DOI: https://doi.org/10.21498/2518-1017.16.2.2020.209239

Features of the formation of photosynthetic potential and seed yield of maize parental components under irrigation and the use of a growth stimulator

Т. Ю. Марченко, Р. А. Вожегова, Ю. О. Лавриненко, Т. М. Хоменко

Abstract


Purpose. Determine the effect of plant densities and the use of Organic-balance biological preparation on growth, development of photosynthetic potential and seed yield of maize lines, parental components of perspective hybrids (‘Arabat’, ‘Skadovskyi’, ‘Kakhovskyi’, ‘Azov’, ‘Chonhar’, ‘Hileia’ etc.) under conditions of drip irrigation.

Methods. Field, morphometric, statistical.

Results. In the flowering phase, the maximum differences in the area of the assimilation surface were observed between the maize lines and between variants using different plant densities and Organic-balance biological preparation. The largest indicator of the area of the assimilation surface was at the mid-late line DK445 for a standing density of 70 thousand plants/ha and the use of organic preparation Organic balance – 0.489 m2/plant. Organic-balance biological preparation had a positive effect on the dynamics of the area of the assimilation surface of the lines, had provide an increase of 0.04 m2/plant or 9.5% over individual phases of development compared to untreated control. The maximum value of the net productivity of photosynthesis – 6.78 g/m2 per day, was obtained from the FAO 420 line at a density of 70 thousand plant/ha, in the FAO 350 line was less by 4.3% with a maximum at a density of 80 thousand. plants/ha. For the FAO 290 line, the optimal plant density was 90,000 plants/ha. It was found that the genotype of the line with a share of influence of 81.2 and 85.2%, respectively, is predominantly influenced by the plant leaf area and the net productivity of photosynthesis. The influence of the organic preparation Organic-balance on these indicators was less and amounted to 13.3 and 12.3% respectively. The least influence on photosynthetic parameters was carried out by the density of phytocoenoses (the proportion of influence of 5.5 and 2.5%). Genotype with 82.2% share had the greatest influence on the seed yield of the lineage-parental components of maize hybrids. Part of the impact of the organic preparation Organic balance was 4.0%, plant density – 5.3%. The maximum seed yield of the FAO 290 line was obtained at a density of 90 thousand. growth./ha and organic drug treatment Organic-balance and amounted to 5.15 t/ha. The FAO 350 line showed the highest yield at a stand density of 80,000. growth/ha and treatment with organic drug Organic-balance – 5.46 t/ha. FAO 420, the highest seed yield, formed at a stand density of 80,000 plants/ha – 6.58 t/ha and treatment with organic drug Organic balance – 7.08 t/ha. Organic Balance treatment increased the seed yield by an average of 8.1%.

Conclusions. Photosynthetic indicators of maize lines mainly depend on the genotype. Phytocenosis density and treatment with biopreparation have a much smaller effect. Under irrigation, the maximum seed yield was formed by the FAO 420 parent line of 7.08 t/ha. The results obtained indicate that in order to plan the production of seed material of maize lines, which are the parent components of hybrids, their genotypic features, the response to the density of phytocenoses and biological preparation with growth-stimulating action must be taken into account.


Keywords


seed; parental components; assimilation surface area; net photosynthesis productivity; productivity

References


Abelmasov, O. V., & Bebeh, A. V. (2018). Specifics of the key yield components manifestation in self-pollinated corn lines under different growing conditions. Plant Var. Stud. Рrot., 14(2), 209–214. doi: 10.21498/2518-1017.14.2.2018.134771. [in Ukrainian]

Betran, F. J., Beck, D., & Bänziger, M. (2003). Genetic analysis of inbred and hybrid grain yield under stress and nonstress environments in tropical maize. Crop Sci., 43(3), 807–817. doi: 10.2135/cropsci2003.8070.

Qiang, Y., Yinghong, L., Xianbin, H., Xiangge, Z., Junjie, Z., Hanmei, L., Yufeng, H., & Guowu, Y. (2019). Quantitative trait loci mapping for yield-related traits under low and high planting densities in maize (Zea mays L.). Plant Breed., 192(2), 1–14. doi: 10.1111/pbr.12778.

Irmak, S., & Djaman, K. (2016). Effects of planting date and density on plant growth, yield, evapotranspiration, and water productivity of subsurface drip-irrigated and rained maize. Trans. ASABE, 59(5), 1235–1256. doi: 10.13031/trans.59.11169.

Mason, S., Kmail, Z., Galusha, T., & Jukić, Ž. (2019). Path analysis of drought tolerant maize hybrid yield and yield components across planting dates. J. Cent. Eur. Agric., 20(1), 194–207. doi: 10.5513/JCEA01/20.1.2106.

Marchenko, T. Yu., Lavrinenko, Yu. O., Mykhaylenko, I. V., & Khomenko, T. M. (2019). Biometric indicators of maize hybrids of different FAO groups depending on micronutrient treatment under irrigation conditions. Plant Var. Stud. Prot., 15(1), 71–79. doi: 10.21498/2518-1017.15.1.2019.162486. [in Ukrainian]

Savchuk, M. V., Forest, M. M., & Taran, O. P. (2018). Influence of presowing treatment with nanocomposites on the photosynthetic apparatus of maize hybrid. Vìsn. agrar. nauki [Вulletin of Agricultural Science], 5, 32–35. doi: 1031073/agrovisnyk201805–05. [in Ukrainian]

Rozhkov, A. O., Chyhryn, O. V., Voropai, Y. V., & Olkhovskyi, D. E. (2018). White mustard yield and sowing qualities depending on treatment of seeds with physiologically active agent. Selekciâ i nasìnnictvo [Plant Breeding and Seed Production], 113, 208–217. doi: 10.30835/2413-7510.2018.134381. [in Ukrainian]

Vasylenko, M. H., Stadnyk, A. P., & Dushko, P. M. (2018). Yield and quality of seeds of agricultural crops under the action of plant growth regulators. Agroèkologičeskij žurnal [Agroecological Journal], 1, 96–101. doi: 10.33730/2077-4893.1.2018.161350. [in Ukrainian]

Tokmakova, L. M., Trepan, A. A., & Shevchenko, L. A. (2019). The effectiveness of phosphorus nutrition of corn plants under the action of polymyxobacterin. Vìsn. Poltav. derž. agrar. akad. [News of Poltava State Agrarian Academy], 1, 73–80. doi: 10.31210/visnyk2019.01.09. [in Ukrainian]

Masliyov, S. V., Matsay, N. Yu., Tsygankova, N. A., & Sakhno, M. A. (2018). Influence of predecessors, tillage and fertilizers on the yield and quality of corn grain in the Luhansk region. Vìsn. Poltav. derž. agrar. akad. [News of Poltava State Agrarian Academy], 4, 18–23. doi: 10.31210/visnyk2018.04.02. [in Ukrainian]

Savchuk, M. V., Forest, M. M., & Taran, O. P. (2018). Influence of presowing treatment with nanocomposites on the photosynthetic apparatus of maize hybrid. Vìsn. Agrar. Nauki [Вulletin of Agricultural Science], 5, 32–35. doi: 1031073/agrovisnyk201805–05. [in Ukrainian]

Zhang, L., Garneau, M. G., & Majumdar, R. (2015). Improvement of pea biomass and seed productivity by simultaneous increase of phloem and embryo loading with amino acids. Plant J., 81(1), 134–146. doi: 10.1111/tpj.12716.

Kalenska, S. M., & Taran, V. H. (2018). Yield index of maize hybrids depending on plant density, fertilizer rates and weather conditions. Plant Var. Stud. Prot., 14(4), 415–421. doi: 10.21498/2518-1017.14.4.2018.151909. [in Ukrainian]

Troyer, A. F. (2004). Background of U.S. Hybrid Corn II. Crop Sci., 44(2), 370–380. doi: 10.2135/cropsci2004.3700.

Fox, G., & O’Hare, T. (2017). Ananlyaing maize grain quality. In Achieving sustainable cultivation of maize (Vol. 1, pp. 237–260). Cambridge: Burleigh Dodds Science Publ. doi: 10.19103/AS.2016.0001.14.

Heerwaarden, J., Hufford, M. В., & Ross-Ibarra, J. (2018). Historical genomics of North American maize. PNAS, 109(31), 12420–12425. doi: 10.1073/pnas.1209275109.

Hutsch, B. W., & Schubert, S. (2017). Harvest Index of Maize (Zea mays L.): Are There Possibilities for Improvement. Adv. Agron., 146, 37–82. doi: 10.1016/bs.agron.2017.07.004.

Milander, J., Jukić, Ž., & Mason, S. (2017). Hybrid maturity influence on maize yield and yield component response to plant population in Croatia and Nebraska. Cereal Res. Commun., 45(2), 326–335 doi: 10.1556/0806.45.2017.015.

Lavrynenko, Y. O., Marchenko, T. Yu., Nuzhna, M. V., & Bodenko, N. A. (2018). Models of FAO 150–490 maize hybrids for irrigation conditions. Plant Var. Stud. Prot., 14(1), 58–64. doi: 10.21498/2518–1017.14.1.2018.126508. [in Ukrainian]

Vozhehova, R. A., Lavrynenko, Yu. O., & Hozh, O. A. (2015). Naukovo-praktychni rekomendatsii z tekhnolohii vyroshchuvannia kukurudzy v umovakh zroshennia Pivdennoho Stepu Ukrainy [Scientific and practical recommendations on the technology of corn cultivation under conditions of irrigation of the Southern Steppe of Ukraine]. Kherson: Hrin D. S. [in Ukrainian]

Vozhegova, R. A., Lavrinenko, Y. O., & Malyarchuk, M. P. (2014). Metodyka polovykh i laboratornykh doslidzhen na zroshuvanykh zemliakh [Methods of field and laboratory research on irrigated lands]. Kherson: Hrin D. S. [in Ukrainian]

Ushkarenko, V. O., Nikishenko, V. L., Goloborodko, S. P., & Kokovikhin, S. V. (2009). Dyspersiinyi i koreliatsiinyi analiz rezultativ polovykh doslidiv [Analysis of variance and correlation of the results of field experiments]. Kherson: Aylant. [in Ukrainian]

Lavrynenko, Yu. O., Kokovikhin, S. V., Naidonov, V. H., & Mykhalenko, I. V. (2008). Metodychni vkazivky z nasinnytstva kukurudzy v umovakh zroshennia [Methodological instructions for se­eding of corn under irrigation conditions]. Kherson: Ailant. [in Ukrainian]

Morgun, V. V., Priadkina, G. A., Stasik, O. O., & Zborivska, O. V. (2019). Relationships canopy assimilation surface capacity traits and grain productivity of winter wheat genotypes under drought stress. Agric. Sci. Pract., 6(2), 18–28. doi: 10.15407/agrisp6.02.018.

Sukhomud, O. H., Adamenko, D. M., Kravets, I. S., & Sukhanov, S. V. (2019). The effect of the use of microfertilizers TM «Active Harvest» on the growth, development and yield of corn plants. Vìsn. Umans’kogo nac. unìv. sadìvnictva [Bulletin of Unan National University of Horticulture], 94(1), 156–164. doi: 10.31395/2415-8240-2019-94-1-156-164.

Тroyer, A. F. (2006). Adaptedness and heterosis in corn and mule hybrids. Crop Sci., 46(2), 528–543. doi:10.2135/cropsci2005.0065.

Palamarchuk, V. D. (2018). Influence of foliar fertilization on the number of cobs in maize hybrids. Vìsn. agrar. nauki [Вulletin of Agricultural Science], 8, 24–32. doi: 10.31073/agrovisnyk201808-04. [in Ukrainian]

Pashchenko, Yu. M. (2009). Technology of growing parent forms of maize hybrids in the Southern Steppe. Selekciâ i nasìnnictvo [Plant Breeding and Seed Production], 97, 203–208. doi: 10.30835/2413-7510.2009.77603. [in Ukrainian]

Belov, Ya. V. (2018). Directions for optimizing corn cultivation technologies under climate change. Vìsn. agrar. nauki Pričornomor’â [Ukrainian Black Sea region Agrarian Science], 4, 74–81. doi: 10.31521/2313-092X/2018-4(100)-11. [in Ukrainian]


GOST Style Citations


1. Абельмасов О. В., Бебех А. В. Особливості прояву основних елементів структури врожайності самозапилених ліній кукурудзи в різних умовах вирощування. Plant Var. Stud. Рrot. 2018. Т. 14, № 2.  С. 209–214. doi: 10.21498/2518-1017.14.2.2018.134771.

2. Betran F. J., Beck D., Bänziger M. Genetic analysis of inbred and  hybrid grain yield under stress and nonstress environments in tropical maize. Crop Sci. 2003. Vol. 43,  Iss. 3. Р. 807–817. doi: 10.2135/cropsci2003.8070.

3. Qiang Y., Yinghong L., Xianbin H. et al. Quantitative trait loci mapping for yield-related traits under low and high planting densities in maize (Zea mays L.). Plant Breed. 2019. Vol. 139, Iss. 2. P. 1–14. doi: 10.1111/pbr.12778.

4. Irmak S., Djaman K. Effects of planting date and density on plant growth, yield, evapotranspiration, and water productivity of subsurface drip-irrigated and rained maize. Trans. ASABE. 2016. Vol. 59, Iss. 5. P. 1235–1256. doi: 10.13031/trans.59.11169.

5. Mason S., Kmail Z., Galusha T., Jukić Ž. Path analysis of drought tolerant maize hybrid yield and yield components across planting dates. J. Cent. Eur. Agric. 2019. Vol. 20, Iss. 1. Р. 194–207. doi: 10.5513/JCEA01/20.1.2106.

6. Марченко Т. Ю., Лавриненко Ю. О., Михайленко І. В., Хоменко Т. М. Біометричні показники гібридів кукурудзи різних груп ФАО залежно від обробки мікродобривами за умов зрошення. Plant Var. Stud. Рrot. 2019. Т. 15, № 1. С. 71–79.  doi: 10.21498/2518-1017.15.1.2019.162486.

7. Савчук М. В., Лісовий М. М., Таран О. П. Вплив передпосівної обробки нанокомпозитами на фотосинтетичний апарат гіб­рида кукурудзи. Вісн. аграр. науки. 2018. № 5. С. 32–35. doi: 1031073/agrovisnyk201805–05.

8. Рожков А. О., Чигрин О. В., Воропай Ю. В., Ольховський Д. Є. Урожайність і посівні якості гірчиці білої залежно від обробки насіння фізіологічно активними препаратами. Се­лекція і насінництво. 2018. Вип. 113. С. 208–217.  doi: 10.30835/2413-7510.2018.134381.

9. Василенко М. Г., Стадник А. П., Душко П. М. Урожайність і якість насіння сільськогосподарських культур за дії регуляторів росту рослин. Агроекологічний журнал. 2018. № 1. С. 96–101. doi: 10.33730/2077-4893.1.2018.161350.

10. Токмакова Л. М., Трепан А. О., Шевченко Л. А. Ефективність фосфорного живлення рослин кукурудзи за дії поліміксобактерину. Вісник ПДАА. 2019. № 1. С. 73–80. doi: 10.31210/visnyk2019.01.09.

11. Маслійов С. В., Мацай Н. Ю., Циганкова Н. А., Сахно М. А. Вплив попередників, обробітку ґрунту та добрив на урожайність і якість зерна кукурудзи в умовах Луганської області. Вісник ПДАА. 2018. № 4. С. 18–23. doi: 10.31210/visnyk2018.04.02.

12. Савчук М. В., Лісовий М. М., Таран О. П. Вплив передпосівної обробки нанокомпозитами на фотосинтетичний апарат гібрида кукурудзи. Вісн. аграр. науки. 2018. № 5. С. 32–35. doi: 1031073/agrovisnyk201805–05.

13. Zhang L., Garneau M. G., Majumdar R. Improvement of pea biomass and seed productivity by simultaneous increase of phloem and embryo loading with amino acids. Plant J. 2015. Vol. 81, Iss 1. Р. 134–146. doi: 10.1111/tpj.12716.

14. Каленська С. М., Таран В. Г. Індекс урожайності гібридів кукурудзи залежно від густоти стояння рослин, норм добрив та погодних умов вирощування. Plant Var. Stud. Prot. 2018. Т. 14, № 4. С. 415–421. doi: 10.21498/2518-1017.14.4.2018.151909.

15. Troyer A. F. Background of U.S. Hybrid Corn II. Crop Sci. 2004. Vol. 44, Iss. 2. P. 370–380. doi: 10.2135/cropsci2004.3700. 

16. Fox G., O’Hare T. Analyzing maize grain quality. Achieving sustainable cultivation of maize. Cambridge : Burleigh Dodds Science Publ., 2017. Vol. 1. Р. 237–260. doi: 10.19103/AS.2016.0001.14.

17. Heerwaarden J., Hufford M. В., Ross-Ibarra J. Historical geno­mics of North American maize. PNAS. 2018. Vol. 109, Iss. 31. Р. 12420–12425. doi: 10.1073/pnas.1209275109.

18. Hutsch B. W., Schubert S. Harvest Index of Maize (Zea mays L.): Are There Possibilities for Improvement. Adv. Agron. 2017. Vol. 146. Р. 37–82. doi: 10.1016/10.1016/bs.agron.2017.07.004.

19. Milander J., Jukić Ž., Mason S. Hybrid maturity influence on maize yield and yield component response to plant population in Croatia and Nebraska. Cereal Res. Commun. 2017. Vol. 45, Iss. 2. Р. 326–335 doi: 10.1556/0806.45.2017.015.

20. Лавриненко Ю. О., Марченко Т. Ю., Нужна М. В., Боденко Н. А. Моделі гібридів кукурудзи FAO 150–490 для умов зрошення. Plant Var. Stud. Prot. 2018. Т. 14, № 1. C. 58–64. doi: 10.21498/2518–1017.14.1.2018.126508.

21. Вожегова Р. А., Лавриненко Ю. О., Гож О. А. та ін. Науково-практичні рекомендації з технології вирощування кукурудзи в умовах зрошення Південного Степу України. Херсон : Грінь Д. С., 2015. 104 с.

22. Вожегова Р. А., Лавриненко Ю. О., Малярчук М. П. Методика польових і лабораторних досліджень на зрошуваних землях. Херсон : Грінь Д.С., 2014. 286 с.

23. Ушкаренко В. О., Нікішенко В. Л., Голобородько С. П., Коковіхін С. В. Дисперсійний і кореляційний аналіз результатів польових дослідів. Херсон : Айлант, 2009. 372 с.

24. Лавриненко Ю. О., Коковіхін С. В., Найдьонов В. Г., Михаленко І. В. Методичні вказівки з насінництва кукурудзи в умовах зрошення. Херсон : Айлант, 2008. 212 с.

25. Morgun V. V., Priadkina G. A., Stasik O. O., Zborivska O. V. Relationships canopy assimilation surface capacity traits and grain productivity of winter wheat genotypes under drought stress. agric. sci. pract. 2019. Vol. 6, Iss. 2. Р. 18–28. doi: 10.15407/agrisp6.02.018. 

26. Сухомуд О. Г., Адаменко Д. М., Кравець І. С., Суханов С. В. Вплив застосування мікродобрив ТМ «Актив-харвест» на ріст, розвиток і врожайність рослин кукурудзи. Вісник УНУС. 2019. Т. 94, № 1. С. 156–164. doi: 10.31395/2415-8240-2019-94-1-156-164.

27. Тroyer A. F. Adaptedness and heterosis in corn and mule hyb­rids. Crop Sci. 2006. Vol. 46, Iss. 2. Р. 528–543. doi: 10.2135/cropsci2005.0065.

28. Паламарчук В. Д. Вплив позакореневих підживлень на кількість качанів у гібридів кукурудзи. Вісн. аграр. науки. 2018. № 8. С. 24–32. doi: 10.31073/agrovisnyk201808-04.

29. Пащенко Ю. М. Технологія вирощування батьківських форм гіб­ридів кукурудзи у Південному Степу. Селекція і насінництво. 2009. Вип. 97. С. 203–208. doi: 10.30835/2413-7510.2009.77603.

30. Бєлов Я. В. Напрями оптимізації технологій вирощування кукурудзи за умов змін клімату. Вісн. аграр. науки Причорномор’я. 2018. № 4. С. 74–81. doi: 10.31521/2313-092X/2018-4(100)-11.







Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

DOI: 10.21498/2518-1017

Flag Counter