Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 9
ГЛАВА II. МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ 27
2.1. Почвенно-климатические условия зоны неустойчивого увлажнения Ставропольского края 27
2.2. Метеорологическая характеристика условий за годы исследований 27
2.3. Обеспеченность почв опытных участков основными элементами питания 28
2.4. Методика проведения исследований и лабораторных анализов . *8
ГЛАВА III. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОНДИРОВАНИЯ СЕМЕННОЙ
ПРОДУКТИВНОСТИ У ТРИТИКАЛЕ СТАВРОПОЛЬСКИЙ 58
3.1. Особенности роста и развития тритикале Ставропольский 58
3.2. Морфофизиологический анализ формирования семенной продуктивности тритикале в сравнении с пшеницей и рожью 59
3.3. Влияние различных условий минерального питания на семенную продуктивность тритикале Ставропольский I 55
3.4. Зависимость семенной продуктивности тритикале Ставропольский I от условий увлажнения года
ГЛАВА ІV. ОСОБЕННОСТИ ФОТОСИНТЕТИЧЁСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
ТРИТИКАЛЕ СТАВРОПОЛЬСКИЙ I 67
4.1. Сравнительная характеристика некоторых показателей фотосинтетической деятельности тритикале, пшеницы и ржи 67
4.2. Влияние условий минерального питания на фотосинтетическую деятельность тритикале 74
4.3. Влияние погодных условий на процесс фотосинтеза у тритикале 79
ГЛАВА V. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПОТРЕБЛЕНИЯ И ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПО ОРГАНАМ ТРИТИКАЛЕ ЭЛЕМЕНТОВ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ 85
5.1. Потребность тритикале Ставропольский І в основных элементах минерального питания и их распределение по органам растения 93
5.2. Перераспределение питательных элементов из вегетативных органов в зерно
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 95
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИЙ 100
ЛИТЕРАТУРА 102
ПРИЛОЖЕНИЕ
- ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
- Почвенно-климатические условия зоны неустойчивого увлажнения Ставропольского края
- Особенности роста и развития тритикале Ставропольский
- Сравнительная характеристика некоторых показателей фотосинтетической деятельности тритикале, пшеницы и ржи
- Потребность тритикале Ставропольский І в основных элементах минерального питания и их распределение по органам растения
Введение к работе
В решениях ХХУІ съезда, Майского 1982 года Пленума ЦК КПСС предусматривается значительное увеличение производства зерна и кормов на основе дальнейшей интенсификации земледелия, широкого использования достижений науки и техники*
Особая роль в решении продовольственной проблемы принадлежит селекционерам, которые на основе достижений генетики,физиологии и биохимии растений должны обеспечить производство новыми более продуктивными сортами сельскохозяйственных культур. Замечательные отечественные генетики-селекционеры П.П.Лукьяненко, В.С.Пустовойт, В.Н.Ремесло, М.Н.Хаджинов, Н.В.Цицин, В.М.Мамонтова, Ф.Г.Кириченко, Д.А.Долгушин и другие своими сортами внесли достойный вклад в развитие сельского хозяйства страны.
Перспективным направлением современной селекции является отдаленная гибридизация, в результате которой возникают полиплоидные организмы, соединяющие в себе ценные качества различ -ных видов, обладающие высокой потенциальной продуктивностью и экологической пластичностью (Либберт, 1976). В настоящее время большое хозяйственное значение приобрела новая культура - три -тикале, которая была создана на основе объединения хромосомных комплексов двух разных ботанических родов - пшеницы и ржи.
По потенциальной продуктивности октоплоидные и гексаплоид - ные тритикале превосходят родительские формы (Пухальский и Бе - режной, 1976; Шульгин и Щербина, 1981). Благодаря высокому со держанию белка в зерне (12-23$) и лучшему соотношению незамени мых аминокислот, чем у пшеницы новая зерновая культура открыва ет еще один пищевой источник в удовлетворении потребностей че - ловека (Шулындин и Наумова, 1964; Свещарова и Попов, 1970; Бає ва и Христова, 1975; Smith ,1962; Enipfel ,1967; Kiss ,
1969). Высокая зимостойкость октоплоидных тритикале позволила В.Е.Писареву считать, что с их помощью можно решить проблему продвижения озимых зерновых культур на восток (Писарев, 1967). Ценным свойством тритикале является комплексная устойчивость к грибным заболеваниям (Писарев, 1957; Писарев и Жилкина, 1967; Волков, 1972; Дорофеев и Куркиев, 1974, 1975; Куркиев, 1974 ;Kiss , 1966; Boesca ада. Kiss f 1966; Zillinsky и Borlang »1971; Rajaram с соаві., 1972; Kolev ,1975.
Наряду с зерновыми сортами тритикале неменьший интерес представляют кормовые сорта. В 1976 г. у нас в стране впервые был районирован гексаплоидный кормовой сорт тритикале - Амфидиплоид I селекции А.Ф.Шулындина Украинского НИИ растениеводства и ге -нетики имВ.Я.Юрьева, а через два года на Ставрополье был районирован сорт тритикале Ставропольский I селекции А.И.Державина и О.И.Петрова Ставропольского НИИ сельского хозяйства. Новые сорта тритикале отличаются рядом биологических свойств, форми -руют хорошие урожаи зеленой массы высокого качества.
Как у нас в стране, так и за рубежом площади посевов трити кале с каждым годом возрастают. Так, по данным Международного центра по улучшению кукурузы и пшеницы в 1970 г. тритикале было засеяно около 100 тыс.га, в 1973 г. площади под этой культурой увеличились в 3,5 раза, а в 1975 превысили 500 тыс.га. Большие работы по селекции тритикале ведутся во многих странах мира - США, Мексике, Канаде, Венгрии, Болгарии, ГДР и других (Бриггл, 1969). Октоплоидные тритикале в Швеции улучшены до такого уров ня, что отдельные линии почти равны по урожайности стандартным сортам пшеницы ( Miintzing , 1972). В Венгрии под сортами тритикале, используемыми на зеленый корм и зерно занято около 170 тыс.га. Опыты, проведенные в Мексике, показали, что трити - кале можно скашивать четыре раза на зеленый корм без особого ущерба для урожая зерна. В опытах по откорму скота, проведен -ных в Канаде, была показана более высокая эффективность зерна по сравнению с зерном пшеницы и ячменя. Б Англии испытываются тритикале, содержащие 25% белка в зеленой массе, а в муке зерна до 19-20 ( Lees , 1976).
Однако проблема создания и внедрения в производство новых сортов тритикале полностью не решена. Б эволюционном отношении это очень молодая культура и к настоящему времени получены лишь первые сорта, которые наряду с положительными свойствами имеют и ряд недостатков. Б настоящее время очень актуальны исследо -вания в ооласти биологии, физиологии тритикале, а также биохимии, технологии зерна, агротехники и т.д. (Бережной,1977; Шу -лындин, 1977).
Чтобы тритикале утвердился как производственная зерновая культура, представляющая экономическую ценность,необходимо преодолеть ряд трудностей, связанных с некоторыми биологическими особенностями этого растения. Недостатками тритикале, несмотря на интенсивную селекцию, надо считать склонность их к полега -нию, невыравненность стеблестоя из-за неравномерного образования дополнительных побегов, сморщенность поверхности зерновки, отсутствие широкой адаптации (Сулима, 1976; Ригин и Орлова, 1977).
В настоящий момент трудно хотя бы приблизительно оценить потенциальную продуктивность новых гибридов. В связи с этим возрастает роль морфофизиологических и биохимических исследо -ваний, так как только такие исследования позволяют раскрыть потенциальные возможности новых сортов и гибридов,а также найти способы их реализации, используя соответствующие приемы аг- ротехники.
Известно, что в основе формирования урожая лежит процесс фотосинтеза, в результате которого образуется 90-95% всего биологического урожая и тесно связанный с ним режим минерального питания (Мацков, 1957; Дорохов, I964-; Ничилорович, 1975). Связь между биологическими особенностями и продуктивностью растений раскрывается в таких интегральных физиологических процессах,как рост и развитие. Поэтому целью наших исследований было - уста -новить биологические особенности формирования продуктивности нового сорта тритикале Ставропольский I. Программа предусматривала решение следующих задач: изучить характер роста и развития тритикале Ставрополь -ский I; определить влияние разных сроков сева на процессы роста и развития тритикале; выявить особенности фотосинтетической деятельности тритикале Ставропольский І в сравнении с другими сортами тритикале, пшеницей и рожью; исследовать потребность тритикале Ставропольский І в элементах минерального питания и их распределение по органам рас -тения на разных этапах органогенеза; выявить морфофизиологические особенности формирования элементов продуктивности колоса тритикале Ставропольский І в сравнении с другими культурами и в различных условиях минерального питания.
Новым в диссертационной работе является изучение морфофизи-ологии тритикале, которая как уже отмечалось остается практи -чески не изученной* Нами выявлены особенности роста и развития тритикале Ставропольский I. Они являются характеристикой новой культуры и обуславливают кормовую ценность. С помощью метода морфофизиологического анализа дана оценка потенциальной продуктивности и выявлены причины низкой семенной продуктивности.Изу-чены особенности фотосинтетической деятельности посевов трити -кале Ставропольский I в сравнении с зерновым сортом Амфидиплои-дом 206, кормовым Амфидиппоидом I, рожью Белта, пшеницей Безостая I. Исследована потребность тритикале в питательных элемен -тах, их вынос с урожаем, способность нового сорта к реутилиза -ции питательных веществ из вегетативных в репродуктивные орга -ны, влияние минеральных удобрений на формирование урожая зерна и зеленой массы. Установлена взаимосвязь между различными показателями продуктивности и намечены пути возможного увеличения урожая семян тритикале Ставропольский I. Результаты работы ис -пользованы при составлении "Рекомендаций по возделыванию кормового и зернофуражного тритикале в Ставропольском крае".
Основные положения диссертации были доложены на зональной научно-производственной конференции молодых ученых в 1980 г.,на расширенном заседании лаборатории физиологии и биохимии расте -ний Ставропольского НИИ сельского хозяйства в 1979 г. и на за -седании лаборатории биологии развития высших растений МГУ в 1981 г., на координационном совещании "О ходе выполнения зада -ния 01.04 Целевой комплексной научно-технической программы 0.Ц.032 по созданию и внедрению в производство сортов озимых и яровых тритикале зернового и кормового направления",Ставрополь, 8-Ю мая 1982 г.
Обзор литературы
История селекции тритикале начинается с конца XIX века и описана во многих литературных источниках (Лебедев, 1927; Мей стер и Тюмяков, 1927; Левитский и Бенецкая, 1931;Державин,1938; Писарев, 1947, 1967; Лартер, 1974; Сулима, 1976; Wilson ,1875; Carman 1884; Rimpau і 1891; leister ,1921; LeigHty and Sando 1928; Muntzing » 1936; Zillinsky » 1974; Woiff , 1976 и др.). Большой вклад в решение проблемы новой культуры внесен советскими учеными Г.К.Мейстер, Н.А.Тюмяков, Г.А.Левитский, Г.К. Бенецкая, В.Н.Лебедев, А.И.Державин, Б.Б.Писарев, Н.А.Навалихи-на, М.А.Махалин, С.А.Лысак, Н.М.Садыхов, А.Ф.Шулындин и др.;. Бережной, 1977).
Кормовой сорт тритикале Ставропольский I выведен в Ставро -польском НИИ сельского хозяйства А.И.Державиным и О.И.Петровым из гибридной популяции, полученной от скрещивания гексаплоидно-го амфидиплоида (Леукурум I364/I х дикая многолетняя рожь) х многолетнюю рожь Державина (с октоплоидным тритикале; остистая v мягкая пишпица степного экотила х многолетняя рожь Державина (методом многократного индивидуального отбора).
В настоящее время исследованы некоторые вопросы органообра-зовашвд в работах С.Й.Боронкова (1978). В течение ряда лет изучалось влияние сроков сева на рост и развитие тритикале Ставропольский I. Разработана агротехника воэделывания на зеленый корм, выращивание сортовых семян (Литовкин с соавт., 1979).
Сорт тритикале Ставропольский I является типично кормовым . Имеет тонкий стебель, хорошую кустистость и облиственность, высокую зимостойкость, засухоустойчивость. Не поражается пыльной головней, мучнистой росой и всеми видами ржавчины. Предназначен для возделывания на зеленую массу и продукты ее переработки (сено, сенаж, другие) при посеве в чистом виде и в смеси с озимой викой. В зеленом конвейере хорошо закрывает "окно" между поступлением зеленой массы озимой ржи и укосной спелость многолетних трав и бобово-овсяных смесей.
По данным Ставропольского НИИ сельского хозяйства урожай зеленой массы тритикале Ставропольский I составил 540-580 ц/га против 305-316 ц/га озимой пшеницы. Б производственных условиях максимальный урожай этого сорта 658 ц/га был в 1978 г. на Ново-александровском сортоучастке. Высокие кормовые достоинства зе -леной массы тритикале Ставропольский I были подтверждены прямыми опытами лаборатории кормления СНИИСХ.
Почвенно-климатические условия зоны неустойчивого увлажнения Ставропольского края
Экспериментальная работа проводилась на опытных полях Ставропольского научно-исследовательского института сельского хо -зяйства, который расположен на Ставропольской возвышенности в зоне неустойчивого увлажнения.
Почвенный покров представлен, в основном, типичными и обыкновенными мицелярно-карбонатными малогумусными черноземами с содержанием гумуса от 3 до 5%, Мощность гумусового горизонта на превышает 50 - 80 см. Почвообразовательной породой служат аллю-виально-делювиальные лессовидные суглинки (Петров, 1980).
Основными климатическими особенностями зоны являются: дли -тельный безморозный период (180-185 дней), что благоприятно в экономическом и биологическом отношениях для возделывания различных сельскохозяйственных культур, особенно с длинным вегетационным периодом;
довольно значительная сумма активных температур выше +10, 3100-3400), сравнительно благоприятные условия увлажнения,среднегодовое количество осадков от 410 до 660 мм;
неравномерность в распределении осадков в течение года, что часто вызывает почвенные и воздушные засухи в самые ответственные периоды роста и развития растений.
class2 ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОНДИРОВАНИЯ СЕМЕННОЙ
ПРОДУКТИВНОСТИ У ТРИТИКАЛЕ СТАВРОПОЛЬСКИЙ class2
Особенности роста и развития тритикале Ставропольский
Невыравненность стеблестоя у тритикале сохраняется до колошения, в связи с чем задерживается массовое колошение и цвете -ние на 3-4 дня, по сравнению с пшеницей. УШ и IX этапы органо -генеза также продолжительнее, чем у пшеницы и ржи. Налив зерна в отдельные годы заканчивается быстро и в зависимости от погодных условий созревание этой культуры совпадает с пшеницей или запаздывает на 2-3 дня.
Раьные сроки сева являются основным приемом регулирования роста и развития с самых ранних этапов органогенеза. Нами изучалось влияние этого приема на рост и развитие тритикале Став -ропольский I и пшеницы Безостая I. При этом было установлено, что по сравнению с пшеницей процесс роста и развития тритикале в большей степени зависит от внешних условий.
При возобновлении весенней вегетации, начиная с У-го этапа органогенеза, выявлялись четкие различия в развитии растений как пшеницы, так и в развитии растений тритикале при различных сроках посева.
На рисунке 7 видно, что у пшеницы растения при трех первых сроках посева находились на У-м этапе органогенеза, при четвертом сроке сева на ІУ и при последнем сроке посева на П этапе органогенеза. У тритикале при всех пяти сроках посева растения различались по развитию. При первом сроке сева растения - на У этапе органогенеза, при втором - ІУ, при третьем - Ш,при чет -вертом -Пи при пятом в начале П-го этапа органогенеза.
class3 ОСОБЕННОСТИ ФОТОСИНТЕТИЧЁСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
ТРИТИКАЛЕ СТАВРОПОЛЬСКИЙ I class3
Сравнительная характеристика некоторых показателей фотосинтетической деятельности тритикале, пшеницы и ржи
Известно, что одним из основных факторов формирования уро -жая является фотосинтетическая деятельность посева, поэтому было необходимо изучить особенности фотосинтеза вовой культуры тритикале, а также выяснить взаимосвязь этого процесса с семенной продуктивностью и урожаем зеленой массы.О фотосинтетической деятельности растений можно судить по целому ряду показателей.нами исследовалась динамика развития листовой поверхности, накопление сухого вещества и пигментный состав листьев тритикале Ставропольский I в сравнении с озимой пшеницей Безостая I, рожью Белта и другими сортами тритикале Амфидиплоид I и Амфидиплоид 206.
С начала вегетации до периода трубкования развитие площади листовой поверхности шло медленно, как у тритикале Ставрополь -ский I, так и у ржи и пшеницы. Динамика нарастания площади листовой поверхности с ІУ по УШ этапы органогенеза приведена на рисунке 14 и таблице 13.
Во все годы исследований более резко нарастала площадь листовой поверхности у ржи Белта и пшеницы Безостая I более мед -ленно у тритикале Ставропольский I, Амфидиплоида I и Амфидипло-ида 206. У всех изучаемых культур максимального значения пло -щадь листьев достигала к моменту колошения растений, причем у ржи Белта была отмечена наибольшая ее величина 50-60 тыс.ми/га, а у тритикале Ставропольский I наименьшая 32-44.
Потребность тритикале Ставропольский І в основных элементах минерального питания и их распределение по органам растения
Для тритикале Ставропольский I изучение процесса реутилизации питательных элементов из вегетативных органов в зерно представляло интерес для выявления причин разрыва между реальной и потенциальной семенной продуктивностью. Полученные нами данные показали, что тритикале Ставропольский I развивает большую ве -гетативную массу и возможно одной из причин низкой семенной продуктивности этого сорта является недостаточная реутилизация пластического материала из вегетативных органов растения в зерно.
По данным Л.Н.Петровой (1970) у пшеницы Безостая I из лис -тьев в зерно поступало до 50% азота, из стебля - 25 и колоса -15. Степень участия всех вегетативных органов в снабжении зерна фосфором примерно одинакова.
У тритикале Ставропольский І в процессе реутилизации азота наряду с листьями большую роль играли стебли, поставляя 53% азо-4 та и меньшую колос - 2. В перераспределении фосфора из вегета -тивных органов в зерно принимали участив только листья, поставляя в зерно 24%, остальное количество этого элемента поступало реутилизации этого элемента в зерно, что являлось отличительной особенностью этой культуры. С помощью химического анализа органов растений на ІУ-ХП этапах органогенеза не представлялось возможным изучить перераспределения калия внутри растения, в связи с обратным оттоком этого элемента в почву к концу вегетации растений.
таким образом, тритикале Ставропольский I не имеет особых отклонений в процессе реутилизации азота, фосфора из вегетативных органов в зерно, которые объясняли бы причину редукции за -вязавшихся зерен на X-XI этапах органогенеза. Было отмечено высокое содержание исследуемых элементов питания в растении, особенно на фоне минеральных удобрений, что определяло качество биомассы тритикале. Изучаемая культура характеризовалась растянутым периодом поглощения фосфора до конца вегетации растений. Формирование высокой биомассы тритикале не гарантирует высокую семенную продуктивность, так как последнее обуславливается по нашим исследованиям характером развития элементов продуктивности колоса.
