Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Водный режим, засухоустойчивость и продуктивность различных экотипов яровой пшеницы в условиях лесостепи Оренбургого Предуралья

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Водный режим, засухоустойчивость и продуктивность различных экотипов яровой пшеницы в условиях лесостепи Оренбургого Предуралья"

Министерство сельского хозяйства и продовольствия Российской Федерации Казанская государственная сельскохозяйственная академия

ВОДНЫЙ РЕЖИМ, ЗАСУХОУСТОЙЧИВОСТЬ И ПРОДУКТИВНОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ ЭКОТИПОВ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПИ ОРЕНБУРГСКОГО

ПРЕДУРАЛЬЯ

03.00.12 - физиология растений 06.01.09 - растениеводство

АВТОРЕФЕРАТ днссертащги из соискание ученой степени кандидата с ел:-,скохозяйстье!шых наук

На правах рукописи УДК 581.11; 58.02 633.il; 632.112

МУХИТОВ

Ленар Адипович

Казань -1997

Работа выполнена на ка.£«дре ботаника и физиологии растений Казашкой государственной сельскохозяйственной академии

Научный руководитель - оаслухенный деятель науки Российской

Федерации и Республики Татарстан, доктор биологических наук, профессор Ф.Д.САМУИЛОВ

Официальные оппонент»: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Р.Р.КСМАШШВ,

доктор биологических наук, профессор А.А.ЗЯШОВ

Ведущая организация - Казанский государственииа университет,

ка»£едра физиологии растений

Зздзта диссертации состоится " ЗР^о'ьрЯ ЮЭ7 г, в Н, часов на заседании диссертационного Совета К 1,^0.24,01 при Казанской государственной сельскохозяйственно!} академии по адресу: 42001Х, г.Каьань, учебны."! городок НСХА, корпус агро1$ака, ауд.. 22

О диссертацией иаш> ознакомиться в библиотеке ¡Гаванской государственной селъскохозяЛствекноЗ академии

Автореферат разослан

>УУ» 1997

Ученый секретарь диссертационного Совета, кандидат сельскохозяйственных каук, доцент^ а(С <■■ с

В.П.ВЩ?ШР0В

ОИ'АЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теми. Одно!! из важнейших продовольственных культур, широко возделываемых в засушливых и полузасушливых зонах, а также в районах непостаточного увлажнения, является яровая пшенйпа. Она выращивается при использовании естественных осадков и при этом часто испытывает недостаток влаги. Поэтому проблема повышения засухоустойчивости особенно, актуальна для яровой па:е -ницы. Именно засуха била и остается пока основной причиной больших колебаний валовых сборов зерна по годам в наагей стране. Засухоустойчивость - ояно из главных условий успешного возделывания рззличггнх сортов ярозо{'; пшеницы з районах неустойчивого увлажнения.

Сильная зависимость производства зерна яроЕой пшеншты от неблагоприятных климатических факторов обуславливает поиск оптимальных путей в получении стабильно высоких урожаев зерна з разные по условиям влагообеспеченности годы. По теенкю многих ученых наиболее рациональней путь - создание засухоустойчивых,максималь- . но приспособленных к конкретный условиям возделывания сортов. В решении сложных проблем сэле»ции на засухоустойчивость немалая роль принадлежит изучению физиологии и, в более широком плане, биологии культур и сортов. Для достижения болео высокой урогай-ности необходимо знание потребностей сортов и применение технологии, обэспечиващзЧ их удовлетворение. 3 связи с этим представляет больиой интерос изучение фипиологически особенностей сортов прозой шленицы разного 'эколого - географического происхождения в условиях лесостепи Оренбургского Предурзлья»

Цель и задачи исследования. Цель настоящзй работы заключается в исследовании физиологических особ-энноотзй сортов мягкой яровой пшэикцц разного окоя?го - географического происхождения при возделываний в условиях Сов-звной зоны Оренбургской области, изучении рапа физиологических признаков, отличающих засухоустойчивые сор- -та от неустойчивых к яасухо сортов, изучении феноменологии депйг-вия засухи на растения яровой пашит в лесостепи Оренбургского Предуральл. В соответствии с этой целью в работе бали поставлены следующие задачи;

- исследовать основные параметры водного режима растений у но-в1« сортов яровой ткеницы лесного Европейского, стопного Европейского, лесостепного Поволжского, лесостепного и стопного Западно-

- г -

Сибирского экотипов;

- выявить особенноииустойчивости экотипов яровой пшеницы к засухе;

- изучить влияние засухи на фотосинтез, рост, развитие н продуктивность растений яровой пшзниш;;

- установить взаимосвязь мевду метеорологическими факторами развития и урожайностью яровой пшеницы.

Научная новизна работы. В настоящей работе впервые проведаны физиологические исследования водного разима,засухоустойчивости продуктивности 16 сортов яровой пае ниш четырех различных а ко. л с гических групп в условиях Северной зон» Оренбургской области.

Показано наличие у сортов яровой пшениц« различии* окологкчо ких групп специфических физиологических особенностей, епяэанш« их околого - географическим происхождением.

Выявлено существование значительных различий физиологических показателей - водопоглоцония семян, оводненности тканей, ведоуд живаюздзй способности, интенсивности транспирации, устойчивости проростков растений к обезвоживанию, полевой засухоустойчивости у различных экотипов яровой пшеницу в условиях лесостепи Оренбургского Предуралья.

Установлено, что в конкретных климатических условиях Оренбу^: ской области водный реким, засухоустойчивость и продуктиэность растений определяются биологическими, физиологе - экологических показателями изучаемых экотипов яровой пзеницы.

В исследованиях получена разносторонняя- инфрмзция о засуху тойчивости и продуктивности сортов яровой пшеницы разных эколог чэских групп в зависимости от напряженности мэтеорологнческих; факторов. На основе математического анализа екшер'.шэнтадьных ; них на ЭВМ установлено, что высокие урожаи ( 4,5 - 5 т'га) яро! мягкой пшеницы формируются при еуаыз активных гешератур 2059 су^гнэ эффективных теыператур ваша 10°С 689,2 - 919,1°С, сумм; осадков за вегетационный период 170 - 190 ш, при среднесутощ относительной влажное™ воздуха 74,6 - 17%. При этом отклонен! &тшс величин от оптимальных значений приводит к снижении урежа! ности пшэници«

Праатичасаая значимость работы. Результаты исследований мог; Сшь использована в оэкэвцкошюй работе с яровой пшеницей, а л же при прогнозирования урожаев яровой пшеницы в условиях леоое

Оренбургского Предуралья.

Установлены физиологические показатели, существенно влияющие на продуктивность сортов пшеницы, созданных для различных районов страны.

Выявленные биологические особенности исследованных сортов, важно учитывать пои разработке рекомендаций по совершенствованию технологии возделывания яровой пшеницы в уоловиях Северной вены Оренбургской области.

Апробации работы. Результаты работы доложены на научных конференциях профессорско - преподавательского состава Казанской государственной сельскохозяйственной академии í 1994 Д995,1996) и научной конференции Оренбургского государственного аграрного университета, ( 1995 ).

По материалам диссертации опубликовано четыре работы.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 178 страницах машинописного теиста, содержит 20 таблиц, 7 рисунков, приложение из 3 таблин. Работа состоит из введения, обзора литературы, четырех глав экспериментальной части, общего заключения, выводов . и рекомендаций производству. Список использованной литературы включззт 229 публикаций из них 20 на иностранном языке.

ОБЪЕКТУ, УСЛОВИЯ И Î-ЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектами исследований были районированные и новые перспективные сорта мягкой яровой поениин, созданные в НИИ сельского хозяйства £го - Востока ( Саратовская 42, Саратовская 60, Саратовская 62, Л - 503, Л -. 505) для степной эокы Поволжья, в Куйбышевском НИИ сельского хозяйства и НИИСХ Юга - Зостока ( Самсар)', на Кинельской государственной селекционной станции ( Средневотаская; и на кафедре ботаники и физиологии растений Казанской государственной сельскохозяйственной акадямии ( Приволжская 112) для • лесостепной зога Среднего Поволжья, в Сибирском НШСХ ( Омская 20, Омская 19, Омская 18, Омская 17), в Курганском НИИСХ и Сибирском ШСХ ( Сольвейг) и в Челябинском НИИСХ ( Изумрудная) для лесостепной и степной зон Урала и Западной Сибири, в НИИСХ Центрального района Нечерноземной эоны, на Рязанской и Владимирской сельскохозяйственных опытных станциях ( Московская 35, Люба) для лесной зоны Нечерноземья.

Поло dus опчты просолили на Пономаревском государственном сор-тоуччстю, котоггт!! птчтсязн п Совэркой г>скэ Оренбургской об-

лясти, в агроклиматическом районе неустойчивого увлажнения (ГТК-0,82 , число суховейных.дней - 34,6 , вероятность засух 30$ лет.

Технология выращивания яровой пшеницы - общепринятая в зоне. Все технологические операции проводили современными сельскохозяйственными машинами согласно зональной системы земледелия.

В полевых опытах яа стандаот брали сорт Саратовская 42 , пов-торность трехкратная , учетная площадь делянок 200 кв.м. Почва опытного поля - типичный карбонатный чернозем, средне смытый , тяже лосуглинистого механического состава, мои^ость пахотного слоя -40 см;обеспечэнность элементами питания: содержание гумуса - 1% , легкогицролизуемого азотаМНд - мг на 100 г почэы, подвижного фос|ора Р9О5 - 2 мг и обменного калия К^0 - 30 мг на 100 г почвы { по Мочкгину ).

Погодные условия з годы полевых исслзготни? ( Т993 - 1995 гот значительно различались. 1093 год в целом был благоприятным здн роста и юаэвития яровой пиюнида, исключение составил период поел всходы , на который пришлась засушливая погода . В 1994 году скла. цывались благоприятный ионный и томлсратушп;? режимы пля раявигия растений яровой пшеницы . 1995 год характеризовался хэегкоя знсухс в течение всего вегетационного периода.

В тачание вегетационного периода *гровой птенины провопили иссл; дования водного режима растений и их засухоустойчивости. Провопил! наблюдения за ростом и развитием растений , учитывали их продукта ность.

Для характеристики водного режима растений определяли водопог-лошаюпг/ю способность семян в процессе прорастания и общее содержание воды в листьях взеовым методом ( Третьяков, 1990 ), интенсивность тпанспирации листьев - весовым методом по Л.А.Иванову (1950 водный дефицит ( Викторов, 1964 ), водоудегаиваюцую способность листьев - по методу Й.Г.Сулэймынова (1974), вопоудерчива-ощую спос« кость растений - методом "¡пвддания" по Арланду ( Третьяков, 1990

Для предварительной оценки засухоустойчивости разных окотипов яровой паэнища использовали мзтод проращивания семян на растворах сахарозы с. различным осмотическим давлением ( Олейникова, Осипов, 1976 ).

Показатели фотосинтетнческнх процессов ( фотосинте-тичэский потенциал, чистую продуктивность фотосинтеза{накопление сухой массы

различными органами) рассчитывали по методике НИИСХ йта - Востока ( Кумаков, 1982).

Структуру урожая определяли по методике Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1961). Учет урожая проводили по делянкам методом сплошного обмолота.

Результаты исследований подвергли- статистической обработке методом дэсперсионного анализа ( Доспехов, 1973).

Для выявления связей между метеорологические факторами и урожайностью материалы наблюдений обработаны на ЭВМ по программз, принятой в №10 " Югный Урал При отом использован? методика рег-рессиошо - корреляционного анализа ( Попович, 196?).

РЗЗУЛЬТАШ ИССЛЕДОВАНИЕ 1. Водный режим различиях экстипов яровой пшеницы Устойчивость - генетически обусловленное свойство, оно явллэт-ся потенциальным, проявляется лияь в стрессовой ситуации, а степень реализации уровня устойчивости зависит от физиологического состояния растений < Уловенко и др., 1979,1981,1962).

Физиологическое состояние растений при стрессовом воздействии, параду со многими показателями, характеризуют изменения параметров годного режима.

Процесс водообмена растений складывается из трех основных этапов : поглощение воды, передвижение вода по растению и испарение поди в атмос^ру (трзнспирация).

Изучение водспоглощающ^й способности семян различных сортов яровой пшеницы р процессе прорастания выявило специфику, связанную с их эколого - географическим происхождением. Так потребность в воде прорастающих семян у сортов разных экотипов было неодинаковым и полное насыщение наступало в разное время. Здесь следует отметить,что максимальное количество воды было поглощено семенами-сортов степного и лесостепного Западно - Сибирского экотипов,ниже у осотов степного Европейского экотипа, минимальное количество -у сортов лесостепного Поволжского экотипа ( рис. I)»

Оподнемнесть гкчноЯ растений важный показатель водного режима растений. Физиологические наблюдзния показали, что на динамику содержания воды в растениях пшеницы оказывают влияние возраст,фаза развития, сортовые особенности растений, ярусность листьев, услог-ия водоснабжения и транспирации. Наибольшее количество общей воли сол«ржится р н'1члкп2 'Нзч ртзвития и уменьшается по мэре

Время опыта, ч

Рис.1 Псглсц$>нкз зоды осыэнауи различных экотипоз яровой пшеницы з процессе прорастания: Петепнсй Европейский экотил, 2)леснсй Евро-ленский э ко тип, 3)степной Западно-Сибирский экотип, 4) лесостепной Поволжский оксткп.

созревания растений. В оптимальных условиях влагообеспеченооти содержание воды в листьях яровой пшеницы разных апологических групп различается, но незначительно. В условиях засухи отчетливо проявляются сортовые особенности яровой пшеницы. При атом у засухоустойчивых сортов лесостепного и степного экотипов набладается более стабильная динамика содержания воды.

О напряженности водного режима растений можно судить по величина водного дефицита растений. Продолжительный и устойчивый водный дефицит отрицательно сказывается на фияиологических процессах растений. Снижение оводненности тканей приводит к подавлению рос- ' товых процессов, к падению интенсивности фотосинтеза, к снижению энергетической эффективности дыхания, что в конечном счете влияет на развитие растений и их продуктивность. Проведенные нами исследования показывают , что водный дефицит (ЕД) изменяется в бояьшй степени в полуденные часы, чей в утренние часы. При атои в благоприятных условиях водообеспеченности Щ листьев по сортам и фазам развития растений существенно не отличался. Этот показатель зазисел в основном от напряженности факторов внешней среды, таких как влажность воздуха и почвы, температура воздуха и т.д. Под действием засухи набледалооь увеличение водного дефицита у всех сор-то а яровой пшеницы: при этой на большую величину - у слабоустойчивых сортов и на меньшую - у засухоустойчивых. Величина водного дефицита листьев яровой пшеница в большинстве сроков наблюдений отрицательно коррелирует с общим содержанием вода в листьях.

В регулировании водообмена растений значительную роль играет водоудерживающие силы, обусдовлзнныз в основном содержанием в клетках осмотически активных веществ , прошшаеиоетт югетоданг ип«1<пян и метаболизмом растоний. Водоудерживакщая способность клеток,органов и в целом растения вависит от условий выращивания растений. Водо-удэрживашая способность { ВУС ) - интегральное свойство, обеспз-чиваюцзо возможность противостоять обезвоживание. Высокая ВУС листьев в наших опытах была характерна для сортов отвшюй Европейской и степной Западно - Сибирской экологических групп. Наименьший показатель был зафиксирован у сортов лесной Европейской экологической группы ( табл. I ). При рассмотрении динамики водОотдачи листьев опытшх растений обращает на себя внимание то, что у болшш-

Таблица I

Водоудерйявавщая способность листьев яровой шкниш разных акологггсясяях типов со фазан равввтвя растений. 1993 - 1995 г.г.

~1 Условия Оставшаяся вода после навадания, 5 от обсцего со дергания

Пропешдегоэ | развития , ' , ,

| £астенив \ ЕУЧаняе ]выход в трубку { яогоданне налив зерна

Р.в,С«р®говвкая обл. Допют 5г,0 ± г,9 39,8 ± 3,2 26,5 ± 1,0 31,1 + 3,1 ШСХ Йг>о-Вос?ока Засуха 47,5 + 6,6 48,7 + 5,6 Э0Г8 + 4,0 28,4 + 2,7

Р.», СажрсЕааобя..^оетамши^ 45>2 ± 0,8 -36,5 + 0,5 25,7 + 1,0 33,6 + 0,3 КГСС, НИНСХ Засуха 41,7 + 0,3 39,3 +0,1 27,0 +0,3 25,1 +!,7

Р.ф, Оаокаа обл., ¿ояюои,^ 51,4 ± 1,7 «3,4 +0,6 28,6 + 1,3 32,8 + 2,2

Сибирский НИИСХ Засуха 46,6 + 4,2 44,4 + 3,5 29,5 + 2,3 25,8 + 1,0 Р.Ф.Ряаанокая обл., Достаточнав

и Владишфская обл..глагообеспач. 43,6 + 0,9 35,0 + 1,0 24,8 + 1,0 32,2 + 0,8

НИИСХ Цвнтрадьн.р-и Засуха 38,9 + 0,0 35,4 + 1,0 22,7 + 1,7 19,2 + 1,5

Нечерноаемья "

Примечание: В таблице приведены средние по группе сортов показатели.

о»

I

ва сортов потеря воли снижаются до определенного момента, зам вновь растут, то ость ЗУС возрастай?, затем снижается. &то «является в опытах с ристания'.«, развивавшимися з условиях затеи. Наблюдается ото и у растений, росли:-: в нормальных условиях ^обеспеченности, особоно б началыдю периоды оазвития.

анализируя гкшкие физиологических наблюдений сю дует отметить urce, что при развитии оастони? з у ело пи ж засухи б период куд-з-:э - выход б труб;:;/ ( критический для яровой поению; по требовало к влаге ) сорта стопной экологической группы и;,:г;от бслыаую >.доудер:гква:огу:с способность, чем copra лесной экологической >уппы.

Заделы" физиологический процесс - тр.анспирация. Интенсивкость пнепитпцнн п'докиц:; записи? с одно:'; стороны ст напряженности атмо-чэркг;х факторов, таких как температура воздуха и почвы, относи-¡льная влажность воздуха, скорость вотра, осадки, а с другой - от $еспочэнности растений водой. Здесь также немаловажную роль играют 1зиологичэские особенности растений.

3 благоприятных по водссбеспеченности условиях транспирация за-1сит в основном от метеоусловий. Наибольший уровень транспирапии 1бл;одается в полуденные часы и снижается в вечерний и утренние псы. У различных зкогипое сна практически одинакова. 3 условиях icyxH интенсивность транспирации наибольшая в утренние и вечер-ie часы. 3 дневное время наблюдается длительная и глубокая депре-<я транспирация. По фазам раззития наиболылая интенсивность тран-тирации была в начальные фазы вегетации и уменьшалась в последукь кг фазы развития ( рис. Z ). У слабозасухоустойчивых сортов про-зляется более сильная депресия транспир?.ции, чем у засухоустой-¡дых сортов. Опыты покаойли, 4iо нйбдыдаамая ;}рп иигимальшы аодо— чабжонии задней:,гость интенсивности транспирации от метеорологических условии заметно ослабевает при засухе. Здесь существенную роль ' грают морфологические и физиологические особенности различных сор-

2. Устойчивость проростков растений к дефициту влаги

Засухоустойчивость одно из главных условий успешного воздвлы-ания сортов яровой пшэницы в районах неустойчивого увлажнения. Засухоустойчивость сложное , взаимообусловленное свойство

о 0

ъ

о

« о

•ь

и

еа о

С.

- 10 -

Нормальная влагоо бе спа ад нно от ь 0,9

9 12 15 18 Время суток

Шкод в трубку

Заоузд

9 12 15 18 Время суток

йгсод в трубку

9 12 15 18 Время суток

Колошэние

9 12 15 18 Время суток

Колошэние

Гис. 2. Интенсивность транслкралии ли отъев яровой павницц равных окологячесхмх груш; 1 - степная Европейская, 2 - лесная Ввропзйокая, 3- степная Западно-Сибирская, 4 - дасостепная Поволжская

Таблица 2

Устойчивость проростков яровой пшеницы различных сортов к дефициту влаги. 1994 - 1995 г.г.

Copra

Т Число проросших семян за_ 7 лней^ g ___

_____опггга^____(____

8 атн, } 10 atm.jl4 ати.'ш атм. Í ! !

, Контроль-{ дистиллир. i вола

Саратовская 42 98 87 73 53 23

Саратовская 60 96 87 65 52 24

Саратовская 52 96 89 74 59 24

Л - 503 97 69 79 53 26

Л - 503 97 90 80 - 59 25

Омская 20 93 81 65 41 20

Омская 19 95 88 70 50 22

Омская 18 95 87 58 49 21

Омская 17 92 80 65 ' 39 19

Сольвейг 92 80 66 42 20

Средневолжская 95 79 62 33 19

Саксар 91 78 61 32 19

Приволжская 112 93 80 62 38 20

Изумрупная 94 62 64 36 19

Московская 35 93 86 67 36 16

Люба 99 89 70 37 13

растений. Оно связано с изменениями параметров водного режима, присущего данному сорту ( Алексеев, 1969 и др.).

Способность растений на первых этапах развития экономно использовать влагу в условиях недостаточного водоснабжения важный биологический и хозяйственно полезный признак того или иного сорта. Определяя количество проросших семян на растворах с высоким осмотическим давлением, имитирующих условия физиологической сухости, можно определить на ранних этапах онтогенеза относительную засухоустойчивость видов и сортов.

Результаты лабораторных исследований позволяют сравнивать испытуемые сорта. Во всех вариантах наибольший процент проросших семян имели сорта саратовской селекции, наименьший - сорта НИЯСХ ЦРНЗ. Это указывает на то, что семена саратовских сортов развивают достаточно большую сосущи силу и обладают способностью использовать больше влаги и, следовательно, устойчивы к засухе.Кроме того следует отметить, что чем выло концентрация раствора,тем меньше семян в нем прорастает ( табл.2 ).

3. Накопление сухого веарства в растении и показатели фотосинтетической деятельности в контрастных условиях раэзития

Селекция на повышение продуктивности сортов в засушливых условиях весьма сложная задача ( Кумаков и др., 1994). Для решения проблем интенсификации растениеводства и практической селекции на обходимо изучение закономерностей устойчивости растений к водному дефициту, установление чувствительности различных процессов жизнедеятельности растений к васухе. На основе этих физиологических данных возможно создание новых сортов, разработка агротехники применительно к генотипу и с учетом их эколого - географического происхождения.

Накопление сухого вещества косвенно характеризует обций уровень синтетических процессов. Опыты пояавали, что при развитии растений в условиях нормальной влагоо бо спе чз нно от и группы сортов ив разных регионов страны по общей сухой ыасое главных побегов суфственных различий не имекя. При этой в начальный период'развития яровой пшеницы у сортов лесного вкотипа была выое сухая иасса листьев и стеблей, но масса колоса - низкая. У сортов степ ного экотипа касса колоса по сравнению с другими сортами была бы бэ. Это говорит о том, что они имеют высокую потенциальную про-

дуктивность.

При засухе- в точение вегетации наибольшую сухую массу нч->лк саратовские и омские сорта, У ачих сортов также набл-ддалос,. мсныг?е снижение сухой биомассы г 1995 гону но срапнем'.го с годом. Так, у саратовских сортов в первой поло вино ьегетации сё снижение составило 13^, во ¡¡торой поло пине - 51", и у сус:сих соотазтственно 16* и 5Т?. Зто указывает на то, что у них боле!» высокая устойчивость ро стоят IX и синтетических проиосеов ц :;асухо. Водный дефицит значительно сникал интенсивность процессор роста и синтеоа органических веществ у сортов центральна"* районов Нечерноземной зоны Российской 'адорации, что отразилось п наибольшем снижении сухсй массы главного побега и псех его органов -( 351! и 51е?). Следует отметить так-ке, что при засухе у всех сортов в большой степени страдали листья и стебель. Наименьшее снижение массы листьев и стеблей бчло у ссртоз Саратовской и Омской областей, массы колоса - только у саратовски* сортов.

Более устоГ.чшше сорта яровой пзеницч должич иметь оптимальнее оазмеры ассимиляционного аппарата в условиях дефицита влаги ( Нкчипорович, 1934). В ряде работ установлено, что засухоустойчивые сорта пдагницн отличаются более стабильной площадью листьев по годам ( Разумэва, 1991; Цапевская, 1964 л др.), 3 наших опытах это было характерно для саратовских и омских сортов.

Вся совокупность жизненных проявлений организма тесно связана с фотосинтезом, •«стоскнтетическу» работу посева характеризуют ^отосинтетический потенциал ( 2П) и чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПЗ).

Исследования показали, чте 5П разных экотипов яровой позниин 1} у.глойиях благоприятной иодоссеспеченности за вегетационный период составил для степной Европейской экологической группы 1,6 -1,9 млн. кв. м на га. сутки: лесной Европейской - 2,1 - 2,5 млн. кв.:,« на га.сут»и; степной и лесостепной Западно - Сибирской -1,8 - 2,1; лесостепной Поволжской - 1,8 - 1,9.

3 условиях водного дефицита величина 1П значительно уменьшается. Причем у слабозасухоустойчивых сортов она нижа чем у засухоустойчивых сортов ( тзбл.3 ). Так, за период всходы - колошение у сортов Саратовская 60, Л - 503 и Сольвейг при засухе фотосинтетический потенциал уменьшается в 1,6 - 1.8 раэа, а у сортов Московская 35 Л лба в 2,5 - 2,8 раза.

Таблица 3

4отосинтетичаский потенциал листьев яровой пшеницы равных экотилов в контрастных условиях всдообесаеченности ( тис.кв.и / га 3. сутки),

1993 - 1995 гг.

Сорта

!усло-|Всходц - '.Стебле - !Колошение-!Молочная

¡5»я. |стеблэва-|ванйе - ¡молочная

!вигия/ние !ж>лсщениз!спелость ¡восковая Злэриод ! ! ! ! 'спелость ?

1за вегетационный

Саратовская 42 + 594,8 268,2 439/, 234^5 355,3 266,1 230,4 161,7 1619,6 930,5

Саратовская 60 + 652,9 351,8 442,4 269,9 392,6 366,6 263,6 171',5 1751 ¡5 1059,8

Саратовская 62 + 670,8 зил 493,7 244,4 404,1 262Л 266.5 140.6 183-3,1 961,2

Л - 503 + 793,4 366,3 326,9 ■ 327,8 487,0 281,7 308,3 193,3 1915,6 1169,1

Московская 35 X 1032.7 311,5 523,8 272)6 588,0321,0 296,6 175,7 244), 1 "1080,8

Люба + 925,7 316,9 506,3 243,7 517,6 272,6 240,9 163,7 2190,5 1001,9

Омская 20 + 981,0 371,8 424,1 2бб|4 452,5 331,2 258,9 189,8 2116,5 * 1161,2

Сольвейг + 825,6 449,5 474,8 898,5 378,0 32о ,8 2-06,6 135,7 1685,0 1209,5

Средневолжская + 863,3 293,6 500,0 253,3 388,2 257,9 241,4 185,1 1992,9 983,9

Самсар 766,6 34716 488,9 265,1 411.6 320,8 189.1 155.2 1856,2 1088,7

Изумрудная 823,0 350 ¡1 460,5 315,4 355,3 230,5 218,4 135,0 1857,2 1031,6

Примечание: + - нормальная влагообеспечзнность - - сасуха.

Таблица 4

Чистая продуктивность фотосинтеза яровой пшеницу разных экотипов в зависимости от условий водообеспечвнности растений ( г^ в в сутки). 1993 - 1995 годы.

Сорта

т - - т---■ - т----т----т----Г----

!Усло ! Всходы- ¡Купание- I Стебле- (Колошение-!Молочная

!раз- ! кущение !стебл2~ ! вате " !молочная &го-¡вития! !важ<е I колошение! спелость восковая

!

: спелость

Саратовская 42 + 8,942 6,273 1.4,570 14,340 12,230 13,840 14,020 ,10,260 20,700 7,840

Саратовская 60 6,330 6,210 14,606 И ,330 10747 10,830 17,262 14,560 9,815 7,070

Саратовская 6? 6,031 6,000 11,092 . 10,570 10,948 14,690 18,748 17,650 10,024 7,140

Л - 503 + 6,376 5,732 10,390 11,040 16,330 15,690 16,ООО 13,320 19,030 9,564

Опекая 20 + 4,933 3,744 1.0,419 10,080 9,890 9,600 12,047 7,220 20,000 8,249

Сольвейг + 5,036 3,498 9,481 10,730 9,007 8,870 15,302 11,420 17,861 10,917

псковская 35 + 7,51.9 4,062 14,078 12)850 9,820 . 7)530 10,910 5)750

Л:оба + 7,148 З!765 10,409 8,290 Ш 19,150 101670 11,527 ■а >П4 <

Срепневолжская + 12 О,<341 9,236 101760 1ДО 13,030 7)390 22,610 5,299

Самсар + 5,462 з)886 13,287 16,890 ш 1)1 16,907 9,154

Иэуирудная + 6,050 5^561 т 8,420 8)910 13)250 8,795 4)597

примечание:

лрыальная вяагообоспбчвгаюоть - засуха.

Максимальное значение ЧП5 при благоприятных условиях водного режима у большинства сортов наблвдалось в период колошение - мо-лочно - восковая спелость, минимум отмечался в период кущение-вихоц в трубку ( табл. 4).

При неблчгсгфиягтлс гидоотермических условиях периода вегетации пик ЧИФ смещается на период куценио - колошение, а в важный момент развития - колотонне - молочно - восковая спелость оё . воличина снижается.

Таким образом, засуха уменьшая число и размера вегетативных органов на побегах, ускоряя старения и отмирание ьегетагиш;;/. органов и растений в целом, тем самим сокоацая время работы асси миляционного аипилэата, оказывает сильное влияние на синтетические процессы. Воз ото отражается на накоплении сухой массы и в конечном итоге на снижении продуктивности оаетсний.

4. Влияние устови'/t водообеспеченнооти на Продуктивность ЯрОВОЙ ПРОНИНЫ Основной агрономически;: критерии засухоустойчивости зерновых культур - урожай оерна с единицы площади. Ценность сорта в практике сельского хозяйства определяется высоким урожаем зерна в оптимальных условиях увлажнения к слабым уровнем снижения его в острозасушливно годы ( Максимов, 195?,; Генкель, 1967; Чумаков, 196?.).

Аналко, полученных нами оксперимонгальнюс данных позволяет заключить, что при нормальной обеспеченности водой урожай заона а основном определяется особенностями генотипа тех идя инг.-х сор тов яроьой пшонииы. Высокий уровень урожая отмочен у сортов лес но го Европейского и лесостепного Поволжского окотипов, значител! но ■ ниже он у сортов степного ^еоспзйского, степного и лэсост?п ного Западно - Сибирского экстипов. 3 засушливых условия'.;: уровень снижения урожая у сортов НЖСХ 1'го - Востока к Сибирского НЖЯС составил 33%, у сортов КГСС и ^Т/ЛСХ - 36%. Большая ста пень снижения урожайности наблюдалась у сортов пл;'.С.< LPH3 -52,с Величина урожайности яровой пшенита складывается из элементе её структуры ( продуктивная кустистость, оаеоненность полоса .м:; са эорна с 1 колоса,-масса 1000 зерен и др.). Изучение стоуктл урожая и алсмонгов продуктивности колоса растений яровой пионм рапных окотипов показало, что при развитии растений в у wo шях конного 'дефицита и погашенного тампнратурного -ч-на пчи-пг/т-ч

Структура трогая сортов яровой паиняца- разного экояого - географичвского происхохцекия в завиошости от условий влагообеспечекности. 1993 - 1995 г.г.

Соэта

!Услоеия ! Урожайность Шродук -¡развития) ТШижэкиб" ¡'ТИЕная

(растзний! а'га ¡уа°Щнустис-

{виях^ % _]тость

!

X

_! Число

I КОЛОСКОВ

'в колоса,

шт.

Число ¡Озернен- ! Масса

аэрен }ность | зерна

в колосе,!колосьев 'с 1 коло-I

Масса 1000

шг.

■¡Я*».

I I

1 зерен, 1

г.

г ! 3 1 4 ! 5 ! 6 7 ! 6 9 10

+ 41,5 30 1,25 15 31 2,07 1,267 41,07

- аз,9 1,15 14 27 1,93 1,070 37,69 ^

+ 40,2 35 1,19 16 36 2,25 1,137 33,20 1

- 25,7 1,07 15 31 2,07 0,965 26,81

+ 42,5 34 1,25 .15 33 2,20 1,230 38,23

- 28,2 Ы4 14 30 2,14 1,027 34,05

+ 47,5 32 1,26 14 27 1,93 1,189 45,24

- 32,5 1,16 14 26 1,86 1,083 41,12

+ 38,0 32 1,27 15 32 2,13 1,250 38,73

- 26,0 1.14 14 28 2,00 0,982 32,70

+ 40,5 34 1,28 16 36 2,25 1,275 35,45

- 25,7 1Д5 15 27 1,60 0,940 31,90

Саратовом 4.2 Сцшозсгаа 60 Саратовская 62 Л - 503 Онсзая 20 Сольвейг

! 2 i з ! 4 ! s

î

Наущудвая *

Срадаэвоазотзд

+

Сансар

+

Иэокоэсгая 35

+

JlisSa

39,1 53 1,25

18,5 1,11

40,5 37 1,21

26,7 1,07

43,0 35 1,22

28,0 1,09

53,0 53 1,15

25,0 1,02

53,3 52 1,24

25,7 1,08

Приизчакиа: + - нормальная влагообеспзчвнносгь - - засуха.

\ б i 7 i 8 i 9 i 10

15 35 2,33 1,212 34,71

14 30 2,14 0,835 26 ,>5

16 38 2,37 1,426 38,61

14 29 2,07 0,990 33,OS

16 39 2,44 1,430 39,01

15 30 2,00 1,057 32,03

16 39 2,44 1,909 45,82

14 28 2,00 1,180 33,68

15 40 2,50 1,621 46,25

15 30 2,00 1,176 33,58

продуктивная кустистость, уменьшается число колосков , снижается процент о зерне иное? и колоса. Жаркая сухая погода с чаотыми суховеями в период роста и налива зерновки ( 1995 год ) сказались на снижении иассы зерна с колоса и массы 1000 зерен ( табл. 5 ). Всё 8хо в той или иной мере отразилось на общем снижении продуктивности колоса и урожайности растений в целом. Здесь следует отметить, что негативное влияние засушливых условий в большей степени выражено у сортов лесной Европейской эколого - географической группы. Так, для сухого года оаарненность колоса у сортов степной Европейской экологической группы составила 90,1% от числа верен в колосе в благоприятных условиях развития, степной Западно - Сибирской -81,3£, лесостепной Поволжской - 76,6%, а у сортов лесной Европейской - 73,45?; соответсвенно масса 1000 зерен у саратовских сортов -88,?.£, у омских - 86,0%, у самарских - 83,935, у сортов Рязанской и Владимирской областей - 73, 1«.

Урожайность растений в наших опытах находилась в тесной корреляционной связи о элементами структуры урожая. Шсокая положительная корреляция отмечалась ыевду уроягайностьа и количеством продуктивных стеблей перед уборкой (коэффициент линейной корреляции г доя самарских и омских сортов ооставил 0,9965, саратовских сортов -0,9397 и сортов Рязанской я Владимирской областей 0,8915); «заду урожайностью и массой зерна с колоса (соответственной ■ 0,9919 , 0,9675 , 0,8905 , 0,9998); урожайность» и массой 1000 серен (1« « 0,9606, 0,£990, 0,6?26, 0,9996).

Для: выявления связей меящу 'метеорологическими факторами и урожайностью матер ноли наблюдений обработаны на 8ЕМ. Результата математического анализа показывают, что суъ&а активных температур (1894,8£ 155,6*0), »{Активных температур вниз Ю°С (87в,6£ 81,1*С), относительная влшяюсть воздуха ( 67,5*7,6% ) аа период вегетации

РЯЗНЫУ СОРТОВ ЯРОВОЙ ЯТЯЭТВГГЫ пп Я па-гыт* па

грани между слабой и средней ивиэнчивость» (V« 9,2 - 11,22), то есть параштры этих факторов довольно стабильны ( Кст» 58,8 _ 90,р^) в условиях этой пока. Сильной вариабельность» (V® 49,в£) отличаются лишь летние осадки (141,4± 70,5 т). Урожайность аа аоле-блэтея в пределах 35,8*9,2 Ц о 1 га (V« 25,9 , П^в 74ДЖ), Следователе», шжио предполагать, что осиоваой вклад в её формирование вносят осадки при доотато^эагя остальных факторов,

Звдисимость урозайяоатв икгтеой твтщ от кавдого из изученных Факторов достаточно сильна 0,914 - 0,961) и поззодяет прог-'Овировать её по уравнзнвяы рэгрвоояя ( т&бд. 6 )• Наиболее

Таблица 6

Зависимость урояайкоотн мягкой пшеницы от погодных условий в лесостепной эоне Оренбургского Предуралья

г^ Г Корректируемые | Пределы I I I Г п! I величин 14% I Ь цу ! Г

{ 1 ( М ± <? ) | | й | |Т0°Р-

10,3 0,961 11,7 1,76

1. Сумма активных тем- 1569,4 - • 2129,8

ператур,* С ) 1894,8 и ; 195,6

2. Сумма эффективна* 739,4 - ■ 979,0

температур вншэ 878,8 4 > 81,1

Ю°С (хг)

3. Осадки, мм (хд) 47,4 -141,4 4 ■ 219,8 : 70,5

4. Среднесуточная влаж- 58 - • 77

ность воздуха,% (ц) 67,5 ^ : 7,6

5. Уроиайность,ц о га 24,6 - • 54,5

9,2 0,946 9,54 1,76

( у ) 35,8 ± 9,2

11,2 0,918 5,68 1,76

25,9

у® 1 : (-407,04 + 1Д2х1 - 1,233В ~ ОЗх^ + 6,76«: - 07х| - 1,85В -

- Юх4 + 2,0® - 14х5); Д2 - 92,4 1

у= 1 : (848,32 - 5,03кг + 1,1893 - 02х| - 1,40В - 0,5х| + 3,2243 -

- 09х| - 1,92® - 12х| ); Д* » 89,5 %

у- 260,516 - 10,6О8Х3 + 0,1598х| -9,31В - 04^ + 1,700? - Обх^ ;

Л2 - 83,5 %. ■

У« 800022,1 - 60345,г3к4 + 1814,9б7х| - 27,207х| - 0,2033^ - 6,0563

- 04x1; Дг • 84,3 X.

>> я)

1569 1709 18<9 1989 2159 Сумма активных температур,*С (X)

60,0 50,5

£6,3 1^9,1 1.70,0 2Ю,9 Сумма осадков за вегетация, мм, (X)

60,0

л ¡н о о

X в с!

к

а

22,1

I

739,4 799,3 8.59,2 919,1 979.0 & ЗР.О 52,3 57,5 79,2 77,0 Сумма зф|активщх температур выше 10 *С, (X) Относительная влажность зсзпуха, ч? (X)

Рис.3.Зависимостъ урожайности яровой мягкой паэницы от метеорологических факторов в лесостепи Оренбургского Предурадья.

- репрезентативны уравнения для суш активных и аффективных температур Í 89,5 - 92;4? случаев). Расчет угюжайности мягкой пшеницы полученными уравнениями для количества летних осадков и относительной влажности воздуха оправдывается несколько pese ( 83,6 -84,3? случаев). Но тем не менее уровень предсказуемости Форшоо-вания урожайности в тех или иных размерах достаточно высок, поскольку коэффициент детерминации г тевытает 83%.

Аналия полученных данных позволяет сделать вывод, что оптимальные условия для формирования высоких урожаев яровой мягкой пае ницы в лесостепи Оренбургского Предуралья складываются при сумме активных температур 2059 С, суто эффективных температур вше 10°С 889,2 - 919,1°С, суме осадков за вегета»ионный период 17С 190 мм, при среднесуточной относительной влажности воздуха 74,6 77,0?. При этом следует отметить, что отклонение этих величин oí оптимальных значений приводит к резкому снижению урожайности пап ниш ( рис.3 ).

5. Экономическая эффективность возделывания ягповой пшеницы

Анализ экономической эффективности выращивания различных сор. тов яровой шпэниш в условиях засухи показал, что выход продукт с гектара больше у сортов JI - 503, Саратовская 42, Саратовская ( Самсар. Несмотря на то, что дополнительные затраты ( на транспо] тировку зерна, первичную и вторичную очистку зерна) повышают производственные затраты на гектар, себестоимость у этих сортов низкая. Самая низкая себестоимость ( 56043 руб 1 ц в ценах 199'' года) и наиболее высокий уровень рентабельности ( 123? ) у сорт Л - 503.

ВЫВОДЫ

1. Дана комплексная физиолого-биоэнергетическая характернее ка 16 сортов яровой пшеницу, принадлежащих к четырем различны* экологическим группам, при возделывании в агроклиматических ус ловлях Оренбургского Предуралья.

2. Показано, что сорта, созданные для разных эколого-геогрг фичеоких зон страны, имают овои физиологические особенности. I этом прослеживается определенная зависимость между показателя! водного режима, фотосинтеза и засухоустойчивостью растений.

3. Выявлены показатели физиологической модели засухоустойчивого сорта яровой пшеницы для условий лесостепи Оренбургского Предуралья. '

4. Установлено, что формирование засухоусто!1Чивости у разных генотипов яровой пшеиивд определяется в различной мере особенностями водного обмена, состояния воды и биоэнергетических процессов у растений.

5. Действие засухи та продукционный процесс растений яровой пшеницы в условиях лесостепи Оренбургского Предуралья про/шляется в следущем:

- сокращение вегетационного периода,

- уменьшение числа и размеров вегетативных органов, обусловливающее резкое сокращение ассимиляционной поверхности растений,

- снижение фотосннтетического потенциала растений и общей биологической продуктивности,

- при длительной засухе снижается работоспособность ассимиляционного аппарата, что приводит к падения величин чистой продуктивности фотосинтеза и относительной скорости роста,

- уменьшение числа элементов продуктивности колоса,

- снижение абсолютной массы зерна.

6. При засухе больгув водоудерхиващуэ .способность сохраняют сорта Саратовской селекции, немного юте - сорта лесостепной я степной Западно-СибзрсчоЗ экологической группы (Сольвейг, С?,;с~ кая 20, Омская 19, Омская. 18), нашеяьну» водоудерхквлкдув способность листьев ккзлз сорта Жабй п Московская 35,

У засухоустойчивых сортов в условиях водного дефицита величины ,Тютос;:нте?кчес:;ого потенциала листьев а частой продуктивности •¿ютосинтеза сипгаются меньше, чем у слаоозасухоустойчивых сортов.

7. Изучение связей между иетеоролопгеёсгаш факторами я уро-/гаЛностъю различных сортов яровой гсяенидо выявило, что сорта 1-503, Оггская 20 и Средпеволгская лучив перенося»' повишеншИ температурка." [он, чем Московская 35 я Люба. Прч этом Московская 35 и Ляба более чувствительны к резким перепадам среднесуточно температур воздуха. Из изученных сортоз болез влаголюбивыми является :„!осхозокзя 35 я Среднесолгская, устоЗчтаы % завуплявнм уелопз-ш Саратовская 42 п 1-503. При кззкой отнооателыюй влажности воздуха устойчивые урожаз моззю получить от сортов Саратовская 42, 1-503, Омская 20 я Средкевояксвая,

8,. В лесостепной зоне Оренбургского Предуралья концепция йю] мирования высоких устойчивых урожаев яровой пшеницы должна баз: роваться на лимитирующем влиялли запасов влаги, сочетающимся < мощным притоком солнечной энергии, приводящем к быстрому расхо, запасов влаги; подборе лучших агро^юнов для смягчения роли отр: цателыю действующих погодных «¡акторов; повышении скорости про' водительного расхода влаги с учетом биологических особенностей сортов и за счет удобрений; создании новых сортов, обладай^ высокими скоростями производительного расхода влаги и цитрсбле 1шя питательных веществ в начальны!; иеркод вегетации, более ьь сокой устойчивостью к дефициту воды и повышенному температур не МУ Фону.

ИШЯЗ'ХАЦЗД ПРОИЗВОДСТВУ

1, Оптимальные условия формирования уролсаеь провой пшеницы 4,5- 5,0 ч o I га, рассчитанные для гсследоианшх сортов по л внениям регрессии на основе методики, разработанная в ¡¡ПО ный Урал',' следует учитывать при прогнозировании урожаЛности дг ной культуры в условиях лесостепи Оренбургского Предуралья. позволит заблаговременно плакировать bosmo^uío объемы работы i технологии выращивания, уборки к переработка урожая.

2, фи подборе сортов яровой пшенкцц для возделывания в да! ной зоне нужно учитывать физиологические признаки, су.цествекш влияющие на засухоустойчивость к продуктивность хастен::Л. Оле, ет обратить внимание на сорта, у которых прорастающие семена развивают большую сосущую силу в условиях водного дефицита к лучше используют влагу ка развитие ростка.Необходимо отбпрять сорта со стабильной динамикой оводпенности тканей, с меньшей , црессией интенсивности трансшграции листьев в условиях засухи с высокой водоудерживэдей способностью в критический для яро вой пшениш период по требованию к влаге, с высокой устойчиво стьи ростовых и синтетических процессов к недостатку влаги и действий высоких температур, с высоким потенциалом урокайност в благоприятные года и устойчивостью - в неблагоприятные годы Из изученных новых сортов хорошо проявили себя в этом отношен Д-503,. Саратовская 62, Омская 20, СольвеСг и Самсар.

Описок работ, опубликованных по материалам диссертации:

1. Самуилов -Ф.Д., Мухитов Л,А. Водный режим, засухоустоЯчи-юсть и продуктивность различных экотипов яровой пшеницы.// Ма-гериалп юбилейной научной кон.Ьеренции агрономического (Такульте-га Казанского СХИ, Ка?ань, 1594.С.16-17.

2. Самуилов Ф.Д., Уухитов Л.А. Засухоустойчивость различных жотипов яровой пиюнигда// Эколсго-агрохимические, технологичес-сие аспекты развития земледелия Средней Волги н Урала. Казань, [Î/95. С. SB-,

3. Самуилов Ф.Д., Мухитов Л,А. Водный реж-лм и продуктивность »ачличных &котинов яровой п-аеницы з связи о метеорологическими •словиши в лесостепи Оренбургского Предуралья // Биологические s технологические аспекты повышения урожайности сельскохозяйст->енгакг культур, Казань, IS97. С. 63-G8,

4. Самуилоз Ф.Д., Мухитов Л.А. Исследование водного режима а ютосигггеза в связи о продуктивностью у различных экотипов лро-юЭ пяекиш ь условиях лесостепи Оренбургского Предуралья. '9S7. В печати.

vn?.«;» т: «ônâi«S0.îû.9vr. Сорим 60x90/16,

puira мпояатвжьаая Начать офса^аая

■зл.ивч.л. 1,00. ТкрааЮО. îiasas 220.

Офсетная лаборатория КГСХА Л'вр<'са,б5 Кьзанспая 1*>су дарственная сзльскохоэяЗетвзнная

Академия.