Выпускная квалификационная работа. Выпускная квалификационная работа

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Бакалаврская работа

 

 «Особенности световой регуляции продукционного процесса мискантуса»

По направлению 35.03.04 Агрономия

 

Зав. выпускающей кафедрой

                                                                                           Полин В.Д.

^{(подпись, дата)}

«Допустить к защите»

«___»__________________2021 г.

 

Руководитель                                                              Яковлева О.С.                                                                                      ^{(подпись, дата)}

                                                                                              Анисимов А.А.

^{(подпись, дата)}

Бакалавр                                                                                    Кравцов И.А.

^{(подпись, дата)}

 

Консультант                                                                  Николаев В.А.

^{(подпись, дата)}

                                                                             Ворожейкина Т.М.

^{(подпись, дата)}

 

Рецензент                                                                    Лазарев Н.Н.

^{(подпись, дата)}

 

Нормоконтроль                                                                     Алпатова И.Н.

^{(подпись, дата)}

 

Москва, 2021

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное Бюджетное образовательное учреждение  высшего образования российский государственный аграрный университет – МСха имени К.А. Тимирязева (ФГБОУ ВО ргау - МСХА имени К.А. Тимирязева)

 

Факультет агрономии и биотехнологии

Кафедра физиологии растений

 

                                          Утверждаю:_____________________

                                          Зав. выпускающей кафедрой В.Д. Полин

                                             «____»______________2021г.

 

ЗАДАНИЕ

НА ВЫПУСКНУЮ КВАЛИФИКАЦИОННУЮ РАБОТУ (ВКР)

Бакалавр Кравцов Илья Андреевич

Тема ВКР (утверждена приказом по университету от «22»декабря 2020г. №СК-А-1131)

«Особенности световой регуляции продукционного процесса мискантуса»

Срок сдачи ВКР     «10» июня2021 г.

 

Исходные данные к работе: имеющиеся на кафедре физиологии растений экспериментальные данные и наработанный материал

Перечень подлежащих разработке вопросов: Изучение особенностей световой регуляции роста и развития растений мискантуса на примере фотопериодической реакции. Выявить особенности фотопериодического контроля переходя растений мискантуса к цветению, а также особенности формирования биомассы мискантуса.

Дата выдачи задания                          «___»_________________20__г.

Руководитель (подпись, ФИО)           __________________

Задание принял к исполнению (подпись студента)__________________

                                                             «___»_________________20__г.                                                          

   

РЕЦЕНЗИЯ

на выпускную квалификационную работу бакалавра

Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего

 образования «Российский государственный аграрный университет – МСХА

 имени К.А. Тимирязева»

Бакалавр____________________________________________________________________

Кафедра _____________________________________________________________________________

Факультет _____________________________________________________________________________

Представленная ВКР на тему: __________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

содержит пояснительную записку на _____ листах и дополнительный материал в виде ______________________________________________________________________________

ВКР по содержанию разделов, глубине их проработки и объему _____________________________________________________________________________

^{(соответствует, не соответствует)}

требованиям к выпускной квалификационной работе.

ОСНОВНЫЕ ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ ВКР

1 Актуальность, значимость темы в теоретическом и практическом плане _____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

2 Краткая характеристика структуры ВКР _____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

3 Достоинства ВКР, в которых проявились оригинальные выводы, самостоятельность студента, эрудиция, уровень теоретической подготовки, знание литературы и т.д. __________

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

4 Недостатки ВКР (по содержанию и оформлению) _____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

5 Особые замечания, пожелания и предложения

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

ВКР отвечает предъявляемым к ней требованиям и заслуживает __________________ оценки,

                                                                                                                              ^{(отличной, хорошей, удовлетворительной, не удовлетворительной)}

а выпускник – присвоения степени Бакалавр

Рецензент _______________________________________________________________________

                                                                                ^{(фамилия, имя, отчество, должность, место работы)}

 

Дата: «____» __________ 20___ г.                                          Подпись: ___________________

 

 

ЛИСТ ПРЕДСЕДАТЕЛЮ

 

Аннотация

В работе представлены данные, полученные в результате изучения различных видов и гибридных форм мискантуса – перспективной биоэнергетической культуры - в условиях средней полосы европейской части России. Многолетний полевой опыт заложен в рамках международного эксперимента консорциума участников 7-й Рамочной Программы Евросоюза – проекта FP7-KBBE-2011-5 OPTIMISC на Полевой опытной станции РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева.

В работе отражены следующие изученные вопросы:

1. Изученафотопериодическая реакция

2. Изучено, что находиться под фотопериодическим контролем

3. Проанализировано на что влияет отсутствие цветения

4. Были выбраны регионы для наиболее благоприятного накопления биомассы

 

Оглавление

`. 1

Введение. 8

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЙ.. 10

1.1 Возможные пути использования мискантуса. 10

1.2 Морфологические и биологические особенности мискантуса. 14

1.3 Технология производства мискантуса. 18

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.. 27

2.1 материалы и методы.. 27

2.2 результаты и их обсуждение. 39

ГЛАВА 3. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ.. 47

ГЛАВА 4. ОХРАНА ТРУДА.. 49

Заключение. 59

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ... 60

 

 

 

 

Введение

Одна из основных проблем, с которой человечество столкнется в 21 веке - это проблема энергоснабжения в условиях растущего день ото дня энергопотребления. В мировом сообществе растет убежденность в необходимости поиска, расширения и постепенного внедрения разнообразных альтернативных источников энергии. Это связано с устойчивой тенденцией к увеличению потребления углеводородного сырья (а также периодически возникающими опасениями относительно возможности досрочного потребления этих ресурсов), а также с растущими угрозами экологическому балансу окружающей среды, вызванными побочные продукты использования ископаемого топлива и его производных в качестве энергоносителя.

Интерес к поиску и исследованию возобновляемых источников энергии во многом был вызван нестабильной ситуацией на мировом рынке нефти в конце ХХ века. Усилия стран по повышению уровня энергетической безопасности привели к усилению развития различных программ альтернативной энергетики - биоэнергетики.

Одним из основных компонентов биоэнергетики является производство растительной биомассы как био-возобновляемого ресурса. Западные страны активно работают над созданием и совершенствованием промышленных технологий переработки растительной биомассы в различные виды топлива (твердое, жидкое, газообразное).

В конце ХХ века в странах Западной Европы велись масштабные работы по поиску и исследованию видов дикорастущих растений, которые можно было бы использовать в качестве сырья для производства биотоплива. Среди всех изученных групп растений особое место занял мискантус. Это растение обладает рядом особенностей, позволяющих успешно реализовывать свой потенциал в различных природно-климатических условиях. Это многолетнее растение, относящееся к группе С4.

Экологические и физиологические характеристики различных генотипов мискантуса необходимы для обоснования возможности выращивания и получения стабильных урожаев в различных регионах, в частности в средней полосе европейской части России.

Цель - изучить особенности фотопериодической реакции растений мискантуса в связи с продукционным процессом.

Задачи: 1. Изучить особенности перехода к генеративному развитию разных генотипов мискантуса в зависимости от фотопериодических условий.

2. Изучить кущение растений мискантуса в зависимости от фотопериодических условий.

3. Оценить влияние фотопериодических условий на фотосинтетическую деятельность растений мискантуса.

4. Выявить тип фотопериодической реакции у различных генотипов мискантуса.

 

Материалы и методы

Многолетний полевой опыт изучения различных генотипов мискантуса был заложен в 2012 году на Полевой опытной станции РГАУ-МСХА им. Тимирязева, в 15 км от центра Москвы (355 ° 50'20''N 37 ° 33'55''E).

Участок расположен на высоте 100 м над уровнем моря. Рельеф местности можно охарактеризовать как моренную холмистую равнину. Экспериментальная площадка расположена посреди пологого плоского простого северо-восточного склона (азимут 70-80⁰). Материнская порода - суглинистая морена с песчаными линзами.

В начале июля весовая влажность почвы в слое 0-20 см составляет 12% или 50% от НВ, а в слое 20-40 см - 14%.

Почвенный покров опытного участка можно охарактеризовать следующим образом: почва агродерново-подзолистая, глееватая, глубоко осветленная, стратифицированная, постагрогенная, легко- и среднесуглинистая, на суглинистой морене, московского возраста.

Текстура почвы местами глинистая, суглинистая с вкраплениями песчаных линз. Для слоя почвы 0-60 характерна каменистость на уровне 2,7%, удельная плотность - 2,65 г/см³, на долю глины приходится 21%, на долю илистых частиц - 29%, песок же составляет 50% от гранулометрического состава почвы.

Содержание минерального азота (NH – N) в слое почвы 0-60 см колеблется на уровне 0,59-1,54 m/l (2,12 mg|kg). Содержание органического углерода в слое почвы 0-20 см составляет 2,5±0,1%. В слое 30-60 см - 1,0±0,1%.

Глубина почвы в целом более 2 м, средняя глубина 79 см, минимальная 65 см, максимальная – 91 см. Диапазон доступной для растений воды находится на уровне 250 мм.

Опыт закладывали на территории сильно изреженной и засоренной многолетними сорными растениями старовозрастной (более 8 лет) плантации козлятника восточного (Galega orientalis). Подготовка участка включала опрыскивание отросших сорняков и засорителей гербицидом сплошного действия глифосатом (3л/га Глидера), вспашку почвы на глубину 20—22 см с последующим фрезерованием на глубину 8-10 см (Рисунок 4).

Почвенные характеристики любезно предоставлены профессором кафедры земледелия и МОД РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева Хохловым Н.Ф.

Перед высадкой растений в почву внесли азотные удобрения в количестве N 60, Р 60, К 60. При высадке растений производили полив из расчёта 2 литра воды на растение.

При оценке метеорологических условий проведения полевого опыта использовали данные, полученные с метеорологической обсерватории имени В.А. Михельсона РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, расположенной на территории университета на расстоянии 0,5 км от места закладки опыта. Средние многолетние значения опираются на непрерывный ряд наблюдений за 1881-1980г. По Д.И. Шашко вероятность полузасушливых лет в центральном регионе составляет 12%, и засушливых 5%.

 

 

Рисунок 4 Схема опытного участка и размещения опытных делянок в полевом опыте по сортоизучениюмискантуса. Полевая опытная станция РГАУ-МСХА,закладка в 2012 г.

 

Общая площадь земельного участка под опыт составляет 0,42 га (длина всего опыта 93,16 м, ширина 45,16 м). В план входят 3 повтора и резервный фонд 8 участков. В каждом повторении есть 15 делянок, каждый из которых имеет свой генотип мискантуса. Общая площадь участков - 0,4 га, под защитными полосами газона - 0,1 га. Метод размещения вариантов - рандомизированные повторения, то есть в каждом повторении каждый вариант размещается по жребию. (Рисунок 4)

Плотность посадки - 2 растения на м2, схема посадки 71 х 71 см. Площадь участка - 25 м2, на каждом участке размещено 49 растений (Рисунок 5, Рисунок 6).

Рисунок 5 Схема посадки растений мискантуса на делянке.

 

Рисунок 6. Общий вид отдельной делянки с растениями.

Рисунок 7. Кущение отдельных растений в 9-й год вегетации(1-M. х hybrid, 2-M. х hybrid, 3-M. sacchariflorus, 4-M. sinensis).

 

Полевая опытная станция РГАУ-Московская сельскохозяйственная академия расположена в условиях Нечерноземной зоны, характерных для Московской области России.

Почвы суглинистые и супесчаные по механическому составу, часто красно-бурые известковые, но верхние слои (3-5 см) выщелочены. Верхние горизонты (мощность 40-50 см) представлены супеси крупнозернистым суглинком; валуны встречаются по всей толщине. Содержание гумуса в пахотном слое от 2,4 до 2,5%. Потребность в известковании почв слабая, т.к. pH водной среды колеблется от 5,8 до 6,2.

Период со среднесуточной температурой ниже 0 ° C длится 120-135 дней, начиная с середины ноября и заканчивая концом марта. Самый холодный месяц - январь. Среднемесячная температура воздуха самого теплого месяца - июля +17 0С. Период с положительными температурами длится в среднем 206-216 дней. Безморозный период длится 120-140 дней. Снежный покров обычно появляется в ноябре, исчезает в середине апреля (иногда и раньше, в конце марта). Высота снежного покрова 30-45 см. Почвы промерзают на 65-75 см. Район относится к зоне достаточного увлажнения.

Годовое количество осадков в среднем 550-660 мм. Две трети годового количества осадков составляют дожди. Годовой ход атмосферного давления незначителен: среднемесячные значения давления с октября по февраль практически не меняются и составляют 748 мм, в летние месяцы (июнь-август) - 746 мм (Рисунок 7, Рисунок 8).

Рисунок 8. Среднемесячная температура за 2020 год

 

По среднемноголетним данным, временное промерзание почвы в регионе начинается в октябре, стабильное - 15-20 ноября. В декабре глубина промерзания 30-40 см, а в феврале-марте 50-80 см. 20-25 апреля почва полностью оттаивает. Продолжительность устойчивого промерзания почвы 150-160 дней

 

Рисунок 9. Среднемесячная сумма осадков за 2020 год

 

Высота стеблей, см. Высоту самого длинного стебля на растении измеряли от уровня почвы до языка самого молодого верхнего листа. Время, когда появляется возможность измерить высоту стебля, то есть появление выступов листовых пластинок, является важным показателем для моделирования производственного процесса мискантуса, поскольку свидетельствует о начале образования травы. Измерения этого параметра начали проводить с появлением первых листовых язычков. Впоследствии измерения проводились с периодичностью один раз в две недели, каждый раз выбирая для измерения самый длинный стебель растения.С начала цветения тех генотипов, которые переходят в генеративное развитие на территории Москвы, измерения высоты стеблей производились до уровня самого высокого листа с язычком на растении, непосредственно под флаговым листом.

Количество всходов, шт. Подсчитано количество стеблей на рекордных растениях. Учитывались только те стебли, высота которых превышала 10 см. Измерения проводились с момента начала отрастания растений весной, один раз в две недели. В случае сильно разрастающихся генотипов, в частности, Miscanthus sacchariflorus (M. sacchariflorus), у которого к второму или третьему году жизни отдельные растения сближаются и исчезает способность четко проводить границу между отдельными растениями, как это можно сделать у других, менее агрессивных в этом отношении генотипов, для подсчета количества побегов использовали металлическую рамку со сторонами 71х71 см (площадь 0,5 м2).Эта площадь соответствует площади питания одного растения при использованной схеме посадки и на ней, соответственно, и подсчитывается количество всходов.

Фазы цветения растений на делянке

• Наблюдения за фазами цветения проводили в период с середины июля до конца сентября.

• Каждой делянке присваивалась оценка согласно таблице 3:

 

Таблица 1 -Шкала оценки фаз цветения по делянке

Фаза цветения	Состояние растений
-	Нет признаков цветения
A	Флаговый лист на 1 или более растений на участке
B	Первые метелки, выходящие по меньшей мере на 1 см из листового влагалища
C	Метелки видны на 50% растениях на участке
D	Полное цветение, высохшие пыльники

 

 

Фазы цветения отдельных растений оценивали согласно таблице 2.

 

Таблица 2- Стадии цветения

Фаза цветения	Состояние растений
0	Нет цветения
1	Флаговый лист (Рисунок 7.)
2	Появление метелки (Рисунок 8.)
3	Цветение (Рисунок 8.)
4	Конец цветения (Рисунок 8.)

 

Рисунок 10. Флаговый лист

Местом проведения вегетационных опытов являлась экспериментальная база кафедры физиологии растений - Лаборатория Искусственного Климата (ЛИК).

Это первая в Советском Союзе лаборатория искусственного климата при ТСХА, начавшую функционировать в 1950г. В лаборатории на момент основания имелось две теплицы общей площадью около 200м². Каждая из них была разделена на три отсека, в которых устанавливаются самостоятельные климатические режимы.

Рисунок 11. Фазы цветения растений мискантуса

 

С помощью частой смены воздуха (32 раза в час) в них поддерживается определенная температура (отклонение от заданной более 1 ºС). При этом движение воздуха не оказывает механических воздействий на растение и создает однородную воздушную среду для всех растений в опыте. Воздух подавался и выводился системой приборов для кондиционирования, все элементы которой размещены в специальном подвальном помещении.

В конце 90-х годов 20 века лаборатория подверглась коренной модернизации и перестройке. Взамен старых обветшавших теплиц были выстроены новые (4 шт). Лаборатория была оснащена современным оборудованием, позволяющим создавать контролируемые условия среды.

Основным регулируемым элементом климата является оптическое излучение. В лаборатории используются все современные источники искусственного облучения. Наибольшее распространение имеют светодиоды и натриевые лампы.

Основная проблема исследования лаборатории – изучение физиологических элементов регулярной системы растений.

В этом аспекте исследуются природа и роль биоэлектрических потенциалов, динамика процессов возбуждения и торможения; саморегуляция в системе «биологические часы» у растений, проявление регуляторной функции растений в поглощении и распределении минерального питания; роль корреляций в метамерной изменчивости у растений; динамика физиологических процессов при различных режимах облучения; реакция растений на тепловой режим в корневой зоне и другие вопросы.

В качестве объектов исследования использовали растения мискантуса различных видов и гибридных форм:

- M. sinensis (М. китайский) – сорт Голиаф;

- M. sacchariflorus (М. сахароцветковый) – дикий вид, собранный в районе 32о с. ш.;

- M.x giganteus (М. гигантский) – результат спонтанной природной гибридизации между M. sinensis и M. sacchariflorus, широко распространён в дикорастущем состоянии [7].

- M. х hybrid. (М. гибридный) – гибрид, полученный в результате целенаправленной селекции путём скрещивания M. sacchariflorus (дикого вида неизвестного происхождения) и M. sinensis, собранного в районе 45о с. ш.

Вегетационный опыт по изучению фотопериодической реакций растений проводили в условиях вегетационных камер лаборатории искусственного климата РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева.

Опытные растения выращивали в условиях почвенной культуры в вегетационных сосудах объёмом 1,5 л. В качестве субстрата была выбрана готовая почвенная смесь «Агробалт-С», основу которой составлял нейтрализованный верховой торф высокой степени разложения, нейтрализованный и удобренный всеми необходимыми для полноценного роста и развития растений элементами минерального питания. Посадочный материал получали путём деления корневищ маточных растений третьего года жизни, выкопанных с полевого участка непосредственно перед закладкой опыта. Благодаря сравнительно большому коэффициенту размножения (до 80 единиц готового посадочного материала с растения) все растения каждого исследованного вида представлены потомками одного маточного экземпляра. Таким образом была обеспечена генетическая однородность используемого растительного материала.

Растения выращивали на фотопериодах 10 ч, 18 ч, 24 ч (непрерывное освещение). В качестве источников облучения использовали натриевые лампы высокого давления (НЛВД) ДНаЗ/Reflux при плотности потока фотонов на уровне верхушек растений 180 мкмоль/м2*с. Температура воздуха в вегетационных камерах 20-24 оС днем и 18-20 оС ночью.

В экспериментах проводили учёт следующих биометрических показателей у растений:

- динамика кущения (подсчёт числа побегов у растений);

- динамика накопления сухого вещества;

-динамика формирования листовой поверхности (путём определения площади листьев с использованием фотопланиметра LI-3100С, Li-Cor, Небраска, США);

Кроме того, в опыте регистрировали скорость перехода растений к генеративному развитию путём учёта сроков наступления цветения. В случае мискантуса появление флагового листа является первым точным индикатором перехода к генеративному развитию, поэтому сроки начала цветения отмечали по появлению флагового листа.

Биологическая повторность вегетационного опыта – по 6 растений на каждый вариант.

Результаты и их обсуждение

В таблице 3 представлены данные по влиянию фотопериодических условий на кущение растений мискантуса в условиях вегетационного опыта, количество побегов на растение.

 

Таблица 3 - Влияние фотопериодических условий на кущение растений мискантуса в условиях вегетационного опыта, количество побегов на растение, шт

Вид	Фотопериод, ч
	10			18			24
	Число дней от начала вегетации
	20	40	60	20	40	60	20	40	60
M. sinensis	5,4 + 1,2	5,9 + 1,3	7,1 + 1,0	6,3 + 1,4	15,1 + 2,0	17,2 + 1,9	6,4 + 1,3	8,3 + 1,1	9,3 + 1,5
M. x hybrid	4,1 + 0,5	4,4 + 0,5	5,2 + 1,3	3,4 + 0,5	10,7 + 1,7	14,4 + 1,8	3,2 + 0,4	4,1 + 0,7	4,2 + 0,7
M. x giganteus	2,9 + 0,6	3,2 + 0,6	3,3 + 0,6	3,2 + 0,4	7,1 + 1,3	11,2 + 2,5	3,1 + 0,6	3,2 + 0,8	3,2 + 0,8
M. sacchariflorus	4,5 + 0,6	7,0 + 0,7	8,1 + 0,7	7,8 + 1,2	20,1 + 2,4	24,8 + 2,7	8,5 + 1,3	10,4 + 1,5	11,3 + 1,6

 

По данным таблицы мы можем сделать следующие выводы: для гибридов мискантуса которые были использованы в нашем опыте наилучшей фотопериодичностью является 18-часовой фотопериод так как, при нём мы наблюдаем наибольшее количество побегов на растение относительно всех периодов вегетации. Подобная фотопериодическая реакция благоприятно влияет на увеличение урожайности биомассы растения мискантуса. Если рассматривать каждый вид в частности то мы можем увидеть что у M. sinensis при 10-часовм фотопериоде к 60 дню вегетации количество побегов меньше более чем в 2 раза по сравнению с 18-часовым, тоже самое мы наблюдаем и в условиях 24-часового фотопериода. M. xhybrid у этого вида количество побегов к 60 дню вегетации более чем в 3 раза меньше при использовании 10 и 24-часового фотопериода в сравнение с 18-часовым. M. xgiganteus данный вид показал схожие результаты и мы можем наблюдать, что на всех периодах вегетации при использование 10 и 24-часового фотопериода количество побегов было в 3 и более раз меньше относительно 18-часового фотопериода. M. sacchariflorus у того вида так же в условиях короткого дня и круглосуточного освещения процесс образования новых побегов оставался неизменным, либо увеличивался несущественно.

В таблице 4 представлены данные по влияние фотопериодических условий на нарастание площади листьев у растений мискантуса в условиях вегетационного опыта

 

Вид	Фотопериод, ч
	10			18			24
	Число дней от начала вегетации
	20	40	60	20	40	60	20	40	60
M. sinensis	173 + 12	198 + 19	214 +21	201 + 15	414 + 25	498 + 29	163 + 21	246 + 16	282 + 31
M. x hybrid	173 + 18	178 + 21	210 + 15	151 + 16	473 + 28	612 + 32	119 + 25	171 + 14	177 + 21
M. x giganteus	148 + 18	152 + 15	155 + 11	142 + 11	329 + 17	498 + 55	161 + 17	169 + 21	172 + 16
M. sacchariflorus	118 + 11	196 + 17	232 + 17	214 + 17	492 + 21	693 + 47	243 + 19	291 + 32	308 + 23

Таблица 4. Влияние фотопериодических условий на нарастание площади листьев у растений мискантуса в условиях вегетационного опыта,см²/растение

 

Получены данные по влиянию фотопериодических условий на нарастание площади листьев у растений мискантуса, исходя из них мы можем сделать следующие выводы: для всех исследованных гибридов наиболее предпочтителен 18-часовой фотопериод так как, при нем  происходит наибольшее нарастание площади листьев у растений мискантуса.

Это вероятно связано с тем, что при такой же фотопериодичности происходит наилучшее кущение, следовательно количество новых облиственных побегов возрастает.

В таблице 5 представлены данные по влиянию фотопериодических условий на накопление сухой биомассы растениями мискантуса в условиях вегетационного опыта

Таблица 5. Влияние фотопериодических условий на накопление сухой биомассы растениями мискантуса в условиях вегетационного опыта, г/растение.

Вид	Фотопериод, ч
	10			18			24
	Число дней от начала вегетации
	20	40	60	20	40	60	20	40	60
M. sinensis	35,2 + 4,1	42,7 + 5,8	49,1 + 3,6	42,0 + 1,8	98,2 + 8,5	119,1 + 9,8	40,2 + 6,4	59,0 + 7,8	64,3 + 4,3
M. x hybrid	30,3 + 3,8	32,3 + 4,1	43,2 + 3,1	25,2 + 3,1	87,4 + 7,9	114,8 + 11,2	21,0 + 1,7	30,4 + 2,3	31,4 + 1,5
M. x giganteus	31,8 + 2,9	34,1 + 3,2	37,4 + 2,5	31,4 + 2,6	74,3 + 6,3	132,3 + 13,9	29,4 + 1,7	30,2 + 1,9	33,1 + 2,5
M. sacchariflorus	28,3 + 3,4	40,7 + 2,8	45,9 + 4,7	50,3 + 3,2	151,6 + 15,9	162,9 + 16,3	41,3 + 4,3	62,3 + 7,5	71,6 + 11,6

 

В приведенной выше таблице собраны данные о накопление сухой биомассы растениями мискантуса в зависимости от влияния фотопериодических условий. Проанализировав их, мы можем сделать следующие выводы:данных по динамике накопления сухой биомассы растениями мискантуса позволяет обнаружить закономерности, аналогичные тем, что были выявлены в отношении нарастания площади листьев. В условиях 10-часового фотопериода темпы накопления биомассы у всех изученных генотипов мискантуса были наиболее низкими. В то же время выращивание в условиях 18-часового фотопериода способствовало значительному увеличению количества накопленной сухой биомассы, причём наиболее ярко это проявилось у растений M. sacchariflorus.

Процесс накопления сухого вещества напрямую связан с фотосинтетической деятельностью растений, поэтому на основании полученных результатов был произведён расчёт чистой продуктивности фотосинтеза (таблица 6).

Таблица 6. Влияние фотопериодических условий на чистую продуктивность фотосинтеза у растений мискантуса в условиях вегетационного опыта, г/м²*сутки

Вид	Фотопериод, ч
	10		18		24
	Интервал (число дней от начала вегетации)
	20 - 40	40 - 60	20 - 40	40 - 60	20 - 40	40 - 60
M. sinensis	2,15 + 0,32	1,45 + 0,08	4,37 + 0,56	1,12 + 0, 12	4,64 + 0,87	0,94 + 0,12
M. x hybrid	0,56 + 0,41	2,83 + 0,12	4,77 + 0,34	1,26 + 0,38	3,10 + 0,63	0,28 + 0,05
M. x giganteus	0,66 + 0,05	0,97 + 0,03	4,43 + 0,53	3,34 + 0,64	0,60 + 0,11	0,58 + 0,09
M. sacchariflorus	4,14 + 0,93	1,16 + 0,12	6,97 + 0, 95	0,45 + 0,05	3,93 + 0,87	1,66 + 0,14

 

Максимальная величина чистой продуктивности фотосинтеза отмечается у растений M. Sinensis в интервал 20-40 дней от начала вегетации в 24 часовой фотопериод при непрерывном освещении. У остальных гибридов максимальная чистота продуктивного фотосинтеза находится в интервале 20-40 дней от начала вегетации в 18 - часовом фотопериоде, но в конечном итоге непрерывное освещение приводит к стремительному снижению показателей. Важно отметить, что данный показатель возрастает по мере роста растений в условиях короткого дня. У последнего гибрида M. sacchariflorus наблюдается тенденция снижения чистоты продуктивности фотосинтеза вне зависимости от длины светового дня и освещения.

 

Таблица 7. Влияние фотопериодических условий на сроки начала цветения растений мискантуса в условиях вегетационного опыта

Вид	Фотопериод, ч	Число дней от начала вегетации до начала цветения (появления флагового листа)
Miscanthussinensis	10	31 + 3
	18	69 + 6
	24	77 + 5
Miscanthus x hybrid	10	28 + 2
	18	65 + 4
	24	71 + 5
Miscanthus x giganteus	10	79 + 5
	18	120 + 8
	24	-
Miscanthussacchariflorus	10	-
	18	-
	24	-

 

При начале цветения у мискантуса мы можем наблюдать интенсивное удлинение побегов с образованием соцветий-метелок. Последствием этого процесса является–снижение массы побегов и образование длинного полого цветоноса, малопригодного для получения биомассы. Таким образом, при выращивании мискантуса для целей биоэкономики – получения биомассы – раннее цветение нежелательно. Растение мискантус с точки зрения перехода к генеративному развитию можно отнести к растениям короткого дня. Изученные виды мискантуса это растения с количественной фотопериодической реакцией. Тем самым поместив растения в условия длинного дня, удалось задержать цветение более чем в два раза. Исключение M. sacchariflorus цветение не удалось вызвать ни на одном из использованных фотопериодов, даже при выращивании в течение 150 дней.

Таблица 8. Цветение растений мискантуса в зависимости от фотопериодических условий.

Виды	Полевой опыт, изменения длины дня 12-18-12ч	Вегетационный опыт в фитотроне, фотопериод, ч
		10	18	24
Miscanthus sinensis	+	+	+	+
Miscanthus x hybrid	+	+	+	+
Miscanthus x giganteus	-	+	+	-
Miscanthus sacchariflorus	-	-	-	-

Примечание: “+” - цветение отмечается, “-“ – отсутствие перехода к цветению.

В приведенной выше таблице мы сравниваем результаты вегетационного опыта и полевого. В полевом опыте к генеративному развитию перешли только два вида Miscanthus sinensis и Miscanthus x hybrid. У этих гибридов компетенция короткодневной фотопериодической индукции появляется раньше, чем у остальных генотипов. Также продолжительность индуктивного периода у них меньше, чем у других гибридов, поэтому мы можем зафиксировать переход к цветению при коротком периоде вегетации в условиях Москвы и Московской области.

Miscanthusxgiganteusвусловиях средней полосы России не переходит к генеративному развитию вообще, из-за несоответствия фотопериодизации.

Miscanthus sacchariflorus при исследовании данного вида не удалось добиться цветения ни в вегетационном, ни в полевом опыте, так как растение данного генотипа происходит из района более низких широт, и вегетационный период более продолжительный на фоне малой длины дня.