Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СОРТОВ ОВСА РАЗЛИЧНОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СОРТОВ ОВСА РАЗЛИЧНОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

БЕЛЯВСКАЯ Людмила Ивановна

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СОРТОВ ОВСА РАЗЛИЧНОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ

(Специальность 03.00.12 — физиология растений)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА- 1982

На правах рукописи

Диссертация выполнена в отделе физиологии растений Белорусского научно-исследовательского института земледелия.

Научный руководитель — доктор 'биологических наук, профессор В. С. Шевелуха.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Н. Т. Ниловская; кандидат биологических наук А. С. Лосева.

Ведущее предприятие — Московский государственный университет .имени М. В. Ломоносова.

Защита состоится «Дл » . 1&Ол/?-.....1982 г.

в «/£"» часов на заседании Специализированного совета К 120.35.06 в Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Адрес: Г27550, Москва И-550, ул. Тимирязевская, 49.

Ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан « Л . с#'/!£$<у%<?'. . .1982 г.

♦ Ученый секретарь Специализированного совета — П.

кандидат биологических наук Ли''А л-/- г **• Л- Марьенко,

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Увеличение производства зерна является важнейшей задачей сельскохозяйственного производства. В соответствии с решениями XXVI съезда КПСС среднегодовой валовой сбор зерна в стране в одиннадцатой пятилетке достигнет 238—243 млн. тонн.

Особое внимание будет уделено увеличению производства зернофуражных культур, в том числе и овса, отличающегося высокими кормовыми и фитосанитарными качествами и свойствами.

В связи с допущенным ослаблением внимания к этой культуре, в том числе и по ее селекции, в производстве все еще преобладают сорта овса, не отвечающие в полной мере возросшим требованиям сельского хозяйства, а объемы производства не соответствуют потребностям страны в зерне этой важной культуры.

В целях ускорения темпов селекции овса крайне важно осуществить отбор, оценку и практическое применение комплекса морфофизйологических показателей этой культуры, коррелирующих с зерновой продуктивностью, устойчивостью к неблагоприятным факторам среды и характеризующих ее определенный уровень. Поэтому выявление этих показателей и закономерных связей, использование их в селекционной практике для ускоренного создания высокопродуктивных и устойчивых сортов приобретает в настоящее время первостепенное значение. Изучение и отбор таких показателей лучше всего проводить в динамике, увязывая их с ходом формирования признаков и процессов, непосредственно определяющих конечную величину урожая.

Цель и задачи исследований. Основная цель работы— изучить физиологические особенности формирования урожая сортов овса различной продуктивности и установить характер связи между выявленными показателями и уровнем их конечной зерновой продуктивности.

В связи с этим изучались следующие показатели и процессы:

— периодичность и ритмичность линейного роста сортов . —1

Центр, каучяап библиотека ИОСЯ. ОРД, ЛзйЗПа СЗЛМОЗ. аад. т. К.Л. Штль

К.Л. Штлш,

3 Ш2£

овса различной продуктивности (ауксанографня) на двух уровнях минерального питания и при различной влажности почвы;

— особенности фотоеинтетнческой деятельности сортов овса на двух уровнях минерального питания;

— динамика содержания моно- и дисахаров в органах растений;

— структура урожая сортов овса при различных уровнях их выращивания;

— продуктивность сортов овса на различных режимах влажности почвы;

— интенсивность первоначального роста проростков и скорость расходования запасных веществ семян.

Научная новизна исследований и практическая ценность

работы

В диссертационной работе впервые изучен суточный ход линейного роста сортов овса различной продуктивности. Установлено, что суточный ход ростовых процессов у овса осуществляется по кривой, близкой к синусоиде. Ведущим фактором среды, определяющим в основном суточную периодичность роста овса, является температура. Установлено, что высокопродуктивные сорта овса отличаются более выравненным характером суточного хода линейного роста растений. Они в меньшей степени реагируют на изменение температуры воздуха и имеют более высокие значения индекса равномерности суточного хода линейного роста, определяемого как отношение минимальных за сутки линейных приростов к максимальным. Установлено, что колебания влажности почвы вызывают значительные изменения ауксанографических характеристик сортов овса, которые могут быть использованы в качестве тестовых показателей влагообеспеченности растений и посевов. Выявлен оптимальный уровень влажности почвы для сортов овса в зависимости от фонов минерального питания.

Изучены для условий Белоруссии особенности фотосинтетической деятельности сортов овса различной продуктивности и установлено наличие корреляционной зависимости между фотопотенциалом за репродуктивный период и урожайностью. Выявлены сортовые различия в интенсивности дыхания метелок и содержании фотосинтетических пигментов (суммы хло-рофиллов «а» и «б») в стеблях и метелках на IX этапе органогенеза. Показано, что высокопродуктивные сорта овса характеризуются повышенным содержанием моно- и дисахаров в стеблях в фазе молочной спелости зерна, более высокой удельной плотностью листьев и повышенной интенсивностью расхода запасных веществ прорастающей зерновкой. '

о

Выявленные- показатели могут быть использованы для дополнительной оценки селекционного материала на продуктивность.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на заседаниях .отдела физиологии растений Белорусского научно-исследовательского института земледелия.

Публикация. По вопросам, изложенным в диссертации, опубликованы три печатные работы.

Объем работы. Диссертационная работа изложена на 124 страницах машинописного текста, содержит 38 таблиц, 15 рисунков и состоит из введения, шести глав, выводов и предложений. Список привлеченной для обсуждения полученных результатов литературы включает 305 наименований, в т. ч. 33 иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. «Состояние проблемы». Приводятся результаты исследований отечественных и зарубежных авторов но физиологическим особенностям роста, фотосинтеза и других процессов у зерновых, а также по вопросам взаимосвязи между продуктивностью и морфофизиологическими показателями растений.

Глава 2^«Условия и методика проведения опытов». Исследования проводились в течение 1976—1978 гг. в Белорусском научно-исследовательском институте земледелия путем постановки полевых, вегетационных и лабораторных опытов.

Погодные условия в период проведения опытов были в основном типичными для центральной зены Белоруссии с некоторыми отклонениями от средней многолетней нормы. Наиболее благоприятными для формирования урожая овса- были 1977 и 1978 годы. В 1976 году наблюдался недостаток влаги в период налива и созревания зерна.

Полевые опыты закладывались на-участках с дерново-подзолистой почвой, развивающейся на легком суглинке, подстилаемом с глубины 70 см моренной супесью. Пахотный горизонт характеризовался следующими агрохимическим показателями: рН (КС1)—5,7—6,0; Н — 2,8—3,2 мэкв, содержание подвижных форм Рг05 (по Кирсанову) — 16,0—21,4 и КгО (по Масловой) — 16,0—20,0 мг на 100 г почвы, максимальная вл а гоем кость — 26,2 %.

Посев проводили на двух фонах минерального питания: I фон — N№40^0 и.II фон — Ni20Pi2oKi5o кг действующего вещества на гектар. Удобрения вносились под предпосевную культивацию. Способ посева — рядовой, норма высева — 5 млн. всхожих зерен на гектар, глубина заделки семян 3—

4 см, предшественник — зернобобовые культуры на зеленый корм. В опытах применяли рекомендуемую для хозяйств республики агротехнику возделывания этой культуры.

Учетная плошадь делянки 25 м2, повторность— 6-кратная. Уборку урожая проводили поделяночно прямым комбайниро-ванием.

Вегетационные опыты закладывались в сосудах Вагнера на двух фонах минерального питания: I фон — N40P40K50 и II фон—N]20Pi2oKi5o мг на 1 кг абсолютно сухой почвы. В сосуде выращивали по 15 растений с 1 по V этапы органогенеза при отпимальных условиях влажности. Начиная с V этана органогенеза, их переводили в соответствии со схемой опыта на различные режимы увлажнения.

В процессе вегетации осуществляли биологический контроль за ростом и развитием растений по методике Ф. М. Ку-иерман (1977). Непрерывную регистрацию линейного роста растений сортов овса осуществляли ауксанографическим .методом (В. С. Шевелуха, 1971).

Для учета показателей фотосинтетической деятельности, накопления сухой биомассы и проведения соответствующи2 х анализов проводили отбор проб растений с площади 0,1 м2 в 4-кратной новторности в период прохождения растениями определенных этапов органогенеза (с II по XII).

Площадь листьев измеряли по методике В. С. Довнара (1979), с последующим расчетом величин чистой, продуктивности фотосинтеза (ЧИФ) и фотосинтетических потенциалов (ФП) по общепринятой методике Л. Л. Ничипоровича и др. (1961). Интенсивность дыхания и фотосинтеза определяли методом ассимиляционной колбы (Д. П. Викторов, 1969), содержание хлорофилла по Т. Н. Годневу (1972) и сумму растворимых Сахаров по Бертрану (Л. И. Ермаков, 1972). Анализ структуры урожая проводили по пробным снопам (М. С. Савицкий, 1976).

В лабораторных опытах семена проращивали в рулонах (3. И. Журбицкий, 1968), при прорастании семян овса определяли скорость расходования запасных веществ зерновкой.

Математическую обработку полученных в опытах данных выполняли методом дисперсионного анализа (Б. А. Доспехов, 1973) с использованием ЭВМ «Мир-2».

В конце этой главы приведена краткая характеристика изучаемых сортов овса, различающихся по комплексу морфофи-зиологических и хозяйственно ценных признаков и свойств.

Глава 3. «Особенности ростовых процессов».

3.1. Суточная периодичность роста сортов овса различной продуктивности. Обобщены результаты исследований по ауксанографированпю сортов овса за период прохождения III—IX этапов органогенеза (рис. 1).

4

и/о 80

Рис. I. Суточная.периодичность ликенного роста.сортов >' овса за период прохождения Ш-1Х этапов. органогене за, '•3* I* - Кондор, 2 - Восход,, 3- Ниагара,,Л -Надежныйл . V. 5 -.Советский, б - температура воздуха, 7-.относи- . . >• тельная влажность.' •Б63Лха;-;У^-у¥Л;.-.:,Л: ;',;•-:.

Показано, что суточный ход роста у овса осуществляется неравномерно, проявляется четкая суточная периодичность линейного роста растений и их органов с'максимумом в дневные и минимумом в ранние утренние часы. В результате кривая скорости роста у овса имеет форму, близкую к синусоиде. Выявлено, что суточный ритм роста в основном определяется суточным ходом температуры (ч = 0,78—0,96). Сортовые различия проявляются главным образом в соотношении величин максимальной и минимальной скорости роста, а также в размерах колебаний ростовых процессов.

У сорта Кондор амплитуды скорости линейного роста были меньшими, чем у других изучаемых сортов, и составили соответственно от 0,275 до 0,505 мм/час. Наибольшие амплитуды скорости линейного роста имеет низкопродуктивный сорт Советский (0,410—0,655 мм/час). Остальные сорта по этому показателю занимали промежуточное положение.

Различия в амплитудах колебания ростовых процессов сортов овса можно объяснить различным уровнем их требовательности к теплу. При уменьшении температуры воздуха на 1° С сорт Советский снижает скорость роста в большей степени, чем другие изучаемые сорта. Сорта Кондор Восход, Надежный в меньшей степени реагировали замедлением темпов роста на изменение температуры воздуха. Эти же сорта имели и более выравненный суточный ход ростовых колебаний.

Таблица 1

Связь урожайности сортов овса с индексом равномерности его линейного роста

Урожай зерна, ц/га Индекс равномерности

Сорт Р-1 Рч Рч Рч Рч Рч

о Г- со о г- со

2 2 СЛ СЛ 2

Советский Надежный Кондор . Ниагара . Восход .

Советский

N40P4CK50

26.5

28.6 21,6 26,0

НСРо.м

с№юМ

21,9 21,4

20,6

21,6

•22,8 40,0 44,5 37,8 40,1

'1,9

21,5

46.1 52,8

40.2 46,5

2,6

38.0 4о,7

48.1 44,1 49,9

41.5 49,8 52,7

48.6 53,5

0,439 0,459 0,397 0,450

0,367 0,392 0,342 0,090

0,426 0,492 0,522 0,459 0,485

0,361 0,399 0,172 0.-151 0,412

0,416 0,470 0,504 0,463 0Л7Ь

0,-ПЯ 0,470 0,515 0,423 0,518

О <У

Для характеристики выравненное™ суточного хода ростовых колебаний предложен показатель — индекс равномерности скорости линейного роста, определяемый отношением минимальных приростов к максимальным (введен для ячменя П. П. Васько). Самый высокий индекс равномерности скорости линейного роста был у сорта Кондор (табл. 1).

Таким образом, более продуктивные сорта овса характеризуются меньшей амплитудой колебания ростовых процессов, меньшей чувствительностью к изменению температуры воздуха и имеют более высокие значения индекса равномерности суточного хода линейного роста.

3.2. Суточная периодичность роста на различных этапах органогенеза. На отдельных этапах органогенеза реакция сор-топ на меняющиеся условия внешней среды может быть различной. Так, суточная периодичность роста на III—IV и IV— VII этапах органогенеза определяется в основном суточным ходом температуры (ч — 0,70—0,96), а на VIII—IX этапах органогенеза зависимость между суточным ходом линейного роста и суточным ходом температуры выражена в меньшей степени. Наблюдается смещение максимума в росте на более поздние часы суток (18—20 часов), что можно предположительно объяснить изменением чувствительности растений овса к интенсивности н спектральному составу солнечного света.

Выявленные сортовые различия в суточном ходе линейного роста овса в размерах суточных колебаний ростовых процессов, различном уровне требовательности растений к температуре, а также в соотношении величин минимальных и максимальных приростов сохраняются в основном на всех этапах органогенеза. Наиболее тесная связь продуктивности сортов овса прослеживается с индексом равномерности скорости роста в фазы кущения и выхода в трубку (III—VII этапы органогенеза). Наиболее высокие значения индекса равномерности роста имеет высокопродуктивный сорт Кондор (0,403—0,548).

Ауксанографический метод контроля может быть использован для дополнительной диагностики селекционного материала на продуктивность, в том числе и на ранних этапах органогенеза.

3.3. Рост и полегание. С помощью ауксанографического метода контроля за суточным ходом линейного роста установлено, что сорта, имеющие большую усредненную амплитуду колебания ростовых процессов — полусумма максимальных и минимальных приростов — более склонны к полеганию. Высокими значениями усредненной амплитуды колебания характеризовались сорта Советский (1,705; 1,388), Надежный (1,648, 1,220), Ниагара (1,495, 1,390) на повышенном фоне минерального питания. Сорт овса Кондор более устойчив к

У'4 14

12 10 , 8

г,цм/час

•2

ик

21 ;%«--г- 4

80

70

60. 450

■ ' 1 г ~—1 к 1 часы'

У 13 15 17 19: 21 л 23 1 3{ У5 7 У-9'; суток

'•;-;■• 9

Рис, 2. Суточнаяпериодичность 'линейного роста -А ул-сорта Надежный при .различной влажности почвы,'" №1??7ггА

;\ -;4 •*•;. температура воздуха] 5 - отнорйтельная.'влаж;

•г/;;НрС1Ъ:ВрЗДуха,?; •:-Щ-;-:/\.- ЧЬ'- ^'Ч'С-

полеганию, усредненная амплитуда колебания его составила 1,120; 1,325 мм/час. .

3.4. Суточная периодичность роста сортов овса при различной влажности шочвы. В опытах установлено, что степень обеспеченности растений овса влагой оказывает существенное влияние на характер суточной периодичности роста (Р"С. 2).

Четко выраженная у злаковых культур синусоидальная ритмика суточного хода роста при засухе и при избытке влаги в .значительной мере нарушается. При недостатке влаги происходит заметное снижение амплитуды колебания линейного роста, суточная кривая выравнивается, отражая спад интенсивности роста и его колебаний. При затоплении овса торможение линейного роста растений в дневные часы происходит в значительно большей степени, чем при засухе, тогда как в ночные, наоборот, имеет место преобладание скорости роста, по сравнению с вариантами, где растения выращивались при недостатке влаги. Суточный максимум интенсивности роста при этом смещается на вечерние часы суток,-

Таблица 2

Фотосинтетическая продуктивность и удельная плотность листьев у сортов овса в полевых условиях (1976—1978 гг.)

Сорт

Советский Надежный Кондор . Ниагара . Восход .

а

« й . °оЙ йЭ

Н - - Ъ"а

Удельная

плотность листьев, г/м2 ФИ млн. м , дией./га

с Щ 3

а 3 о >"> ™ х $ л са • и 8 и Й Л п с I- ех.т тт 0 К "о ё СЗ .-"* <и <">,П С е

94,0

114.0

113.1 102,9 117,1

№0Р4ЭК50

3,4

4.2

4.3 4,3 4,7

38,0 40,0 41.3 39,3 40,3

40.1 42,1 42,8 41,1 42,0

1,453 1,449 1,462 1,419 1,492

0,470 0,485 0,523 0,466 0,489-

.6,7 8.0 7,7 7.1 •7,7

№й)И2оК1:

Советский Надежный Кондор . Ниагара . Восход .

114,6 13!,! 121,8 120.8 129,5

5,1 5.4'

5,7 5,4 5,9

37,2 ЗЭ.7 41,0 39,0 40,6

33,7 41,1 42,0 39,0 42,0

2,062 1,830 1,840 1,858 1,894

0.009 0,653 0,681 0,634 0,656

6,0 7,4.

6,6 6,5 6,9

Советский зз 2 года.

Ауксанограммы суммарно выражают приспособительные реакции растении овса на изменение влажности среды и.могут быть использованы дли контроля за водообеспеченностыо посевов на орошаемых землях и участках с двухсторонним регулированием влажности почвы,

Глава 4. «Особенности фотосинтетической деятельности растений и посевов овса»

4.1. Формирование листового аппарата. В зависимости ог года исследований, сорта и фона питания интенсивность нарастания и'огмирания листовой поверхности была различной, но максимальную площадь листьев все сорта овса формировали к концу фазы выхода в трубку.

Ее> размеры составили на умеренном фоне минерального питания от 2,9 до (5,2 м2 на м , на повышенном фоне питания— от 4,9 до 7,2 м" на м2. Однако отмирание листовой поверхности у сортов-овса шло различными темпами, что нашло отражение в абсолютных величинах ФП за репродуктивный период. У более урожайного сорта Кондор величина ФП за репродуктивный период была выше по сравнению с другими сортами (табл. 2). В то же время прямой корреляционной зависимости между ФП за весь вегетационный период и урожаем в наших опытах не наблюдалось. Не установлено также связи между урожаем зерна и максимальной площадью листьев, однако"более продуктивные сорта характеризовались повышенной удельной массой листьев (отношение сухой массы листьев к их поверхности).

4.2. Продуктивность фотосинтеза. Эффективность фотосинтетического аппарата характеризуется уровнем его продуктивности (ЧПФ). Показатель ЧПФ подвергается значительным изменениям и процессе вегетации в зависимости "от сорта, уровня минерального питания и условий выращивания. С повышением уровня минерального питания увеличиваются ' размеры листового аппарата, что приводит к большому затенению листьев средних и нижних ярусов и, в конечном итоге,— к снижению значений ЧПФ. Между урожаем зерна сортов овса и значениями ЧПФ в межфазные периоды развития, а также в среднем за вегетацию положительной связи не обнаружено, однако урожай биомассы был выше у сортов с большими значениями.ЧПФ в среднем за вегетацию.

Не установлено корреляционной зависимости между продуктивностью и интенсивностью фотосинтеза на IV и IX этапах органогенеза, в то же время интенсивность дыхания метелок (IX этап) была выше у более продуктивных сортов. Так у сорта Кондор интенсивность дыхания метелок составила от 3,10 до 4,73 мг СОг на 1 г сухого вещества в час и пре-8

восходила по споим значениям эти показатели у других сортов на-1,5—26,4%.

С фогосинтетической продуктивностью сортов овса связан процесс накопления сухой биомассы посевами. В опытах установлено, что темпы прироста сухой биомассы тем выше, чем интенсивнее шло нарастание листового аппарата. -

- У более продуктивного сорта Кондор на умеренном фоне питания процесс накопления сухой биомассы продолжался дь конца восковой спелости зерна. На повышенном фоне минерального питания наблюдались незначительные потери сухой биомассы, (1,2%) в конце вегетации. У низкоурожайного сорта Советский основная биомасса формировалась к концу молочной спелости, в дальнейшем отмечали ее потери как на умеренном, так и на повышенном фонах минерального питания, которые составили от 4,5 до 11,3%.

4.3. Содержание фотосинтетических пигментов в вегетативных органах овса. Установлено, что с увеличением уровня минерального питания возрастает содержание фотосинтетических пигментов в органах растений овса. Прямой же зависимости между содержанием фотосинтетических пигментов ь листьях на IV и IX этапах и урожаем зерна не установлено, однако содержание суммы- хлорофиллов «а» и «б» в стеблях и метелках на IX этапе было несколько выше у более продуктивных сортов.

4.4. Содержание моно- и дисахаров в вегетативных органах сортов овса. Основной отличительной особенностью углеводного обмена является высокая лабильность и изменчивость содержания его основных фракций, зависящая как ог внутреннего состояния растений, так и от напряженности факторов внешней среды. Максимальное количество моносахаров в листьях отмечено в фазе кущения.

Существенного изменения их содержания в зависимости о1 уровня минерального питания не наблюдалось. Это-спязано с тем, что потенциальные возможности фотосинтетнческого аппарата на ранних этапах органогенеза полностью не используются (В. Л. Кумаков, 1971). В фазу выхода в трубку содержание Сахаров на повышенном фоне минерального питания было несколько ниже, что объясняется активным расходованием их иа рост листовой поверхности, а также использованием Сахаров на образование других новых структур и оттоком Сахаров из листьев в стебли.

В стеблях с увеличением уровня минерального питания заметно снижалось количество дисахаров. Наибольшее их содержание имело место в фазе молочной спелости, особенно у высокопродуктивных сортов овса. К фазе восковой спелости происходило резкое снижение Сахаров. У низкопродуктивных сортов на этом этапе органогенеза содержание дисахаров до-

стигает больших значений, чем у высокопродуктивных, что, по-видимому, связано с,более медленным, их оттоком в метелку. .. " . • I.? • у • ..

хЧаксимальное количество Сахаров в метелках наблюдается у всех сортов в фазе выметывания. . ;•••..-

4.5. Зерновая продуктивность сортов, овса и элементы ее структуры. Наиболее урожайным в опытах был сорт Кондор. Сорт'Советский но урожайности уступал ему на 23,8—24,8%, сорт Надежный — на 7,4—9,2%, . сорт Ниагара — на 14,6— 15,7% и сорт Восход—на 5,2—6,7%. Низкоурожайный сорт Советский характеризовался более .низкими* значениями, по сравнению с другим сортами продуктивной кустистости; массой зерна с метелки и растения, массой 1000 зерен, а также зернового индекса, что, по-видимому, связано с пониженной аттрагирующей способностью метелок (табл. 3).

.таблица.э.

• »ф ф " "•ф'>т|Ш| 1 ^ II и

ф ^ ^ ф^ ф ф ф • ффф

•' Сравнительная продуктивность сортов овса в полевых условиях ' • . ' (1976—1978 гг.)

Сорт

сэ

=8 й " Я я о я

* 2 Е?*2 " ° Н

а — га Про пая стнс III

$ы

Советский Надежный Кондор . Ниагара . Восход .

МрРйоКко

33,0 1,14 20,5 0,96 '

39,3 1.11 -29,0 1,01

43,3 1.20 28,0 Ы2

36,5 и4 20,7 1,00

40,4 1,18 £9,3 1,06

0,30 0,31 0,36 0,31 0,32

Советский з а 2 года. . . .

Глава 5. «Продуктивность сортов овса.на различных режимах влажности почвы и;фонах питания». Засуха и избыточное увлажнение почвы ведут к значительному снижению продуктивности и урожайности • посевов; Л. И. Носатовскийл (1965), Ф. Д. Сказкин (1971) установили, что наибольшее снижение урожая зерна происходит в том-случае, если растения попадают в неблагоприятные .условия"водоснабже-ния в критический период их.роста и развития.

В наших опытах установлено, что при умеренной дозе удобрений оптимальной для.обоих сортов была влажность почвы 60% полной влагоемкости. Отклонение влажности в ту или иную сторону вызывало снижение урожая.овса, причем в большей степени при .затоплении, чем при недостатке влаги (табл. 4). Более сильное.угнетение растений избытком влаги по сравнению с действием засухи проявляется лишь после на-

Ю

сыщения почвы до 100%ПВ. Повышение влажности до этого уровня в меньшей степени снижает продуктивность овса, чем ее понижение до 30;% ПВ.

Таблица 4

Продуктивность сортов овса, на различных режимах влажности почвы, г/сосуд (1970 —1978 гг.)

Режим влажности почвы, в % ГШ

Сорт 30 40 60 80 100 120

Надежный Ниагара

Надежный Ниагара .

М4сР4:>К"а

11,1 12,3

12,3

22,0 22,6

20,3 21,7

мрора?КсЙО . 10,8 . .11,3

15,2 26,8 32.3

14,6 23,7 27,3

15,8 13,8

29,7 от о

3,8

0,3 11,5

На повышенном фоне минерального питания уровень оптимальной влажности почвы повышается до 80% ПВ. Продуктивность растений при этой влажности была в среднем за 3 года на 15,2—20,5% выше, чем при 60% влажности.

Сорт Ниагара несколько лучше переносит избыток влаги на повышенном фоне минерального питания, тогда как на умеренном фоне более устойчивым к избытку влаги оказался сорт Надежный.

Нарушение режимов влажности почвы, как это было установлено А. И. Ноеатовским (1959) и другими исследователями на .пшенице, в наших опытах с овсом вызывало резкое снижение завязынаемости зерна и озерненности метелок.

Результаты анализа завязываемости зерна в метелках овса в зависимости от режимов влажности почвы полностью коррелируют с показателями продуктивности растений и объясняют ее колебания. Максимальная завязывасмость зерна (98,0; 97,5; 93,2; 90,3%) имела место у обоих сортов при 60%-ной влажности почвы на умеренном фоне минерального питания и при 80% влажности — на повышенном (97,1; 91,9; 93,1; 85,8). При 120% влажности завязываемость зерна в метелках резко снижалась и составила 39,6—64,8%, что в 1,5— 2,5 раза ниже, чем при оптимальной влажности почвы.

Засуха и избыточное увлажнение растений овса вызывали подавление ростовых процессов, в том числе корневой системы и листовой поверхности.

Как недостаток влаги, гак и переувлажнение почвы привели к повышенному содержанию моно- и дисахаров в листьях, стеблях и метелках. Максимальное количество моносахаров

и

во всех органах растений наблюдалось при затоплении (120% ПВ) на обоих фонах минерального литания.

При оптимальных, режимах влажности" почвы содержание растворимых Сахаров снижалось, что связано с усилением ростовых процессов и использованием растворимых углеводов для синтеза новых высокополимерных соединений в процессах новообразования.

Глава 6. «Интенсивность первоначального роста проростков у сортов овса различной продуктивности». В селекцион-

♦ ной практике большое значение имеет ранняя диагностика продуктивности. Осуществление" ее возможно по результатам учета морфофизиологических особенностей семян и проростков, поскольку ход роста.и развития новых растений во многом определяется качеством семени. Более энергичное развитие проростков на первых этапах способствует более активному усвоению молодыми растениями питательных элементов из почвы и воздуха.

Результаты проведенных исследований позволяют сделать

♦ заключение о более быстрых темпах расходования запасных веществ из семени у более продуктивных сортов. Расход запасных веществ при прорастании на питательной смеси Кнола у сорта Кондор был на 4,9—5,8% выше, чем у сорта Советский, и на 3,8—4,5% выше, чем у сорта Ниагара (табл. 5).

.Таблица о Интенсивность первоначального роста проростков

(1977—1978 годы)

о и

& й о м и

Сорт •- • ли 2 1 пк то о •

V Р о * : Ь: е.*. о В5 -г* ** о иео = 5Гчгапс(У .

£ с-„ V"

чС,

А

Смесь Кнопа

Советский Надежный Кондор . Ниагара . Восход .

4,68 4,29 4,32 4,0/. •1,18

14.01 13.88 11,16 12,62 ИМ

10,04 ;и,зз 10,38 9,38 10,90

49,2 53,0 54,6 50,4 53,0

Наиболее контрастная разница получена на проростках экологического сортоиспытания овса (проверено на 10 сортах). •

В результате трехлетнего изучения физиологических особенностей сортов овса выявлена группа показателей, в разной степени коррелирующих с конечной их продуктивностью.

В наибольшей степени такая зависимость выявлена у контрастных по продуктивности сортов. Физиологические особенности изучаемых сортов овса — различия в структуре фотосинтетического потенциала, интенсивности дыхания метелок, содержании Сахаров и фотосинтетических пигментов — в большей степени проявляются лишь в репродуктивный период, тогда как различия в ауксанографическнх характеристиках этих сортов могут быть зарегистрированы уже на ранних этапах органогенеза.

С учетом этих особенностей и следует строить работу но использованию указанных показателей в селекционном процессе.

Выводы

1. Суточный ход ростовых процессов у овса осуществляется по тину синусоиды с максимумом прироста в 10—12 часов и минимумом в ранние утренние часы. На VIII—IX этапах органогенеза у овса происходит смещение дневного максимума на более поздние часы (18—20 часов).

Ведущим фактором среды, в основном определяющим суточную периодичность роста овса, является температура.

Сортовые различия у овса но суточным ауксанограммам носят преимущественно количественный характер и проявляются, главным образом, в величинах максимальных и минимальных приростов, а также в размерах суточных колебаний ростовых процессов.

2. Степень выравненности суточного хода линейного роста овса (индекс равномерности) коррелирует с уровнем его конечной зерновой продуктивности. Эта зависимость наиболее четко проявляется у контрастных по продуктивности сортов— Кондор и Советский. Поэтому ауксанограммы суточного хода линейного роста овса являются дополнительными объективными показателями сравнительной зерновой продуктивности сортов овса и могут быть использованы в селекции и агротехнике возделывания этой культуры.

Более урожайные сорта овса имеют меньшую амплитуду колебаний ростовых процессов и в меньшей степени снижают скорость роста по сравнению с низко-продуктивными сортами при уменьшении температуры на 1°С.

3. Колебания влажности почвы вызывают значительные изменения ауксанографическнх характеристик овса, которые могут быть использованы в качестве тестовых показателей влагообеспеченности и продуктивности растений. Засуха снижает интенсивность ростовых процессов у овса в течение всего периода суток. Затопление резко подавляет рост овса в

. дневные часы и в меньшей степени в ночные. Скорость роста

овса в ночные-часы при" • влажности 120% ПВ • превышает темпы роста растений, подвергающихся засухе.

4. Сорта овса с повышенной продуктивностью имеют более высокие показатели удельной плотности листьев и фотопотенциала за репродуктивный период. Для сортов интенсивного типа характерно более .высокое содержание хлоро-филлов в стеблях .и метёлках, более высокая интенсивность дыхания метелок и повышенное содержание Сахаров в стеблях в молочную спелость зерна. .

5. Сорт Кондор отличается от других районированных сортов овса наивысшей урожайностью зерна, что связано с более высокими показателями массы зерна с метелки, массы 1000 зерен и выхода зерна из общей биомассы. Минимальную зерновую продуктивность имеет сорт Советский, у которого, как правило, все показатели фотосинтетической деятельности растений и элементы структуры урожая уступают этим показателям у остальных изучаемых сортов. • •

6. "Улучшение условий минерального питания положительно сказывается на урожае овса лишь при оптимальной и повышенной влажности почвы, особенно в период формирования и налива зерна. Наибольшую отзывчивость на повышение уровня минерального питания проявляют более урожайные сорта овса. ,....._

7. Уровень оптимальной для роста и формирования урожая овса, влажности поч'вы не остается: постоянным и колеблется в пределах от 60 до 80% ПВ в зависимости от обеспеченности растений элементами минерального .питания. При повышении уровня минерального питания потребность растений овса в воде и его устойчивость к переувлажнению почвы возрастают. Любое отклонение влажности почвы от оптимальной ведет к снижению урожая зерна. Снижение продуктивности овса при засухе и избытке влаги проявляется в отрицательном их. влиянии на формирование различных органов и элементов структуры урожая, вызывая торможение ростовых процессов, снижение ассимиляционной поверхности и стерильность цветков.

8. Более продуктивные сорта овса расходуют запасные вещества семени при прорастании более быстрыми темпами по сравнению с низкопродуктивными, что позволяет использовать этот показатель при оценке селекционного материала на продуктивность.

Предложения для селекционных учреждений

♦ 1. Для дополнительной оценки селекционного материала на продуктивность и устойчивость к неблагоприятным факторам среды и к полеганию рекомендуется применять ауксано-к

графический метод контроля за суточным ходом роста растений, используя показатели: индекс равномерности суточного хода линейного роста, коэффициент температурной приспособленности и показатель усредненной амплитуды колебаний.

2. При создании высокопродуктивных сортов овса с повышенной фотосинтетической деятельностью целесообразно проводить дополнительную оценку селектируемого материала по следующим показателям: удельная плотность листьев, интенсивность дыхания метелок, фотосинтетический потенциал за репродуктивный период, содержание Сахаров в стеблях в фазу молочной спелости, индекс зерновой продуктивности.

3. При ранней диагностике селекционного материала на возможную зерновую продуктивность может быть использован показатель скорости расходования запасных веществ прорастающей зерновкой.

4. Учитывая сложную взаимосвязь физиологических и других процессов в растении с конечной их продуктивностью, использование указанных выше показателей для оценки селекционного материала должно проводиться комплексно, т. е. по максимально возможному их числу.

Список опубликованных работ по материалам диссертации

1. В. С. Шевёлуха, Л. И. Дроздова. Влияние засухи и избыточного увлажнения почвы на продуктивность овса.— В сб.: Устойчивость зерновых культур к факторам среды. Мн„ 1978, с. 40—53.

♦ 2. В. С. Шевёлуха, Л. И. Дроздова. Особенности роста и формирования урожая сортов овса различной продуктивности.— В сб.: Устойчивость зерновых культур к факторам среды. Мн., 1978, с. 145—160.

3. В. С. Шевёлуха, П. П. Васько, А. Ф. Тромпель, Л. И. Дроздова, П. Ф. Малиновская. Устойчивость зерновых культур к неблагоприятным факторам среды.—Гл. 14 в кн.: Периодичность роста с.-х. растений и пути ее регулирования. М., 1980, с. 383—416.

Л 100740 11/1—82 г. Объем 1 п. л. Заказ 3138. Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44