после уборки хлопка †сыр,Суждение, вынесенное из показателей для состояния ФС-аппарата хлопчатника на ранних стадиях развития н 1984 и

1986 г., позволило сделать прогноз, что повсеместно по Узбекистану н

1986 r урожайность хлопчатника будет значительно ниже, чем в 1984 г., что подтвердилось в дальнейшем данными ЦСУ СССР.

Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я

Способ оценки потенциальной продуктивности сельскохозяйственных растений, включающий отбор пробы листьев, измерение биофиэических показателей, характеризующих состояние двух фотосистем и оценку потенциальной продуктивности по значению измеренных показателей, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью поныв шения достоверности способа, отбор пробы осуществляют при освещенности интенсивностью 10-40 Вт/и, непосредт ственно после отбора пробу погружают в жидкий азот, измерение биофизического показателя осуществляют при температуре жидкого азота и интенсивности света 300-500 Вт/м, и качестне биофизического показателя анализируют спектр электронного парамагнитно го резонанса, измеряют амплитуды А„ и А сигналов при р-факторе 2,006 А и 2,015 А 4 соответственно, рассчитывают коэффициент К по формуле

2 75 А

К

А I

1505472 ям К и А, соответствуют более потенциально продуктивные сельскохозяйстВенные растения.

Г!р1(отnM потенциальную прод ктивногTb растений в теку11(ем году оценивашт по К,л при совпадении их внутри ви-

-(н 11() Величине А,, а большим знл11ениТ а б л и ц а 1

Количество реакционнь1х центров Аотосистемы 1 и 2 (ФС-1 и ФС-2) в высечках из листьев, взятых с одного яруса (одного возраста) у разных растений

ФС-2

К=---- ФС-1 ФС-2

ФС-1

К ФС-1 ФС-2

ФС-1 ФС-2

Сахарная свекла

Пшеница

Ячмень

1,32

1,30

1,33

1,36

1,35 l6,20

16,36

16,14

16,19

16,23

21,40

21,19

21,48

22,03

21,84

16,49

17,13

17,13

17,85

16,35

16,60

16,23

16,86

0,96

1,01

0,99

0,99

1,07

1,03

1,06

1,Об

16,17

15,59

16,52

16,97

15,48

15,79

16,34

16,84

16,22 21,62 1,33

Хлопчатник семядольньп» лист

14,69 14,00

14,59 14,25

14,40 13,72

16,51 14,41

Подсолнечник гибридный

23,04 28,80

23,53 29,34

23,51 29,26

1,05

0,97

1,25

1,25

1,24

1,25

1,26

П р и м е ч а н и е: Ео 1ичество Pl(ФС-1 и ФС-2 приведено на 1 г

1t сырой массы листа х 10

Таблица 2

Экспериментальные данные, полученные на образцах высечек нэ первого листа растений, послужившие основанием лля вынесения суждения по продуктивности

Характеристика ФС вЂ” аппарата

Характеристика продуктивности

Содержание белка, 7.

Количество колосков/ зерен в колосе

Вес зерна в колосе

Сорт Количество

Р((ФС-1 х х 10 /лм

12, 5+0, 2/33, 5+1,5

14, 1+О, 2/50, 0+1, 2

51,9-2,6

51,8+2, 7

1,30+0,09

1,60+0,05

0,99-0,01

1, 15-0,02

15,4+0,05

17,4+0,09

13,5+0,2/32,8+1,4

15,2+0,3/56,0+1,4

14,5+0,3/45,5+1.4

14,5i0,2/44,5+1,3

43,0+2,2

54,3+2,Ь

56,8+".,7

52,8+2,6

14,3+0,05

18,0+0,10

20,0+0,05

19,3+O,ÎÜ

1,25+0,08

3, 16+0, 10

2,20+0)09

1,77+0,10

0,98+0,03

1,29+0,03

1,12+0,03

1,(1+0,02

14,6+0,2/32,1+1,4

16,Ь+0,3/37,3+1,4

48,6+2,Ь 0,91+0,03

1,50+0,1О

1,77+0,09

54,0+2,5

1,00+0,02

1,?4 f(),ОЗ

Ср.

16,31 1 „87

Подсолнечник

Маяк

21,25 26,48

21,13 26,70

21,66 26,68

Ср .

21.38 26,62

1 Сонора-64

2 Мексика-60

3 Саратовская-29

4 СФ-52

5 СФ-63

6 СФ-30

7 Казахстанская-126

8 Казахстанская-3

9 Хлопчатник

Наманганс" кнй район

1,25 23,34 29,13 1,25 14,56 14,00 0,96

1S05472

Продолжение табл.2

Характеристика ФС вЂ” аппарата

Характеристика продуктивности

Количество колосков/ зерен в колосе

Сорт

Количество

РЦ ФС-1 х х 10 " /д1

Вес зерна Содержание в колосе белка, Х

27 ц/га

1,27+0,02

26,"2 ц/га

24,3 ц/га

1,34+0;05

1,25+0,02

П р н м е ч а н и е: Сорта 1-6 — растения, выращенные на делянках, сорта 7-12 — растения, выращенные в поле.

Редактор С.Пекарь

Заказ 5289/2 Тираж 621 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101

10 Сыр-Дарьинский район 46,6+2,3

11 Хлопчатник по всему

Узбекистану в 1984 г 55,3+1,3

12 в 1986 r 45,2+2,5

Составитель Е.Шкрадюк

Техред Ч,Лидык Корр ек тор М. Шар оши