Роль фотосинтеза в увеличении урожая зерновых
культур
Роль
фотосинтеза как одного из главных компонентов, обеспечивающих
увеличение урожая, стало ясным еще в начале двадцатого века. Физиологи
растений, селекционеры, биохимики и биофизики искали пути
интенсификации процесса фотосинтеза, изучали спектральный состав света,
области наиболее активных для фотосинтеза длин волн, эффективные схемы
удобрений и водообеспечения, нужную густоту посева и т. д.
Все эти приемы были направлены на решение двух задач – с
одной стороны, создать наилучшие условия для работы хлоропластов, а с
другой стороны, с помощью изменения густоты посева или выведения сортов
с большим числом листьев или с большей их поверхностью постараться
поставить на пути солнечных лучей большее число хлоропластов.
В последнее время эта проблема начала приобретать особую актуальность в
отношении зерновых культур, и в частности пшениц. Селекционеры
стремятся создать новые формы растений, новый морфофизиологический тип,
как принято говорить. Идеальный растительный организм должен наиболее
интенсивно использовать все источники пищи, имеющиеся в сфере его
обитания (азот, фосфор, калий и другие минеральные компоненты почвы,
углекислоту из воздуха, солнечную энергию, падающую на листья, и т.
д.), обладать способностью накапливать максимальное количество полезных
человеку молекул (белков, жиров, углеводов) именно в тех органах,
которые им используются (зерно хлебных культур, семена подсолнечника,
корнеплоды сахарной свеклы, клубни картофеля), а не в соломе или ботве.
Стоит задача увеличить число листьев на стебле, получить растения с
большим числом стеблей, иногда уменьшить расстояния между листьями и
придать им новую форму. Следовательно, морфология и физиология растения
должны быть перестроены так, чтобы максимально удовлетворять требованию
повышенной продуктивности сортов, а не вообще лучшему их росту и
развитию.
Применительно к зерновым культурам это означает, что максимальное число
полезных молекул должно быть сосредоточено в колосе, дающем человеку
зерно, а не в стеблях. В идеале, с этой точки зрения, было бы лучше,
чтобы растение состояло только из колоса и корней, а стебля не было бы
вовсе. Но с других (не менее важных) позиций, скажем, агротехники,
механизации уборки и т. д., такой «идеал»
представляется абсурдом. Более приемлемым является компромиссный тип
растения, такой, у которого огромный колос развивается на верхушке
небольшого стебля. Тогда исчезают многие неблагоприятные факторы,
сказывающиеся на урожае. Во-первых, увеличение соотношения
«колос – солома» позволяет накапливаться
большему количеству питательных веществ именно в колосе, а не в соломе;
во-вторых, такие растения не полегают при росте на богато удобренных и
увлажненных почвах и хорошо усваивают удобрения, а значит, становятся,
как говорят агрономы, сортами интенсивного типа; в-третьих,
короткостебельные сорта легче удобрять, обрабатывать, убирать. И такие
сорта пшениц были созданы.
Однако уменьшение высоты растений и общей площади зеленых листьев
приводит к снижению относительной фотосинтетической продуктивности, и
задача ее увеличения становится с каждым годом все более актуальной.
Даже такие, казалось бы, не значительные факторы, как угол падения
света на лист в то время суток, когда интенсивность фотосинтеза
максимальна, начинают играть определенную роль.
Выясняется еще одна интересная подробность. Биохимические исследования
показали, что основной вклад в накопление веществ зерновок вносят
ближайшие к колосу листья. Но надо заметить, что в суммарном балансе
синтезов веществ в зерновках существенны любые, в том числе и не столь
значительные, на первый взгляд, части злакового растения, такие, как
ости колосков, которые поставляют в колос несколько процентов
углеводов.
Вот почему задача изменения морфофизиологического типа растений
становится сейчас одной из первоочередных.