Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 11
1.1. Экология и агротехника льна культурного (Linum usitatissimum L.) 11
1.2. Биологическая активность почвы. Почвенное утомление 23
1.3. Биологические препараты. Их использование в льноводстве. Ферментативная активность почвы 37
1.4. Селекционно-генетические исследования льна 52
2. Объекты и методы исследований, общая характеристика природных условий, пригодных для возделывания льна. Характеристика зоны льносеяния 64
2.1. Объекты 69
2.2. Микробиологические методы 71
2.3. Селекционные методы 73
2.4. Изучение препаратов с помощью световой техники 78
2.5. Статистические методы анализа экспериментальных данных 78
3. Биологическая активность почв и микрофлора льна 79
3.1. Микробиологические особенности почв до посева льна 79
3.2. Микробиологические особенности ризосферы льна перед уборкой 84
3.3. Микробиологические особенности почв разных предшественников льна 92
3.4. Эпифитная микрофлора листьев льна 100
3.5. Эпифитная микрофлора семян льна 106
3.6. Корневые выделения гибридов льна и их родительских форм 131
3.7. Ферментативная активность почв 134
3.8. Влияние внешних факторов на антагонизм бактерий в ризосфере льна к фитопатогенным грибам 138
3.9. Влияние микроорганизмов из ризосферы льна на всхожесть семян и рост ростков и корней редиса 144
3.10. Влияние микромицетов из ризосферы льна на рост проростков редиса и льна 150
4. Влияние биологических препаратов на продуктивность льна-долгунца на разных типах почв 154
4.1. Эффективность биологических препаратов на продуктивность льна-долгунца на темно-серых оподзоленных почвах 155
4.2. Эффективность биологических препаратов на продуктивность льна-долгунца на серой лесной оподзоленной среднесуглинистой почве 199
4.3. Эффективность биологических препаратов на продуктивность разных сортов льна-долгунца на серой лесной оподзоленной среднемощной слабосмытой тяжелосуглинистой почве 206
4.4. Влияние биологических препаратов на продуктивность льна-долгунца на светло-серой лесной почве 212
4.5. Разработка экспресс-метода определения эффективности применения биопрепаратов для повышения продуктивности перспективных сортов льна-долгунца 215
4.6. Расчет экономической эффективности возделывания льна 225
5. Изучение генотрофии в разных почвенно-климатических условиях 230
5.1. Выявление генотрофных линий льна-долгунца 231
5.2. Сравнение высокопродуктивных линий льна 242
6. Влияние почвенно-климатических условий на основные показатели продуктивности 247
6.1. Комплексный статистический анализ влияния почвенно климатических условий на элементы продуктивности 247
6.2. Влияние абиотических, биотических, антропогенных факторов на продуктивность льна 268
Выводы 272
Предложения производству 276
Список использованной литературы 277
- Экология и агротехника льна культурного (Linum usitatissimum L.)
- Микробиологические особенности почв разных предшественников льна
- Эффективность биологических препаратов на продуктивность льна-долгунца на серой лесной оподзоленной среднесуглинистой почве
- Влияние абиотических, биотических, антропогенных факторов на продуктивность льна
Введение к работе
Актуальность работы. Основные посевы льна в условиях Западной Сибири сосредоточены в лесостепной зоне Приобья и подтаежной зоне Томской области. Для разработки научных основ рационального использования биологических ресурсов льна на почвах разного генезиса следует использовать все приемы и подходы к повышению его продуктивности. Это биологические особенности почв, агротехнические мероприятия и агрохимические приемы, в том числе активное применение стимуляторов роста биологической природы (Белопухов и др., 2010; Виноградов и др., 2010; Захаренко и др., 2009; Захарова, Кудрявцев, 2010; Фатыхов и др., 2010). Важным является использование перспективных сортов и гибридов льна (Жученко и др., 2009; Понажев, 2010; Семеницкая, Петракова, 2011).
Научные подходы к управлению урожайностью льна в настоящее время не разработаны. Сорт льна может создавать лишь предпосылки, а определяющее влияние в условиях резко-континентального климата Западно-Сибирского региона имеет комплекс агротехнических мероприятий, снижающих или повышающих действие природных экологических факторов (Крепков, 2004). Уникальной особенностью льна является то, что у некоторых сортов после выращивания в течение одного поколения в четко заданных условиях среды обнаруживаются наследственные изменения (Cullis, 1981; Durrant, 1962, 1971). Возникающие стабильные линии, названные генотрофами, отличаются одна от другой и от исходного сорта. Это позволяет оценивать лен как чрезвычайно интересную модель в плане исследования эпигенетических механизмов регуляции генома.
Особую роль в решении проблемы реализации генетического потенциала имеет разработка вопросов управления генотипической изменчивостью растений льна как важного биологического ресурса, востребованного сельским хозяйством. Одно из центральных мест принадлежит сорту, как динамичной биологической системе, способной реализовать потенциал генотипа на разных почвах (Цильке, 2002, 2003). В этой связи приоритетным направлением в изучении биологических ресурсов льна и других культурных растений в настоящее время является проблема повышения эффективности микробно-растительного взаимодействия (Петров, 2002). В ходе эволюции между растениями и почвенными микроорганизмами, обитающими в прикорневой зоне растений, формируются взаимоотношения, взаимовыгодные как для растений, так и для микроорганизмов, обеспечивающие устойчивое существование экосистемы (Вернадский, 1977; Заварзин, 2003; Звягинцев, 1987; Мишустин, 1972; Сорокин, 1993; Тихонович, Проворов, 2005; Clark, Paul, 1970 и др.). Поскольку прикорневая микрофлора оказывает большое влияние на рост и развитие растений продуктами своего метаболизма, растения сами могут изменять микрофлору почвы (Архипова, 1999). Для улучшения фитосанитарного состояния посевов сельскохозяйственных культур нужен системный подход на базе интегрированной защиты растений. В основе его должен находиться агротехнический метод: ранние сроки посева, соблюдение места в севообороте (Торопова и др., 2002; Торопова, 2005).
Вопросы почвенной и эпифитной микрофлоры льна, сохранения и поддержания плодородия почв при получении устойчивых, высоких урожаев льнопродукции изучены недостаточно. Настоящее исследование было направлено на выявление роли и связи протокооперативных, генетических и экологических факторов в восстановлении плодородия почв и возможностей использования потенциала ризосферной микрофлоры льна для формирования продуктивности сортов и гибридов в условиях лесостепной и подтаежной зон Западной Сибири с целью управления урожайностью.
Цель работы – разработать научные основы управления урожайностью и качеством продукции волокна и семян льна культурного при его возделывании в условиях лесостепной и подтаежной зон Западной Сибири.
Задачи исследований:
-
Провести мониторинг микробного сообщества почв разного генезиса и ризосферы сортов и гибридов льна, выращиваемого в разных почвенно-климатических условиях, а также эпифитной микрофлоры.
-
Выявить оптимальные условия для повышения продуктивности льна, используя показатели биологической активности почв, микробного пула и емкости среды.
-
Изучить метаболиты микроорганизмов ризосферы, оценить их влияние как стимуляторов или ингибиторов продуктивности льна.
-
Оценить влияние биологических препаратов на продуктивность льна.
-
Выявить генотрофные линии льна для продуктивного потенциального использования в селекционных программах лесостепной и подтаежной зон Западной Сибири.
-
Провести комплексную оценку влияния почвенно-климатических условий на основные показатели продуктивности льна.
Защищаемые положения:
-
Биологические ресурсы почв разного генезиса являются основой продуктивности сортов и перспективных гибридов льна-долгунца в условиях лесостепной и подтаежной зон Западной Сибири.
-
Микробные препараты и экологически безопасные стимуляторы роста и развития растений избирательно оказывают позитивное влияние на показатели продуктивности льна-долгунца.
-
Генотрофия как биологический ресурс повышения продуктивности льна-долгунца.
-
Комплексная статистическая оценка влияния абиотических, биотических (генетических, протокооперативных), антропогенных факторов на основные показатели продуктивности льна.
Научная новизна. Впервые определены биологические ресурсы и оценена роль микробных сообществ почв и ризосферы сортов и гибридов льна, выращиваемого в разных почвенно-климатических условиях, а также эпифитной микрофлоры льна в формировании признаков продуктивности. Определена функциональная значимость микроорганизмов.
Метаболиты микроорганизмов ризосферы оценены как стимуляторы (ингибиторы) продуктивности льна.
Среди биотических факторов выделены оптимальные предшественники для получения высокой продуктивности льна при использовании показателей биологической активности почв, микробного пула и емкости среды.
Установлено действие абиотических факторов на биодинамику микробных сообществ разных почв. Ризосфера льна на разных типах почв имеет специфичную микрофлору. Величина микробного пула бактерий превышает 1 млн в 1 г, такой пул обеспечивает активное протекание энергетических и метаболических процессов в почве. Наиболее устойчивы сообщества популяций микроорганизмов в условиях дерново-глубокоподзолистой супесчаной и серой лесной почвы, в них пул микроорганизмов в ризосфере льна наиболее стабилен по сравнению с другими почвами. Видовой состав микрофлоры ризосферы, листьев и семян льна специфичен.
Доказано положительное действие антропогенных факторов (бактеризация, биологические препараты) на продуктивность льна. Оценены изменения в микробных сообществах почв при внесении экологически безопасных стимуляторов роста и развития растений и биологических удобрений в разных зонах произрастания (подтаежной и лесостепной).
Выявлены генотрофные гибридные формы К Т, О (К Т) и К (К Т). Они являются перспективными для дальнейшего внедрения на территории Западно-Сибирского региона, отличаются показателями продуктивности семян (от 4,8 до 5,7 г) и волокна (до 33%).
Наибольший вклад в формирование различий между признаками продуктивности льна вносят генетические и экологические факторы. Реакция на биологические препараты генетически детерминирована.
Практическая значимость и реализация результатов. Проведенные исследования позволили научно обосновать на территории лесостепной и подтаежной зон Западной Сибири состояние биологических ресурсов и рекомендовать их рациональное использование для повышения эффективности развития льноводства. Результаты исследований по влиянию биологических препаратов на микробный ценоз почвы и популяции льна культурного (Linum usitatissimum L.) вошли составной частью в методические рекомендации и используются в земледелии Новосибирской и Томской областей. Показано, что биологические препараты: гумат натрия, гумостим, БакСиб, Альбит – целесообразно применять под культуру льна-долгунца. Обработка семян химическим протравителем Бункер и биопрепаратом Альбит с опрыскиванием посевов баковой смесью гербицида Пик и биопрепарата Альбит рекомендуется для получения высокой урожайности соломки и волокна.
Материалы диссертации использованы при составлении учебных пособий для учебного процесса в курсах «Технология возделывания льна», «Селекция и семеноводство полевых культур», «Учебная практика по ботанике» при подготовке специалистов-агрономов в Западно-Сибирском регионе.
На основе проведенных исследований составлены технологические карты по возделыванию сортов льна.
Производственные испытания гибридов льна проведены в ООО «Сибирское зерно», СПК «Успех»; эффективности препаратов гуминовой природы – в ООО «Томский лен», СПК «Успех».
Апробация работы. Материалы диссертации представлены и обсуждены на 13 международных, 7 всероссийских конгрессах и совещаниях, 15 региональных конференциях.
Публикации результатов исследований. Основные положения диссертации опубликованы в 78 научных работах, в том числе 21 – в ведущих научных журналах, включённых в Перечень ВАК Минобрнауки РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена
на 303 страницах машинописного текста, состоит из введения, 6 глав собственных исследований, выводов, списка использованной литературы, включающего 302 наименования, в том числе 51 иностранных авторов. Работа содержит 108 таблиц, 84 рисунка.
Экология и агротехника льна культурного (Linum usitatissimum L.)
Возделывание любой сельскохозяйственной культуры должно рассматриваться только в связи с условиями той зоны (абиотическими факторами), в которой оно проводится, так как выбранные агромероприятия для сорта должны согласовываться с диктуемыми действиями природы. От уровня обеспечения растений светом, теплом, влагой в определенных диапазонах в прямой зависимости находятся все физиологические и биохимические процессы растения - дыхание, фотосинтез, транспирация, усвоение питательных веществ из почвы, отношение к свету и теплу. Для каждого вида растения существует определенный набор параметров окружающей среды, в частности, это относится к популяциям льна (Крепков, 2004). Лен имеет невысокую экологическую пластичность, и при изменении диапазонов факторов среды значительно снижается качество льнопродукции (Тихвинский и др., 2005).
В настоящее время для нужд народного хозяйства используют все органы льна-долгунца. Лен-долгунец - ценная техническая культура. Потребность текстильной промышленности в льняном волокне велика, так как многие изделия из него полностью не могут быть заменены изделиями из химических волокон. Волокно льна состоит из пучков, образованных элементами луба (длинные веретенообразные клетки, на концах заостренные, с узкой полостью и утолщенными стенками, склеенные между собой пектиновым веществом, образующие пучки, идущие вдоль стебля). Качественные ткани могут быть получены из льняного волокна с длинными, ровными, тонкими лубяными пучками. Стебель должен быть длинным, иметь мало разветвлений, так как их обилие увеличивает число разрывов в пучках и понижает качество выхода волокна при обработке. Тонкость волокна зависит от времени уборки (Снегирева и др., 2010; Чернова, 2007). При очень ранней уборке волокно получается тонкое и эластичное, с небольшим выходом; ко времени созревания семян качество волокна снижается, оно становится грубым, хрупким, выход волокна повышается (Горшкова и др., 2010; Земит, 1934; Писарев, 1937; Полная энциклопедия, 1901; Сизов, 1956).
Из семян, содержащих 35 - 37% жира, получают льняное масло, применяемое в лакокрасочной, химической, консервной промышленности, кулинарии, медицине (Степанова, Котик, 2006). Для кормления животных используют жмых, содержащий до 7% сырого жира, 34% сырого протеина. В 1 кг льняного жмыха содержится в среднем 1,15 кормовых единиц и 260 г переваримого белка.
Льняная костра содержит до 64% целлюлозы, поэтому применяется в картонно-бумажной промышленности (Объедков, 1979).
Лен относится к роду Ыпит семейства льновых, которое объединяет более 200 видов. В сельскохозяйственном производстве значение имеет один вид - лен обыкновенный {Ыпит usitatissimum L.), состоящий из 5 географических типов: долгунца, кудряша, межеумка, стелющегося, крупносемянно-го. Вид четко различается по хозяйственному использованию, по высоте, ветвистости, числу коробочек. Такой полиморфизм вида обусловлен тем, что с доисторических времен культура льна в разнообразных эколого-географических условиях подвергалась активному селективному воздействию (Крепков, 2004).
Лен обыкновенный - это яровые или полуозимые, одностебельные или ветвящиеся растения. Стебли цилиндрические, прямостоячие или стелющиеся, покрытые восковым налетом, высотой до 100 см и более. Окраска стеблей изменяется по фазам роста и развития от светло-зеленой до темно-зеленой.
Лен-долгунец отличается высокоросл остью (70 - 125 см), преимущественно одностебельностью, сравнительно слабо ветвится, цветочная часть короткая. В основном вся группа долгунцов характеризуется раннеспелостью (70 - 90 дней). Корневая система стержневая, слабо развитая - 8 - 10% от массы растений. Особенность корневой системы - густое расположение боковых корней первого порядка в верхней части главного корня. Продуктивная часть растения - стебель, используется на получение волокна.
Крупносемянный лен относится к средиземноморской группе льна по фенотипическим проявлениям. Это среднерослое, близкое внешне к межеумкам растение. Отличается крупными цветками, коробочками, семенами.
В настоящее время лен-долгунец районирован в 40 областях, краях, автономных республиках страны (Объедков, 1979). Задача районирования - подбор для каждого льноводного района лучших селекционных сортов (Фадеева, 2008). Существенная особенность селекционных долгунцов - повышенное качество волокнистой продукции. Лучшие селекционные долгунцы в сравнении с рядовыми отличаются заметно выраженной малосемянностью (Коллинс и др., 1934).
Важная роль в повышении урожайности и качества льняного волокна в Сибирском регионе принадлежит сортам. Одним из основных мероприятий, направленных на увеличение валового сбора и улучшение качества льнопро-дукции, является также выведение и внедрение в производство новых высокопродуктивных, устойчивых к полеганию и болезням сортов льна-долгунца (Крепков, 1997а). Благодаря лучшему сочетанию хозяйственно-ценных признаков они дают при одинаковых затратах труда более высокий (иногда в 1,5 раза) урожай и лучшее качество продукции по сравнению со старыми (заменяемыми) сортами, а также больший экономический эффект. Обеспечивая высокий урожай соломы, современные сорта отличаются, как правило, достаточно полным комплексом других хозяйственно-ценных признаков: высоким содержанием и качеством волокна, хорошими прядильными свойствами, оптимальной продолжительностью вегетационного периода, устойчивостью к основным болезням и полеганию, пригодностью к механизированной приспособленной к почвенно-климатическим условиям уборке. Выведение планируемых сортов проводится методом гибридизации в сочетании с отбором, сопровождающимся размножением и всесторонней оценкой селекционного материала по хозяйственно-ценным признакам и свойствам. Селекционный процесс принято делить на несколько последовательных этапов: 1) планирование или модель сорта; 2) поиск исходного материала (изучение коллекции, подбор родительских пар и схем скрещивания, гибридизация, выявление генетической изменчивости в гибридных популяциях); 3) индивидуальный отбор в гибридных популяциях; 4) отбор линий и их оценка на селективных фонах; 5) размножение перспективных линий и сортов.
Генотип современных сортов льна-долгунца отечественной селекции изначально сформирован из популяций русского крестьянского льна. Томские сорта не являются исключением, для их создания использовали линии, отобранные из сибирских местных чаинского и боготольского кряжей (Креп-ков, 1997а, б).
Основной метод селекции льна-долгунца - гибридизация с последующим индивидуальным отбором. Подбор родительских форм для включения в гибридизацию проводится по следующим морфологическим и хозяйственно-биологическим признакам (Крепков, 1997в): 1) общая высота растений льна; 2) техническая длина растений; 3) компактность метелки растения; 4) содержание волокна в стебле растения; 5) число коробочек на одно растение; 6) качество волокна; 7) растрескиваемость коробочек и осыпаемость семян; 8) выравненность стеблестоя; 9) равномерность созревания; 10) способность противостоять засухе; 11) высокая адаптационная способность сохранять уровень продуктивности по годам, неравнозначным по погодным условиям; 12) устойчивость к полеганию; 13) устойчивость к болезням; 14) продолжительность вегетационного периода; 15) пригодность к механизированной уборке. Селекционный процесс предусматривает формирование и изучение в конкретных почвенно-климатических условиях коллекционного материала, интродуцированного из других экологических зон (Кудряшов и др., 2005).
Ботаническая классификация льна была разработана Н.И. Вавиловым (1926).
Микробиологические особенности почв разных предшественников льна
Исследования почв после разных предшественников проводили после уборки растений в октябре 2005 г. на серой лесной оподзоленной среднесуг-линистой почве. Предшественники: 1 - пшеница; 2 - лен; 3 - кормовые -суданская трава; 4 - кукуруза; 5 - занятый пар - сидерат - рапс; 6 - озимая рожь; 7 - гречиха; 8 - картофель; 9 - чистый пар.
При определении влажности почв установлено, что почвы под разными предшественниками характеризуются разной влажностью: 28, 22, 20, 24, 18, 20, 22, 24 и 22% соответственно.
Самой влажной оказалась почва после пшеницы (28%), а минимальная влажность была отмечена у почвы после занятого пара - сидерата - рапса (18%).
Результаты исследования аммонифицирующих микроорганизмов показали, что они после разных предшественников представлены определенным количественным и качественным составом (табл. 17).
Максимальное содержание микроорганизмов было выявлено в почве предшественника «занятый пар - сидерат - рапс», минимальное - в образцах предшественников «озимая рожь» и «лен».
В целом по содержанию микроорганизмов во всех образцах после всех предшественников обнаружено высокое содержание бактерий. Наиболее богатый качественный состав микроорганизмов был выявлен в образце после предшественника «пшеница» - (выявлены Bacillus subtilis, Bacillus cereus, Bacillus idosus, Bacillus megaterium, Bacillus agglomeratus, Bacillus protheus, бактерии, кокки), однако по количественному составу микроорганизмов этот образец не доминировал. Наибольшее количество микроорганизмов обнаружено в образце после предшественника «занятый пар - сидерат - рапс», однако качественный состав был здесь небогатым. Наиболее бедным качественным составом характеризовался предшественник «лен».
Во всех образцах за исключением предшественников «занятый пар - сидерат - рапс» и «картофель» преобладали бациллы (табл. 18).
Содержание их было максимальным после предшественника «кормовые - суданская трава». Это можно объяснить отмиранием корневых остатков, так как образцы были взяты после уборки льна. Отмечено, что существенно отличался от всех образцов предшественник «занятый пар - сидерат - рапс», в котором содержание бактерий в ризосфере было 76,1%. Соотношение бациллы : бактерии оказалось максимальным в ризосфере предшественника «кукуруза» - 3,28, что может свидетельствовать о большем количестве отмерших корневых остатков в этом варианте и более глубоком процессе разложения органического вещества. Минимальным соотношение бациллы : бактерии оказалось в ризосфере предшественника «занятый пар - сидерат -рапс»-0,31.
При определении микроорганизмов, усваивающих минеральные формы азота, показано, что численность их была выше, чем аммонификаторов (табл. 19). Это означает, что во всех изученных образцах преобладают процессы минерализации. Это же подтверждается и высоким коэффициентом минерализации. Он оказался максимальным после предшественника «кормовые - суданская трава» - 3,33. Это можно объяснить тем, что в указанной почве было небольшое количество доступных форм азота для питания микроорганизмов. Минимальным показателем характеризовался образец после предшественника «кукуруза» - 0,47.
Больше всего микроорганизмов, усваивающих минеральные формы азо та, было обнаружено после предшественника «кормовые - суданская трава» (минимальным этот показатель был в образце после предшественника «пшеница»). Бактерии преобладали в образце после предшественника «кормовые - суданская трава».
Во всех образцах обнаружены актиномицеты. Известно, что они подавляют фитопатогенные грибы и бактерии. Таким образом, можно судить о хорошем фитосанитарном состоянии почв всех предшественников, в особенности высоким этот показатель оказался после предшественника кормовых культур.
Численность грибов в почве по разным предшественникам льна была невысокой (табл. 20). Максимальное содержание грибов отмечено после предшественника «занятый пар - сидерат - рапс», минимальным было их содержание после гречихи. Из истинных фитопатогенов выявлен гриб Fusa-rium oxysporum. Исключение составил предшественник озимая рожь, где этот гриб не обнаружен.
В образцах встретились также 2 вида триходермы - Trichoderma viride и Trichoderma album. Trichoderma viride обнаружен во всех предшественниках, кроме картофеля. Из азотфиксирующих микроорганизмов обнаружен азотобактер, олигонитрофилы, Clostridium pasterianum (табл. 21).
Максимальным обрастание комочков азотобактером было в образце предшественника картофель - 100%), минимальным - у предшественника «лен» - 3%. Обрастание комочков олигонитрофилами составило 100%) в предшественниках «пшеница», «лен», «кукуруза», «чистый пар». Самым низким обрастание комочков олигонитрофилами было в образце «гречиха» -47%. Clostridium pasterianum выявлен после предшественника «занятый пар -сидерат - рапс».
Степень разложения целлюлозы составила 100% после предшественников «лен» и «озимая рожь». Минимальным этот показатель был по предшественникам «кукуруза» и «гречиха» и составил 50% (табл. 22).
Обрастание Sporocytophaga myxococcoides составило 100% по предшест венникам «лен», «занятый пар - сидерат - рапс», «озимая рожь». Минимальным оно было по кормовой культуре - 35%. Sorangium sp. обнаружен по предшественникам «кормовые - суданская трава», «кукуруза», «занятый пар - сидерат - рапс», «гречиха», «картофель», «чистый пар». Во всех образцах выявлены грибы. Максимальным их содержание было по предшественнику «лен», где обрастание грибами составляло 100%. На основании полученных по микробиологическим тестам данных можно сделать вывод о том, что наиболее благоприятным предшественником льна является озимая рожь.
Реакция микробных сообществ на изменение физического и физико-химического состояния проявляется во всех почвах, что отражается на эколо-го-трофической структуре микробных ассоциаций и напряженности микробиологических процессов.
Насколько велика стабильность микробных ценозов к варьированию условий среды, рассмотрим, опираясь на понятие микробных пулов и емкости среды. Согласно Д.Г. Звягинцеву (1987), пул - это a m;n - наименьшее число микробных клеток в почве, характерное для данного типа почв в самый неблагоприятный год определяемого периода учета (Духанин, 2003). В то же время в почвах всегда имеется избыточный запас микробов, не обеспеченных в данный момент органическим веществом и другими элементами питания. В благоприятных условиях (влажный год) это количество отражает емкость почвенной среды для микроорганизмов.
Истинное значение микробного пула, или емкости почвенной среды, определяют при относительном сравнении численности в изучаемых вариантах, то есть крайние границы колебаний, а не среднее. Оба эти показателя характеризуют пределы колебаний численности почвенных микробных ценозов, что составляет норму экологически устойчивого состояния экосистемы (Пе-чуркин, 1988). Именно это предлагают использовать для оценки стабильности любой биологической системы (Зубков, 1995; Муха, 1980).
Ризосфера льна на каждом исследуемом участке представлена характерной для него микрофлорой. Значения микробного пула бактерий на всех почвах превышают 1 млн/г. Такой пул обеспечивает активное протекание энергетических и метаболических процессов в почве. Что касается наиболее пригодного предшественника, то, судя по микробному пулу и емкости среды, наиболее благоприятные условия создаются для льна по предшественнику озимая рожь, так как здесь наблюдаются наименее резкие колебания соотношения максимума и минимума микроорганизмов.
Границы численности физиологических групп микроорганизмов в ризосфере сорта Томский-16 приведены в табл. 23.
Эффективность биологических препаратов на продуктивность льна-долгунца на серой лесной оподзоленной среднесуглинистой почве
Анализы показали, что БакСиб оказал наибольшее положительное влияние на такие признаки сорта Томский 16, как техническая длина, содержание волокна в стебле, масса 10 стеблей, масса волокна 10 растений и масса 1000 семян (рис. 37 - 40).
Признаки ширины и длины семени, диаметра стебля и числа коробочек на одном растении в контроле выше. А так как масса 1000 семян выше у растений, выращенных с применением БакСиб, то значит, что в контрольном варианте семена невыполненные. Установлено, что чем тоньше стебель, тем лучше качество его волокна, так как элементарные волоконца в нем имеют толстые стенки и небольшую полость внутри. Это делает такое волокно более гибким, эластичным и прочным. Толстые стебли содержат элементарные волоконца несколько длиннее, чем тонкие стебли, но эти волоконца обладают тонкими стенками и большой полостью внутри, вследствие чего техническое волокно, состоящее из таких клеток, получается грубое, следовательно, низкого качества. С этой точки зрения лучшее качество волокна у растений, выращенных с применением вермикомпоста.
Далее рассмотрим канонический анализ, проведенный с целью определения различий между растениями, выращенными с применением биопрепаратов, и контролем. Исследовали такие признаки, как высота, техническая длина, диаметр стебля, число семян в коробочке, число коробочек и масса 1000 семян. Исходя из коэффициентов для канонических переменных (табл. 81), содержание волокна в стебле и масса 1000 семян оказывают преобладающее влияние на распределение групп льна (рис. 43).
Из графика можно сделать заключение, что по комплексу признаков сорт Томский-16, обработанный гуматом натрия и сорт Томский-16, обработанный вермикомпостом, отличаются незначительно, содержание волокна в стебле максимальное у сорта Томский-16, обработанного БакСибом, а минимальное у сорта Томский-16, обработанного гумостимом, масса 1000 семян максимальна у сорта Томский-16, обработанного БакСибом, а минимальна у сорта Томский-16 без обработки.
Для сорта Томский-16 на серых лесных почвах наиболее эффективным препаратом является БакСиб, который повышает признаки как семенной, так и продуктивности волокна льна.
На серых лесных почвах исследовали эффективность биологических препаратов и на сорте ТОСТ 3.
Анализы показали, что у растений, выращенных с применением БакСи-ба, практически все признаки максимальны (рис. 44 - 49), кроме порядка ветвления, который выше в варианте с гумостимом и длины семени, который выше в варианте с вермикомпостом.
При выполнении канонического анализа по таким признакам, как высота, техническая длина, диаметр стебля, число семян в коробочке, число коробочек и масса 1000 семян, выявлено, что преобладающее влияние на распределение групп растений оказывают содержание волокна в стебле и масса 1000 семян (коэффициенты для канонических переменных -1,058 и -1,0406 соответственно).
График (рис. 50) свидетельствует о том, что все группы растений по комплексу признаков отличаются друг от друга, прослеживается незначительное различие сорта ТОСТ 3, обработанного гумостимом и гуматом натрия, максимальные содержание волокна в стебле и масса 1000 семян у сорта ТОСТ 3, обработанного БакСибом, минимальное содержание волокна в стебле у сорта ТОСТ 3, обработанного вермикомпостом, а масса 1000 семян сорта ТОСТ 3, обработанного гуматом натрия и гумостимом.
Влияние абиотических, биотических, антропогенных факторов на продуктивность льна
С целью оценки вклада генотипической, экологической изменчивости, условий вегетации и взаимодействия этих факторов на варьирование продуктивности льна нами был проведен статистический анализ в пакете Statistica. Оценено влияние абиотических, биотических, антропогенных факторов, выявлена роль и связь факторов (экологических, генетических, протокоопе-ративных) на формирование продуктивности у сортов и гибридов льна в разных экологических пунктах.
Для этого образцы льна, выращенные с 1995 по 2007 г. на разных почвах Томской и Новосибирской областей, были проанализированы комплексно по основным признакам продуктивности с помощью корреляционного анализа.
Проведен анализ сортов в трех пунктах наблюдения с учетом корреляции признаков продуктивности и метеорологических условий периода вегетации льна (табл. 106).
Максимальное число корреляционных связей имеют следующие призна ки: техническая длина х сорт; масса 1000 семян х сорт; масса 1000 семян х техническая длина; содержание волокна в стебле в стебле х масса 1000 семян. Установлено, что на проявление признаков продуктивности наибольшее влияние оказывают почвенные условия участка исследования, в частности рН, чем условия года. Отмечено, что техническая длина растения в большей степени зависит от сортовых особенностей, а также условий года и участка. Масса 1000 семян и содержание волокна в стебле в стебле больше зависят от сортовых особенностей и участка исследований, чем от условий года. В ходе анализа установлено, что в 2003 г. наблюдается наибольшее число корреляционных связей между признаками продуктивности. Возможно, это связано с засушливыми условиями вегетационного периода.
Таким образом, отмечено, что признаки «сорт» и «участок» вносят наибольший вклад в формирование различий между признаками продуктивности образцов.
Следующим этапом был анализ образцов Томский-10, крупносемянный марокканский, ТОСТ 3 на разных почвах в 1995 - 2007 гг. (табл. 107).
Меньше всего корреляционных связей отмечено у сорта Томский-10.
Показано, что на проявление признаков продуктивности сортов наибольшее влияние оказывает участок. Техническая длина в большей степени зависит от года исследований (как от температуры, так и от суммы осадков), чем от массы 1000 семян и содержания волокна в стебле в стебле, которые зависят в большей степени от экологического пункта выращивания.
Следующим этапом была оценка влияния биологических препаратов на проявление признаков продуктивности льна (табл. 108).
Были проанализированы сорта льна Томский-10 и ТОСТ 3 на разных почвах при внесении биологических препаратов. Наибольшее число корреляционных связей отмечено у образца ТОСТ 3. Препараты оказывают большее влияние на проявление признаков продуктивности «техническая длина» и «содержание волокна в стебле в стебле» у сорта Томский-10, у сорта ТОСТ 3 этого не отмечено. На техническую длину для сорта Томский-10 оказывают влияние как условия года, так и выбор препарата. На массу семян влияют как сорт, так и участок у обоих образцов, а на содержание волокна в стебле в стебле - как сорт, так и участок и год у сорта ТОСТ 3. Следовательно, сорт Томский-10 более устойчив к внешним воздействиям. Это может быть связано с тем, что выведен он был раньше, чем сорт ТОСТ 3. Кроме того, выбор препарата оказывает положительное влияние на проявление признаков продуктивности.
Похожие диссертации на Научные основы рационального использования биологических ресурсов льна
