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.


Смотрите также:
«Похищенные лучи», или фотосинтез растений
Тайны мира растений
Предел урожайности, или повышение урожайности пшеницы
Углеводы – основной компонент зерна