Введение к работе
Актуальность. Всестороннее изучение проса является исключительно актуальной проблемой, ибо исследований по этой культуре проводилось крайне недостаточно и почти отсутствуют в ботанической и сельскохозяйственной литературе научные данные по его биологии в условиях Казахстана, а также по биозкологическим основа.! адаптации проса при недостаточном увлажнении. Отсутствие внимания биологов к проблемам возделывания проса подрывает перспективы развития прососеяния, хотя просо как ценная продовольственная и кормовая культура позволяет более полно использовать агроклиматический потенциал многих регионов Казахстана, и, кроме того, оно является важной страховой культурой, которая возмещает разнохарактерные депрессии в производство колосовых. В Казахстане главное внимание уделяется колосовым. Однако, основная часть обрабатываемых в республике земель сильно подвержна засухе.' Поз-тому подбор культур для возделшзания должен исходить из экологической, экономической целесообразности и инициативы хозяйств. Речь идет не о противопоставлении проса пшенице - как основной продовольственной культуре. Ведь агротехника и даже культура земледелия в их обычном понимании это только фон, на котором реализуется потенциал продуктивности. Между тем просо таит в себе огромные возможности. Еле в перкод Великой Отечественной ЕОЙНЫ Герой Социалистического Труда Ч.Берсиев (1942), звен'Бевой колхоза "Курман" Актюбинской области, получал урокай проса 201 ц/га. Поэтому ботаническое и ' физиологическое изучение биологических свойств проса для создания научно-обоснованной базы возделывания этой культуры, з Казахстане является необходимым. В этой связи изучение проса - веление времени.
Цель исследования. Всестороннее изучение закономерностей изменения биологии проса в онтогенезе в различных экологических условиях и установление потенциальных возможностей и биозкологи-ческих основ адаптации для управления процессам! роста, развития и формирования его урожая в неполивных зонах Казахстана с учетом агрометеорологических особенностей местности. Исходя из поставленной цели в эксперишктальнь задачи входило:-.
- выявить вазшейзие ботанический параметру проса и оссЗэн-
- г -
пости морфологических, анатомических к физиологических свойств как основы адаптационных возможностей этой культуры и путей приспособления к произрастанию в засушливых условиях при сравнении его с колосовыми;
изучить взаимосвязь экологических и агрометеорологических условии возделывания проса с его продуктивностью и влияние отдельных метеоэлементов на изменение биологических показателей и уроя'&я;
определить критерии засухоустойчивости проса на основе изучения влияния атмосферной засухи на его рост и развитие;
изучить биологический и хозяйственный потенциал продуктивности проса;
выявить закономерности влияния минеральных удобрений на изменение биологических параметров, засухоустойчивость и адаптационные возможности различных сортов проса, урожай и его качество;
разработка агротехнических приемов воздекывания для оптимизации условий выращивания к повышения продуктивности, исследовать экономическую эффективность проса
Научная новизна. Впервые получен достаточно подробный материал по биологическим и эколого-физиологическим особенностям культуры проса при возделывании в богарных' условиях различных регионов Казахстана. Выявлены некоторые особенности адаптации растений к аридным условиям, имеющие общебиологическую значимость и включающие фенологические, морфологические, структурные л физиологические характеристики. Установлены некоторые ранее неизвестные черты биологии проса, такие как ветвление, выметьша--иие и созревание метелок на уровне 4, S, б и 7 междоузлий, созревание двух верен в одном колоске, наличие большого количества опорных корней, содержащих хлорофилл. Эти особенности проса ыозк-. но раесштривать как; адаптационные. . _. . -. Показана .супззст-Еещш- специфика проса по сравнению с колосовыми по структурным особенностям.- Своеобразной эколого-фиэио-логической-адаптацией к ксоротермическим условиям является нали-' чиє хлоропластов в пзрёяхкмз'-стебля,' -особенно, впервые обнаруженное наш прксутствие хлоропластов в корз, паренхиме флоэмы, л одревесневаща клетках опорных корней. Установлено нормальное
санкционирование устьиц листьев проса в ксерэтермический период. Выявлена достаточно высокая стабильность показателей водного режима проса по сравнению с колосовыми, его специфика, включающая повышение водоудерживаюцей способности листьев к концу онтогенеза, саморегуляцию интенсивности транспирации в ответственные фазы вегетации растений, обеспечивающие экономию воды в экстремальных условиях. Впервые разработано уравнение многофакторного регрессионного анализа для расчета урожая проса при использовании параметров водного режима. Выявлено, что фаза кущения по совокупности экологических и адаптивных биологических процессов является для проса критической. Впервые в количественных выраже-ниях приводятся корреляционные зависимости между величиной урожая и агрометеорологическими факторами в фазы и межфазкый период. Теоретическая значимость. Изучение онтогенеза проса позволило установить следующие закономерности. Выявлен оптимальный запас влаги почвы, необходимый для прорастания семян. Выявлена продолжительность гЬаз онтогенеза и. пределы их колебаний по годам в зависимости от количества осадков, установлены корреляции влажности почвы и урожайности проса. Определена продолжительность онтогенеза на разных типах почв. Определен температурный оптимум и влажность, необходимые для получения средних урожаез. Выявлена специфическая реакция различных сортов проса на типы почв и температурный фактор. Разносторонее ботаническое исследование позволило еыявить механизм биолого-экологической адаптации проса к эстремальным ксеротермичэским условиям засушливых местообитаний. Показан панпкоидный тип экологической адаптации листьев, включающий скоординированные морфологические, структурные и физиологические механизмы и функции, обусловленные специфической кранц-анатомизй проса и саморегуляцией физиологических процессов. Существенно дополнены сведения по частной биологии проса и, в частности, по его анатошіческии особенностям и морфологическим характеристикам. Показана возможность регуляции потери воды просом, выражающаяся в увеличении водоудеркивзхщей способности в онтогенезе. С помощью методов регрессионного анализа углублены характеристики взаимосвязи параметов водного режима с_ условиями окружающей среды. Енесен определенный віслад в развитие сравнительной анатомии и физиологии растения, относящихся к различным
типам злаков.
Практическая цон"ооть. Результаты исследований могут быть
использованы для практики возделывания проса в богарных условиях
полупустынной зоны Казахстана. Рациональное размещение посевов
проса на основе результатов кашей работы южт позволить более
полно-использовать агроіслкматкческий потенциал засушливых зсн
Казахстана и существенно повысить производство этой ценной про
довольственной и кормовой культуры. Впервые разработанные нами
уравнения связи урожая с параметрами водного режима растения и
метеоэлемент&ми, а такж критерии предельных значений засухи,'
оцениваемые по пороговым температурам и дефициту Елакности воз
духа, служат прогностическим целям и способствуют целям сортоис
пытания, районирования, размещения посевов и ведения просоводст-
за на современной высокопроизводительной основе. На основе выд
винутых в работе теоретических положили нами разработаны неко
торой агротехнические приемы, такие как боронование проса попе
рек рядков легкими боронами, последующее глубокое междурядное
рыхление. Выявлено, что экономическая эффективность проса з два
раза выше пшеницы. В втом, аспекте рекомендуется размещение сор
тов по отдельным регионам и применение минеральных удобрений.'
Результаты исследований вошли в научные рекомендации, переданные
и иопользуеыые МСХ КазССР - "Технологическая схема интенсивного
возделывания проса" (Алма-Ата, 1985). Разработанные нами подходы
к выявленные закономерности могут Оыть использованы яри изучении
проблем экологической адаптации как культурных, так и дпкоресту-
Lvr'x растений в научных учреждениях, работающих в этом направле
нии и шгут быть использованы в учебном процессе в ВУЗах Казахс
тана. ; - .
Проведенный анализ полученного материала позволяет выдвинуть для защиты и обсуждения следующие основные положения.
-
Ксерофилизация проса, обуславливающая его достаточно высокую засухоустойчивость и пластичность в аридных'условиях, связана с морфологическими, структурными и функциональными его особенностями, что обеспечивает высокую экономичность водного режима и поддерживает процессы зяшедеятельности при неблагоприятна условиях.
-
Приспособленность проса к произрастания в еасушашых ус-
- 5 -
Л' іях полупустыни Казахстана тлит бить охарактеризована как
пластическая адаптация и объясняется особенностями протекания
онтогенеза, высокой скоординированностью и саморегуляцией фено
логических, морфологических,, структурных и физиологических меха
низмов и функций. Основой их являются особенности виргинилыюго
периода, оптимальные феноспектры и продолжительность жизнедея
тельности листьев; возникновение синхронной активности ортотроп-
ных и плагиотропных частей растения, образование опорных зеленых
корней, кранц-анатомия и С4- путь фотосинтеза, особенности вод
ного рекима и другие характеристики, выявленные в наших исследо
ваниях. '
-
1!ноголетние экспериментальные исследования позволили впервые выявить критерии предельных значений засухи для проса по параметрам метеоэлементов на разных типах почв, которое оно может выдержать и дать соответствующий урожай.
-
Разбираются экологические и агрометеорологические условия возделывания, а также показатели водного ремима проса, тесно связанные с продуктивностью этой культуры, с описанием уравнения многофакторного регрессионного анализа.
-
Выявленные биологические характеристики проса легли в основу разработанных нами агротехнических приемов по оптимальному применению удобений, боронованию проса поперек рядков с последующим глубоким рыхлением для ускоренного образования опорных корней и повышения продуктивности.
-
Обсуждается экономическая и хозяйственная эффективность производству культуры," ботанический и хозяйственный потенциал проса, не только как страховой, но и основной ценной продовольственной и косчовой культуры; выявлены, уточнены и обоснованы основные регпрчы его возделывания.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на кафедре ботаники и физиологии растений, на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и Ученом совете КазСХИ (1966-1990 гг.); Республиканских научных конференциях по физиологическим основам повышения продуктивности и устойчивости зерновых культур (Целиноград, 1972, 1984; Алма-Ата, 1980); Всесоюзной конференции, посвященной памяти действительного члена Академии педагогических наук, профессора' Ф. Я. Сказкнна
(Санкт-Петербург. lSei); V- Всесоюзном совещании по фенологии и фенопрогноаировашда (Алма-Ата,' 1984); VIII съезде Всесоюзного ботанического общества (Алма-Ата, 1988); заседании научного совета по проблема "аизнояого-генстичесгле основы повышения устойчивости и продуктивности сельскохозяйственных растений" (Алма-Ата, 1939).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения, выводов и приложения. Она изложена на 379 страницах ыаашопимюго текста, включает 64 таблицы, 43 рисунка, 18 микрофотографий и 14 фенослектров. В приложении приведены 40 таблиц и феноспектров. Список литературы содержит 394 наименования, в том числе 34 работи иностранных авторов.
