СПОСОБ ОЦЕНКИ АДАПТИВНОСТИ РАСТЕНИЙ ОЗИМОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ СКЛОНОВОЙ МИКРОЗОНАЛЬНОСТИ

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для оценки адаптивности растений озимой мягкой пшеницы в условиях склоновой микрозональности.

Известен способ определения адаптивности селекционных образцов клевера лугового [RU 2201076 С2, 7 А01Н 1/04, 27.03.2003], заключающийся в том, что селекционные образцы размещают в двух контрастных экологических условиях с разницей высот в пределах 900-1000 м над уровнем моря, где адаптационные растения отбирают по увеличению 2-3 междоузлий в фазу цветения. Недостатком известного способа является ограниченность его применения.

Известен способ отбора генотипов растений зерновых культур, устойчивых к лимитирующим факторам среды [RU 2073422 С1, 6 А01Н 1/04, 20.02.1997], включающий выращивание растений, при котором на ранних этапах развития на них осуществляют сопряженное воздействие лимитирующими факторами, характерными для заданного региона, оценку генотипов проводят в фазе третьего листа по критерию сопряженной устойчивости (К_су) и в качестве устойчивых выделяют генотипы, у которых К_су>50%. Недостаток известного способа состоит в искусственном моделировании агроклиматических условий и лимитирующих факторов, что ставит под сомнение полученные результаты, в связи с тем что адаптация растений к экологическим факторам в естественных условиях значительно отличается от лабораторных условий.

Наиболее близким аналогом является способ оценки селекционного материала озимой пшеницы на адаптивность [RU 2132609 С1, 6 А01Н 1/04, 10.07.1999], включающий определение нитратредуктазной активности (НРА) в фазе 8-10-дневных проростков и спустя 7-10 дней в фазу колошения, и по максимальному значению НРА отбирают наиболее адаптивные формы по признакам высокой продуктивности. Недостаток известного способа в том, что оценка селекционного материала озимой пшеницы на адаптивность ведется в одной экологической зоне, что снижает эффективность отбора, особенно при создании адаптивных сортов озимой пшеницы, в связи с этим падает результативность полученных данных.

Задача изобретения - оценка адаптивности растений озимой мягкой пшеницы в условиях склоновой микрозональности по морфометрическим показателям для создания адаптивных сортов озимой мягкой пшеницы и, тем самым, повышения их урожайности.

Для этого были проведены исследования, которые показали, что посевы сортов озимой мягкой пшеницы, расположенные на склоне, более интенсивно подвергаются водному и температурному стрессу по сравнению с посевами сортов озимой мягкой пшеницы, которые находятся на водораздельной части рельефа. Объектами исследования являлись сорта озимой мягкой пшеницы - Белгородская 12, Одесская 267, Ариадна, Синтетик, Богданка и Корочанка. Оценку адаптивности растений озимой мягкой пшеницы проводили по изменению их морфометрических показателей в условиях склоновой микрозональности. Выявлено, что изменение морфометрических показателей растений озимой мягкой пшеницы происходит в зависимости от экологических условий и склоновой микрозональности. Так, в благоприятном 2011 году (гидротермический коэффициент (ГТК) - 1,2) высота растений озимой мягкой пшеницы была сравнительно выше засушливых 2010 и 2012 годов и составила 69,0-76,7 см (табл. 1). В 2010 и 2012 годах (ГТК - 0,4 и 0,6 соответственно) высота растений озимой мягкой пшеницы была ниже, их длина варьировала по вариантам от 57,9 до 66,4 см на плакоре; от 51,8 см до 44,7 см в микрозоне склона крутизной 1-3°. Достоверно низкая высота растений озимой мягкой пшеницы в условиях склона связана с большим влиянием температурного и водного стресса. В засушливом 2013 году высота растений озимой мягкой пшеницы была больше и изменялась в пределах 67,9-83,7 см. Это связано с тем, что в наиболее важную фазу для развития растений озимой мягкой пшеницы - фазу колошения и цветения, влагообеспеченность почвы была выше за счет выпавших атмосферных осадков.

В среднем за 2010-2013 годы высота растений озимой мягкой пшеницы в условиях склоновой микрозональности изменялась в пределах 62,8-66,2 см (табл. 2).

Неоднородность рельефа оказала влияние на ряд сортов озимой мягкой пшеницы, у которых существенная разница отмечена между плакором и микрозоной склона крутизной 3-5°. Среди них Синтетик (67,1 и 63,4 см), Богданка (63,9 и 58,4 см) и Корочанка (71,2 и 61,7 см). Это свидетельствует о том, что у данных сортов устойчивость к условиям произрастания ниже, чем у сортов озимой мягкой пшеницы Белгородская 12 (67,7-68,1 см), Одесская 267 (62,8-63,7 см) и Ариадна (62,3-63,9 см).

Оценка внутривидовых отличий показала, что среди среднерослых форм наибольшая высота растений отмечена у сортов озимой мягкой пшеницы Корочанка и Белгородская 12 (71,2 и 67,7 см на плакоре; 67,2 и 68,1 см в приводораздельной микрозоне крутизной 1-3°). В микрозоне 3-5° максимальные значения по данному параметру отмечены у сорта озимой мягкой пшеницы Белгородская 12 (68 см). Следует отметить, что высота растений озимой мягкой пшеницы была ниже среднемноголетней величины на 10-29 см. Причиной этого мог быть недостаток продуктивной влаги в определенные фазы вегетации, вызвавший снижение потребления элементов питания, а также избыточное солнечное излучение, характерное для склона южной экспозиции.

Достоверно максимальная площадь флагового листа озимой мягкой пшеницы отмечена в 2011 году в микрозоне склона крутизной 1-3° (7,2 см²) вследствие сложившихся благоприятных погодных условий (табл. 3). В сухом 2010 году в результате дефицита воды в почве отмечена наименьшая площадь листовой поверхности озимой мягкой пшеницы, которая составила для флагового листа 4,82-6,1 см. Существенная разница в площади флагового листа озимой мягкой пшеницы между плакором и микрозоной склона крутизной 1-3° отмечена в 2012 году (6,66 и 4,93 см²). Причиной этого стало нарушение равновесия между поступлением тепла и влаги, в условиях склона наблюдалось более интенсивное прогревание почвы.

Аналогичная ситуация наблюдалась по площади второго листа озимой мягкой пшеницы. Однако в засушливом 2013 году за счет больших запасов продуктивной влаги в почве значения по параметру были выше, чем в 2010 и 2012 годах (7,95-10,4 см²) и колебались в пределах 9,28-11,06 см².

В ходе исследования доказано влияние склоновой микрозональности на площадь листовой поверхности растений сортов озимой мягкой пшеницы (табл. 4).

Площадь ассимиляционной поверхности флагового и второго листа озимой мягкой пшеницы на плакоре существенно больше (6,65 и 10,33 см²), чем в микрозоне крутизной 3-5° (5,57 и 9,67 см²). Известно, что с увеличением крутизны склона южной экспозиции возрастает поступление солнечной энергии на его поверхность. Таким образом, в условиях склона усиливается действие солнечных лучей на растения, в первую очередь на флаговые листья. Именно поэтому в условиях склоновой микрозональности площадь листовой поверхности увеличивается слабее.

Оценка различий между сортами озимой мягкой пшеницы в агроценозе показала, что на плакоре наибольшая площадь флагового листа обнаружена у сорта озимой мягкой пшеницы Белгородская 12 (7,42 см²), площадь второго листа была больше у сортов озимой мягкой пшеницы Белгородская 12 (11,03 см²) и Синтетик (11,09 см²). В условиях склоновой микрозональности между сортами озимой мягкой пшеницы разницы не выявлено.

На фиг. 1 показано изменение массы сухого вещества озимой мягкой пшеницы в условиях склоновой микрозональности, г/м² (2010-2013 гг.). В среднем по сортам за 2010-2013 годы масса сухого вещества озимой мягкой пшеницы изменялась в пределах 587,4-961,4 г/м². Максимума она достигала на плакоре у всех сортов озимой мягкой пшеницы, кроме сорта Белгородская 12, у которого различий по микрозонам не выявлено (622,9-709,3 г/м²).

Различия между сортами озимой мягкой пшеницы в агроценозе по массе сухого вещества выявлены только на плакоре. В этой микрозоне они разделились на две группы: Ариадна, Богданка и Корочанка, у которых масса сухого вещества была достоверно выше и составила 1066,6-1248,9 г/м², и Белгородская 12, Одесская 267 и Синтетик с наименьшими показателями (709,3-898 г/м²). На склоновых микрозонах масса сухого вещества варьировала в пределах 481,2-803,7 г/м², однако существенных различий не отмечено.

Таким образом, очевидно, что использование трех агроландшафтных микрозон для оценки адаптивности растений озимой мягкой пшеницы одновременно дает более детальную их характеристику по исследуемым критериям.

Способ оценки адаптивности растений озимой мягкой пшеницы в условиях склоновой микрозональности осуществляют следующим образом. На плакоре и участках склона крутизной 1-3° и 3-5° высевают одинаковые сорта озимой мягкой пшеницы. Затем проводят оценку адаптивности растений озимой мягкой пшеницы в условиях склоновой микрозональности в течение всего периода вегетации путем измерения и вычисления средней величины высоты растений озимой мягкой пшеницы, площади поверхности флагового листа, площади поверхности второго листа и массы сухого вещества и вычисления коэффициента адаптивности к условиям произрастания растений озимой мягкой пшеницы по формуле:

k_a=Δх×К×0,1, где k_a - коэффициент адаптивности, Δх - средняя величина морфометрического показателя, 0,1 - постоянная составляющая, К - коэффициент пропорциональности (для южного склона К= + 0,40, для северного К= - 0,35; для западного К= + 0,08; для восточного К= - 0,07) [Иванов Д.А., Тюлин В.А. Практикум по введению в агроландшафтоведение. - Москва-Тверь: ЧуДо. 2003. С. 25].

Затем вычисляют общий коэффициент адаптивности по формуле:

k_{a общ}=(k_a1+k_a2+k_a3+k_a4)/4×0,1, где k_{a общ} - общий коэффициент адаптивности, k_a1 - коэффициент адаптивности первого морфометрического показателя, k_a2 - коэффициент адаптивности второго морфометрического показателя, k_a3 - коэффициент адаптивности третьего морфометрического показателя, k_a4 - коэффициент адаптивности четвертого морфометрического показателя, 4 - количество морфометрических показателей, 0,1 - постоянная составляющая. В качестве устойчивых выделяют сорта озимой мягкой пшеницы, у которых k_{a общ} больше 1,0; 0,7-1,0 - среднеустойчивые; меньше 0,7 - слабоустойчивые.

Пример. Вычисление общего коэффициента адаптивности для сорта озимой мягкой пшеницы Ариадна в микрозоне склона крутизной 1-3° производили следующим образом.

1. Вычисляют средние значения морфометрических показателей - высоты растения (62,5 см), площади листовой поверхности (5,86 см для флагового листа и 9,69 см² для второго листа) и массы сухого вещества (803,7 г/м²).

2. По формуле k_a=Δх×К×0,1 вычисляют коэффициент адаптивности для каждого морфометрического показателя:

k_a=62,5×0,4×0,1=2,50 для высоты растения;

k_a=5,86×0,4×0,1=0,23 для площади листовой поверхности флагового листа;

k_a=9,69×0,4×0,1=0,38 для площади листовой поверхности второго листа;

k_a=803,7×0,4×0,1=32,1 для массы сухого вещества.

3. По формуле k_{a общ}=(k_a1+k_a2+k_a3+k_a4)/4×0,1 вычисляют общий коэффициент адаптивности:

k_{a общ}=(2,5+0,23+0,38+32,1)/4×0,1=0,88.

Исследования показали, что с увеличением крутизны склона снижается адаптивность растений озимой мягкой пшеницы (табл. 5). На плакоре сорта озимой мягкой пшеницы Ариадна (1,14), Богданка (1,21) и Корочанка (1,33) показали высокую устойчивость к условиям произрастания; Синтетик (0,98), Белгородская 12 (0,79) и Одесская 267 (0,79) являлись среднеустойчивыми. В микрозоне склона крутизной 1-3° сорта озимой мягкой пшеницы проявили среднюю адаптивность (0,71-0,88), за исключением сорта озимой мягкой пшеницы Одесская 267, у которого общий коэффициент адаптивности был равен 0,68, что характеризует его как слабоустойчивый. В микрозоне склона крутизной 3-5° только сорт озимой мягкой пшеницы Белгородская 12 являлся среднеустойчивым (0,7), у остальных сортов озимой мягкой пшеницы отмечена слабая адаптивность к условиям произрастания, общий коэффициент адаптивности изменялся от 0,56 до 0,68.

Таким образом, проведенные исследования и вычисления позволили выявить адаптивность сортов озимой мягкой пшеницы в условиях склоновой микрозональности.

Предлагаемый способ оценки адаптивности растений озимой мягкой пшеницы в условиях склоновой микрозональности дает возможность более подробно охарактеризовать устойчивость сорта к экологическим условиям, что позволит создать адаптивные сорта озимой мягкой пшеницы и, тем самым, повысить их урожайность.