Оценка экологической пластичности плодовых растений в условиях Центрально-черноземной зоны Антуганова, Лариса Степановна

Введение к работе

Актуальность темы. В научных исследованиях по садоводству важное значение имеет учет условий произрастания плодовых пород и сортов. В современном плодоводстве, к сожалению, не всегда учитьшаются условия зон выращивания. В связи с этим часто не реализуется огромный потенциал многих сортов. Всестороннее изучение системы взаимодействия сорт-факторы среды - урожай с охватом вопросов моделирования и прогноза в настоящее время особенно актуально. При разработке экологических основ размещения культуры наряду с оценкой действия лимитирующих факторов ере: .і большое значение имеет гомеостатичность сортов, т.-е. его способ ность противостоять неблагоприятным факторам среды. Оценки экологической пластичности сорта позволяет решить вопрос об оп; мизации размещения его на больших территориях. При этом необ; димы сравнение и объективный выбор сортов, наиболее эффект::' ных для выращивания в определенном диапазоне климатически условий.

Для решения этой задачи важным условием является налнчі-адекватной модели зависимости количественных хозяйственно-!.- ных признаков сравниваемых сортов от этих условий. Основна-; блема при построении моделей завнеимостей-достигнуть поли, количественного описания взаимосвязанных факторов внешних; . внй, а также взаимодействия сорта с условиями среды.

Цел» и задачи исследований:. Основной целью данных иссп; ваний является количественная оиенка экологической пластичності сортов плодовых растений в условиях Центрально - Черноземной v ны России.

Ставились следующие задачи исследований:

1. количественная оценка реакции сортов плодовых растеши; ( на примере трех пород: яблони, груши и сливы ) на метеофактор>.і среды;

2. установление критических фаз для формирования урожаев плодовых растений;

3. построение многомерных регрессионных моделей для оценки пластичности сортов плодовых растений по признакам "средний урожай с дерева", "средняя масса плода";

4. методические и практические рекомендации по исследованию пластичности и стабильности сортов плодовых растений при сорто-изучении и районировании.

Научная новизна и практическая ценность работы. В настоящее время в исследовании экологической пластичности растений существует ряд подходов, основанных на различных статистических методах. Наибольшее распространение получили методы дисперсионного и регрессионного анализа ( А.В.Смиряев, М.В.Гохман ( 1985 ), А.И-Доб-рянский ( 1987), Л.В.Хотылева,Л.А.Тарутина ( 1985), J.K.Shuk!a ( 1972), G.H.Freeman, A.B.Dowker ( 1973), H.S. Denis, PA.Vincourt V 1972 ), G.H.Ehrenberg ( 1990 ) и др.

Однако, в основном, данные методы применяются для однолетних растений, так как они не связаны с различными периодами плодоношения, не учитывают влияния метеофакторов среды в разные периоды формирования плодовых культур и биологических особенностей плодовых пород в зависимости от метеоусловий зон выращивания, не рассматривают взаимосвязи урожая с возрастными изменениями плодовых деревьев, не учитывают фазовых влияний метеофакторов на показатели продуктивности и т.д.

Критический анализ отечественной и зарубежной литературы по вопросу экологической пластичности плодовых растений позволяет сделать вывод, что этот вопрос изучен недостаточно, особенно в отношении количественной оценки их пластичности и стабильности.

Можно упомянуть достаточно мало работ, связанных с количественной оценкой пластичности плодовых растений. Так, математическая модель, учитывающая влияние конкретных метеофакторов среды на урожайность плодовых культур, разработана Лосевым А.П. ( 1983). Математические модели исследования зависимости урожайности яблони от агрометеорологических условий среды, а также модели интенсивности фотосинтеза » газообмена яблони в зависимости от воздействия факторов внешней среды предложены Петрушиным В.Н. ( 1987, 1988). Интересный подход с целью количественной оценки экологической пластичности плодовых растений, основанный на множественном регрессионном анализе, изложен в методике по дифференцированной и интегрированной оценке эколого-генетичес-кой адаптивности плодовых культур (Драгавцева И .А., Лопатина Л.М., 1992 ). В чем заключается новизна представляемой работы:

1. Разработана количественная оценка адаптации плодовых рас- ений к экологическим условиям Центральной Черноземной зоны по рожайности и массе плода;

2. Разработаны новые методики для оценки экологической плас- нчности в условиях Центрально - Черноземной зоны сортов семечковых и косточковых пород по признакам "средний урожай с дерева"

и "средняя масса плода", основанные на множественной нелинейной регрессии;

3. Впервые в условиях Центрально - Черноземной зоны предложена модель вычисления индексов среды с учетом возрастных изменений плодовых растений и нагрузки их урожаем;

4. Дана количественная оценка влияния метеофакторов среды на плодоношение плодовых растений.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1. Представлена модификация метода Эберхарта-Рассела, учитывающая зависимость урожая сортов плодовых культур от варьирования средней массы плода и возраста деревьев, позволяющая более точно оценить пластичность или стабильность сортов плодовых культур по урожаю, выявить характерные особенности сортов по данному признаку, что позволяет прогнозировать поведение сортов при улучшении и ухудшении условий среды.

2. Коэффициенты детерминации предложенной модифицированной модели для сортов яблони, груши и сливы составляют 0,785 - 0,946. что свидетельствует о пригодности данной модели для оценки селекционного материала по степени экологической пластичности в условиях Центрально-Черноземной зоны России.

3. Предложенный метод также позволяет группировать сорта по стабильности урожая, выявлять наиболее пластичные и наиболее стабильные сорта, дающие определенную норму реакции на изменение средовых условий в Центрально-Черноземной зоне России.

4. Введенные поправки к индексу среды позволяют учесть влияние нагрузки урожаем и возраста плодовых растений на среднюю массу плода, и, наоборот, выявить зависимость урожая сортов плодовых растений от средней массы плода и возраста плодовых деревьев, что имеет важное значение в сортоизучении.

5. Изучены взаимосвязи индекса среды с показателями облист-венности и длиной приростов, что показало наличие значительного влияния на стабильность средней массы плода таких признаков, как площадь листьев на одну розетку, площадь листьев на I и прироста предшествующего года, побегообразовательная способность.

6. Исследована корреляционная зависимость между индексом среды и некоторыми метеофакторами (температурой воздуха, суммой осадков, температурой почвы на поверхности и разных глубинах, влажностью воздуха ) за различные промежутки вегетационного периода и выявлены критические периоды, оказывающие наибольшее влияние на формирование плодов у сортов яблони и сливы в условиях Центрально-Черноземной зоны России.

*

7. Предложенная модель может быть использована в сорто-изученшг и селекции сортов плодовых растении ( яблони, груши и сливы ) для оценки сортов по стабильности массы плода и экологической пластичности по урожаю.

8. Проведена кластеризация сортов плодовых растений в условиях ЦЧЗ, которые по индексу средовых условий коррелируют с метеофакторами среды, что позволяет дать конкретные рекомендации по агротехнике возделывания различных сортов ( например, срокам орошения плодовых садов и др.).

9. Опубликованы методические рекомендации "Статистическая оценка экологической пластичности плодовых растений " ( 1996) и переданы в селекцентры для внедрения.

Апробация работы. Основные материалы исследований доложены на научных конференциях Мичуринской ГСХА (г.Мичуринск, 1990, 1992 г.г.), на совещаниях молодых ученых ВНИИС нм.й.В. Мичурина ( Мичуринск, 1989, 1993 г.г.), а также на расширенном заседании кафедры математики и физики Мичуринской ГСХА ( Мичуринск, 1994 г.), на научной конференции и расширенном заседании кафедры высшей математики МИФИ-1 ( г.Озерск, 1996 г.). Диссертация рассмотрена и рекомендована к защите Ученым советом СКЗНИИСиВ ( г.Краснодар, 1996 г.).

Публикация результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ и мето-дические рекомендации по оценке экологической пластичности плодовых растений ( 56 с.).

Реализация результатов исследований. Результаты исследований внедрены в условиях Северного Кавказа ( СКЗНИИСиВ, г.Краснодар) и Южного Урала ( Опытная научно-исследовательская станция ПО "Маяк", г.Озерск ), о чем свидетельствуют соответствующие акты внедрения.

Объём и структура диссертации. Диссертация изложена нанеси? страницах машинописного текста и состоит из введения, 5 глав, выводов и практических рекомендаций, приложений и библиографии. Работа содержігт fiZ таблиц и0 рисунков. Список использованной литературы включаетіУУ" наименовании, в том числе ^Г на иностранных языках.

Место, условия, материал и методика исследований. Диссертационная работа проводилась во Всероссийском научно-исследовательском институте генетики и селекции плодовых растений им. И.В.Мичурина ( г. Мичуринск) и Северо-Кавказском зональном научно-исследовательском институте садоводства и виноградарства ( г.Краснодар ) в течение 1983-1993 г.г.

Погодные условия в течение 11 лет отличались значительным разнообразием, что позволило разносторонне оценить сорта плодовых растений по экологической пластичности хозяйственно-ценных признаков.

Материал исследований включал более 120 сортов яблони, груши и сливы, произрастающих на участках первичного сортоизучения ВНИИГ и СПР им. И.В.Мичурина ( г. Мичуринск), а также на участках первичного сортоизучения и производственного испытания Россошанской зональной плодово-ягодной опытной станции ( Воронежская, Белгородская обл.) и на участке первичного сортоизучения Мичуринской ГСХА ( учхоз "Комсомолец" Мичуринского района Тамбовской обл.).

Автором совместно с сотрудниками лаборатории генетико-ста-тнстнческих методов ВНИИГ и СПР им. И.В.Мичурина проведены . учеты массы плода (в г), урожая с дерева ( в кг), показателей облист-венност» по 4 сортам яблони (Антоновка Новая, Оранжевое, Пепин Шафранный, Ренет Черненко) 1972 года посадки за 1977-1982, 1985-1989 годы ( кроме 1979 года )).

В течение 1983-1988 годов автором проведены учеты заложив-шнхся цветковых почек, длины приростов весной в период цветения, показателей облиственноста летом и массы плода осенью во время уборки урожая у 5 сортов яблони 1972 года посадки, произрастающих в экспериментальном саду Ш 7 ВНИИГ и СПР им. И.В.Мичури-на, причем, у 4-х сортов (Пепин Шафранный, Оранжевое, Ренет Черненко, Антоновка Новая) указанные учеты проводились на 4 опытных дере-вьях, а у сорта Тамбовское — на 2 - 3 скелетных ветвях на 5-6 учетных деревьях.

Для учета облнственности побегов и розеток после окончания их роста на опытных деревьях было отобрано 20-30 двухлетних веточек. На них была измерена длина приростов, а также длина и ширина сформировавшихся листьев для вычисления их площади, при этом была использована методика, предложенная Драгавцевым А.П. ( 1970).

Автором в 1988-1993 годах проводились учеты средней массы плода 38 сортов яблони на участках первичного сортоизучения Мичуринской ГСХА в учхозе "Комсомолец" Мичуринского района Тамбовской области.

Для анализа взаимосвязи индекса среды с метеопоказателями использовались данные исследований метеолаборатории ВНИИС

им. И.В. Мичурина (г. Мичуринск ) по максимальной, минимальной, среднесуточной температуре воздуха, относительной влажности воздуха ( средней и минимальной ), температуре почвы на поверхности и глубинах 5, 10 и 20 см, сумме осадков за разные промежутки вегетационного периода.

При разработке новых моделей количественной оценки экологической пластичности плодовых растений с учетом возраста плодовых деревьев, нагрузки их урожаем, влияния конкретных метеофакторов среды использованы корреляционный, регрессионный и дисперсионный анализ, а также модели, основанные на многомерном нелинейном регрессионном анализе, предложенные автором.

Для проверки пригодности предложенной модифицированной модели для исследования экологической пластичности сортов плодовых растений в условиях первичного сортоизучения и производственного испытания использованы данные учетов по урожайности опытных деревьев (в кг) сортов яблони, груши и сливы на участках, производственного сортоиспытания Россошанской зональной плодово-ягодной опытной станции (г. Россошь), а также в совхозе "Вейделев-ский" Белгородской области и совхозе "Россошанский" Воронежской области, любезно предоставленные старшим научным сотрудником, канд. с.-х. наук Мамаевой Т.М. и научными сотрудниками Колодий О .И. (по сортам яблони), Ульяннщевой А.Н. (по сортам груши), Ворон-чихиной АЛ. (по сортам сливы).

Для апробации предложенных моделей в работе используются данные учетов массы плода и урожайности 120 сортов сливы, любезно предоставленные канд. с. -х. наук Курсаковой Л.Е., за что автор выражает искреннюю признательность.

Также используются данные по среднем}-' урожаю с дерева (в кг) н среднему урожаю ( ц/га ) 10 новых сортов груши ( Русская Красавица, Любимица Яковлева, Мичуринская Красавица, Пава (Эстафета) и другие) 1981 года посадки за 5 лет (1986-1990 годов), любезно предоставленные доктором с.-х. наук, академиком Яковлевым СП..

При статистической обработке экспериментального материала использованы методические руководства Н.Бейлн (1964 ), Э.Х.Гинз-бурга, З.СНикоро ( 1982), Н.В.Глотова, Л А-Животовского и др. (fP82). ИЛЛиепы( 19S0 "), Ф.Мостеллера, Дж.Тьюки ( 1982 ), В.Е.Перфильева ( 1980 ), В.Ю.Урбаха ( і 964 ) и др.