Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО ТИПА СОЛОМИНЫ В СЕЛЕКЦИИ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ НА ЮГО-ВОСТОКЕ

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО ТИПА СОЛОМИНЫ В СЕЛЕКЦИИ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ НА ЮГО-ВОСТОКЕ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

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

На правах рукописи СИНЯК Валентина Михайловна

УДК 633.11.321 -.631.527

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО ТИПА СОЛОМИНЫ В СЕЛЕКЦИИ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ НА ЮГО-ВОСТОКЕ 06.01.05 — селекция и семеноводство

Автореферат

I диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных нау*

МОСКВА —1985

1%-р •иш . -

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте сельского хозяйства Юго-Востока НПО «Элита Поволжья».

Научный руководитель — доктор биологических наук, профессор В. А. Кумаков.

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук А. С. Образцов, кандидат сельскохозяйственных наук Л. В. Степанова. Ведущее учреждение—НИИСХ центральных районов Нечерноземной зоны.

Защита состоится « 1985 г. на за-

седании Специализированного совета Д 120.35.04 при Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Адрес: 127550,. г. Москва, ул. Тимирязевская, 49. Ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в центральной научной библиотеке ТСХА.

I Автореферат разослан « /¿йЯ^^-А . . 1985 г.

Ученый секретарь Специализированного совета — доктор биологических наук /¡^^^Й^Д? Е. Крастина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Наряду с мелиорацией земель, удобрениями, улучшением систем обработки почвы важную роль в повышении урожайности играет и сорт. Тема исследования актуальна в свете задач, стоящих перед селекционерами яровой пшеницы в зоне Поволжья.

В зоне, где климат отличается общей засушливостью и большим варьированием, условий по годам, центральная задача селекции состоит в том, чтобы сочетать в сорте высокую засухоустойчивость и более высокую потенциальную продуктивность, позволяющую поднять верхний предел урожайности во влажные годы (Кумаков Л., 1982; Ильина Л. Г.,: Ва-сильчук Н. С., Галкин Л. Н., 1983).

•Во влажные годы хозяйства несут большие потери из-за полегания. пшеницы и. недостаточной потенциальной продуктивности существующих сортов. Ведется работа, по выведению менее высокорослых, устойчивых, к полеганию и потенциально высокопродуктивных сортов. Возникает необходимость детального изучения ряда вопросов, касающихся связи высоты соломины с продуктивностью растений, роли соломины в про-дукционн ых процессах у п шен ицы.

Актуальность этих вопросов еще более очевидна в свете решений октябрьского (1984 г.) Пленума ЦК КПСС, принявшего постановление о дальнейшем развитии мелиорации в СССР. Селекция^ еще более продуктивных и устойчивых к полеганию сортов пшеницы для орошения, несомненно, будет усилена.

В диссертации впервые дано всестороннее обоснование типа соломины пшеницы для зоны Поволжья. Это существенный элемент в работе по созданию перспективных для зоны идеати-пов сортов.

Цель и;задачи исследования. Конечная цель данной работы — дать всесторонне обоснованный, способствующий дальнейшему повышению продуктивности и устойчивости к поле-ганию!тип соломины.растений яровой пшеницы для засушливой ¡черноземной степи_Поволжья. Перед.нашим исследовани» ем ставилась.зада*!

ш.изуццтц:()лг.ьЙАЙ Г

научная а'.зги.отекА

Моск. се^ъскохоз. ачадек**1

иИ". А, Тимир.иозд ;?пз. ко

1) связь продуктивности и других хозяйственных и биологических свойств сортов с высотой растений;

2) влияние анатомо-морфологических особенностей соломины на устойчивость к полеганию;

3) роль соломин» как ассимилирующего и запасающего органа в продукционных процессах, формировании урожая.

Научная новизна. В данной работе впервые проведен всесторонний анализ роли стебля в продукционных процессах у разных по высоте соломины сортов интенсивного и экстенсивного типа.,................. , ...

Параллельное изучение анатомии и морфологической структуры стебля позволило рекомендовать направления оптимизации его габитуса для условий Юго-Востока.

Корреляционный анализ с применением метода путевых коэффициентов позволил выявить косвенные эффекты высоты стебля в связях урожайных и хозяйственно-биологических признаков с продуктивностью растений в условиях степного Поволжья.

В ходе изучения накопления, распределения и перераспределения сухого вещества между органами растений выявлены и количественно оценены различия, связанные с высотой и диаметром стебля сортов яровой пшеницы. Показано, что у близких по скороспелости сортов при равном общем уровне накопления биомассы к фазе цветения короткостебельные формы характеризовались повышенной функцией роста колоса и одновременным понижением функции роста стебля, при одинаковой функции роста листьев. ■

Показано, что снижению напряженности донорно-акцептор-ных отношений, возникающей между крупным колосом и относительно меньшей вегетативной массой у интенсивных сортов, можег способствовать, в частности, стебель, обладающий достаточным запасом пластических веществ, доступных для реутилизации.

Радиометрическим методом определена относительная интенсивность фотосинтеза пластинки и влагалища листа, открытой, закрытой части соломины и колоса у короткостебельных и высокорослых сортов. Дана оценка вклада соломины в общий фотосинтетический потенциал растений и их суммарный фотосинтез в целом за вегетацию и в период налива зерна.

Уточнены встречающиеся в литературе сведения о влиянии снижения высоты стебля на размеры и площадь листовых пластинок и влагалищ листьев и установлено, что короткостебель-ность практически не влияет на размеры листового аппарата.

Практическая значимость.. Даны рекомендации для практической селекции, используемые селекционерами Поволжья, в частности, рекомендовано в селекции пшеницы для богарного земледелия не стремиться.к укорочению; стебля более.чем

т

на 20—22%' по сравнению с высокорослыми саратовскими сортами. Это не повлечет за собой снижения продуктивности растений в сухие годы, но позволит значительно повысить устойчивость к полеганию и потенциальную продуктивность колоса. По мере снижения высоты стебля диаметр его или выполненность соломины должны увеличиваться с тем, чтобы отношение массы вегетативных органов к массе колоса было оптимальным, способствующим получению высоких урожаев.

Улучшить ассимиляционную работу стебля, сохраняя типичную для саратовских сортов засухоустойчивость, можно путем отбора среди короткостебельного материала форм со свободным выносом колоса, обращая при этом внимание на продолжительность работы хлорофиллоносных тканей верхнего междоузлия. В коллекционном питомнике целесообразно включить дополнительную оценку по способности стебля дольше поддерживать фотосиитетическую активность (% зеленой части стебля в определенный момент налива).

Результаты работы составили важную часть разработанного в НИИСХ Юго-Востока биологического обоснования модели сорта мягкой яровой пшеницы для засушливой черноземной степи Поволжья. (Основные параметры модели сорта мягкой яровой пшеницы. Методические рекомендации./Под общей редакцией В. Л. Кумакова/М., 1982, 40 е.).

Совместно с В. Л. Кумаковым и Л. П. Игошиным предложены и практически реализованы новые методические подходы и показатели в изучении накопления и перераспределения биомассы растений, позволяющие выявить при сортонзучеиин различия в фотосинтезе, донорно-акдепторных отношениях между колосом и вегетативными органами, в интенсивности реутилизации, засухоустойчивости сортов и др. (Методические указания по определению некоторых физиологических показателей растений.пшеницы при сортоизучении./Под редакцией д-ра бнол. наук В. Л. Кумакова/М., 1982, 28 е.).

Апробация(работы.-Результаты диссертационной работы докладывались на Саратовских областных научных конференциях молодых ученых и специалистов сельского хозяйства (Саратов, 1977, 1980); на I научно-практической конференции молодых ученых НИИСХ Юго-Востока (Саратов, 1980); на IV Республиканской конференции «Физиологические основы повышения продуктивности и устойчивости зерновых культур» (Алма-Ата, 1980); на I Всесоюзной конференции по применению физиологических методов в селекции растений (Жодиио, 1981).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 работ.

Структура и объем работы.'Диссертация изложена на 169 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзо-

ра литературы, экспериментальной части, заключения.и выводов. Работа содержит один рисунок, 59 таблиц и приложение, включающее 10 таблиц. Список цитированной литературы включает 323 наименования, 40 из них на иностранных языках.

Условия, объекты и методика исследований. Опыты проводились в селекционном севообороте НИИСХ Юго-Востока. Наиболее благоприятным для яровой пшеницы был 1976 г., 1977 г.— умеренно засушливый, 1978 — влажный, а 1979 — острозасушливый.

Сорта высевались на делянках площадью 3 кв. м, повтор-ность 5 и 10-кратная. Ручной посев проводился в оптимальные для данной зоны сроки. Норма высева 400 зерен на I кв. м. Работа складывалась из двух различных по составу изучаемого материала и характеру исследований частей. Первая, основная часть, состояла в изучении набора сортов, различающихся по типу соломины, районированных и перспективных как исходный материал для селекции форм интенсивного типа. Принадлежность сорта к тому или иному типу соломины определялась ее высотой и диаметром^ Тонкая соломина (диаметр 2,69—2,83 мм)—сорта Альбидум 43, Саратовская 29, Саратовская 52, Эритроспермум 24, Уорлд Сидз 1502; средняя соломина (2,85—2,95 мм) —сорта Саратовская 46, Нададорес 63, П; В. 18 и Уорлд Сидз 1616; толстая соломина (от 3,07 до 3,18 мм) —сорта Московская 21, Селкирк и Опал). Наиболее высокорослые сорта — Саратовская 29, Альбидум 43, Саратовская 46;-низкорослые — Нададорес 63,. Уорлд Сидз 1502, Уорлд Сидз 1616, П. В. 18, остальные сорта занимали промежуточное положение по высоте растений. >

Вторая часть работы представляла корреляционный анализ связей высоты растений с рядом количественных, признаков, характеризующих урожай, отдельные элементы его структуры, а также некоторые показатели морфологического строе-; ння растений. Корреляционный анализ проводился по результатам изучения коллекции из 92 сортов,, при этом использовался метод путевых коэффициентов.

В течение вегетации наряду с обычными фенологическими наблюдениями фиксировали время появления, роста и отмирания отдельных органов у растений.

Длина соломины в целом и отдельных междоузлий измерялась в фазе полной спелости. Здесь же определяли диаметр второго и верхнего междоузлия. В 1977 и 1978 гг. измеряли длину закрытой влагалищем листа и открытой части всех над-, земных междоузлий.

- • Накопление, распределение и перераспределение биомассы между органами и роль соломины в этих процессах определяли путем пофазного взятия проб с расчленением, растений на:боковые и главные ."побеги, - а последних — на листья, стебель»

колос. Материал, высушивался при 105° С до абсолютно сухо-госостояния и взвешивался.

■ Фотосинтетические показатели рассчитывали по общепринятым формулам (Лникиев В. В., Кутузов-Ф.: Ф., 1961; Кума-ков В: Л.,.1968; Ничипорович А. Л. с соавтор., 1961). В работе использовали анатомический (Илышская-Центилович А!..А., Тетерятченко К. Г., 1963) и радиометрический (Вознесенский В. Л., Заленский.О. В., Семихатова О. А., 1965) методы.

В фазе полной спелости отбирали пробные снопы для анализа величины и структуры урожая.

Результаты исследований. Изученные сорта обладали различной устойчивостью к полеганию, что особенно четко выявилось в 1976 г. (табл.Л). Устойчивость к полеганию в боль-

Таблица 1

. Анатомические: признаки; второго надземного междоузлия: сортов. яровой >

пшеницы, .1976 год-

Число сосуди- . ' s A cd

сто-волокнис- л . a: O. •a _r

. . . . .' тых пучков я L¿ tú 2. ts «ís з £ 2

г Сорта _ А, 2 5 = x 3 a -.2 =

больших всех я о lis g s g к к й u ej 5 o o a £ t- a S £ § 5 _ м Я F" Усюйчи! к полег а баллы

С. a E?

Альбидум 43 22,7 39,2 638 98 172 2,1

Саратовская 29 . . \ 26.5 45,3 564 86 172 • 2.0

Саратовская 46 23.9 44,2 626 86 196 2.4

Эритроспермум 24 . 25.3 41,9 650 98 184 4,8

Селкирк ..... 26,8 45,4 564 86 184 4,8

Опал ...... 34,1 ' 54,1 1566 86 184 5.0

Саратовская 52 . 24.3 38,7 724 74 172 3.8

.Московская 21. . 27,8 44,9 638 98 172 5,0

Нададорес 63 . 23.8 45,5 822 74 196 4,3

Уорлд Сидз 1502 . Уорлд Сидз 1616 . . 25,0 39,1 724 74 196 5.0

27,5 44,4 761 74 172 5.0 '

шннстве случаев определялась низкорослостью сорта, но наиболее надежный критерий — отношение высоты стебля (И) к его диаметру ((1), равное у неполегающих сортов 248—272. Однако и он не абсолютен. Высокая степень выполненности соломины сорта Опал обеспечивает устойчивость к полеганию при Ь/(1, равном 308, а случаи частичного полегания сортов Саратовская 52 и Нададорес 63 с невысоким отношением И/с1 и толстостенной соломиной, на наш взгляд, объясняется нагрузкой на стебель более продуктивного (тяжелого), остистого колоса этих сортов (1,35 и 1,20 г соответственно против 0,81 г у Альбидум-43). '

- Четкой связи.между числом сосудисто-волокнистых пучкоз

и устойчивостью сортов к полеганию не наблюдалось (табл. 1); Так, у сортов Альбидум 43 и Уорлд Сидз 1502 общее число, пучков одинаково, а устойчивость к полеганию сорта Уорлд Сидз 1502 (и ряда других сортов) выше, что обусловливается; более низким отношением ИД!, большим числом и размерами крупных-пучков, большей толщиной стенок соломины (табл. 1). Иными словами, важен весь комплекс признаков, характеризующих, анатомическое строение стебля и его морфологию. Значимость каждого признака выявляется лишь при равенстве других характеристик соломины.

Изучение влияния: размеров. соломины на формирование урожая показало, что наряду с ликвидацией потерь от полегания укорочение стебля и увеличение его диаметра способствует лучшему развитию проводящей системы стебля и как следствие— закладке и формированию более продуктивного колоса (табл. 2), а достаточный объем реутилизируемых пластических веществ стебля обеспечивает (как показано ниже), наряду с фотосинтезом, хороший налив зерна. !

Таблица 2

Связь числа колосков в колосе с размерами и числом пучков верхнего междоузлия у сортов яровой пшеницы

Сорта Продолжительность периода всходы — колошение, дн. Число крупных пучков, шт.'"" Радиальный размер крупных пучков, мкм Число колосков, шт. Процент озерненных колосков

общее озернен-ных

Альбидум 43 43 14,7 135 15,0 12,4 83

Саратовская 52 44 17,8 160 17,2. 15.0 87

¿Московская 21 44 21,9 160 17,2. 15.2 88

Уорлд Сидз 1616 37 . 19,8 147 . 15,7, 14,2 90'

Интерес для селекции представляет характер зависимости показателей фотосинтеза и основных элементов структуры урожая от высоты стебля (табл. 3). Число листьев главного побега,.как и их площадь (которая была максимальной у средне-рослых форм), во всех группах сортов положительно, но слабо коррелируют с длиной соломины. Это значит, что укорочение стебля идет не за счет уменьшения числа междоузлий, а за счет изменения их длины. Площадь «флагового» листа имеет слабую положительную корреляцию с высотой растений, а в группе высокорослых сортов она переходит в отрицательную отражая тем самым направления селекции на короткостебель-ность и максимальную площадь верхнего листа,-Также связа-

ны между собой^фотосинтетический:потенциал и длина, соломины- ...

..........• • ,Т а б л и ц а 3

. Коэффициенты корреляции между длиной соломины и рядом хозяйственно-биологических признаков растений <

Группы сортов по длине соломины, см

Признаки в сред-

менее 60 60-80 более 80 нем по

всем сор-

' там

Число листьев главного побега . . 0,33 0,24 0,13 0.38*

Площадь листьев главного побега 0,37 0,39* 0,09 0,45* '

Площадь-верхнего листа ;. 0,25 0,24 —0,17 1 0,13

Фотосинтетический потенциал 0,43 * 0,44* —0,15 0,36*

Чистая продуктивность фотосин-

теза . . ... .(..'. . —0,03 —0,20 0.23 —0,42*

К хоэ * ■ « • • . • • • -0,30 -0.30 —0,21 —0.66*

Число зерен в колосе- . • . . 0,16 0,07 0,08 —0,38*

Число колосков в колосе . . ' . 0.42 0,33 0,17 0,32*

Число зерен в одном колоске —0,10 . —0,21 -0,05 —0,64*

Масса 1000 зерен' . . . —0,12 0,07 - -0.25 0,41*

Масса зерна главного колоса: " . 0.20 0,12 —0,19 —0,01

* Коэффициенты корреляции значимы при Ро.о*-

Средняя по силе, отрицательная, достоверная связь между чистой продуктивностью фотосинтеза и высотой растений обусловливается, как будет показано далее, не сортовыми различиями в интенсивности фотосинтеза, а его неодинаковой продолжительностью, во второй половине вегетации у высокорослых и короткостебельных сортов.

Самая устойчивая отрицательная связь — между высотой растений и выходом зерна в урожае, а также числом зерен в одном колоске, а в среднем по всем сортам и в колосе. На последнюю связь через число колосков в колосе оказывает влияние скороспелость сортов. Высокие значения 1\хоз У короткостебельных сортов связаны с рассматриваемыми ниже особенностями функций роста органов побега.

Масса 1000 зерен положительно коррелирует с высотой ра* стений, однако рассмотрение этой корреляции по отдельным группам сортов говорит о возможности получать сорта с планируемой высотой стебля и необходимой массой 1000 зерен. Урожай зерна с колоса не связан с высотой растений, но анализ по отдельным группам сортов выявляет слабую тенденцию связи высокой продуктивности колоса со среднерослостью сортов, которая усиливается-в годы достаточного увлажнения и отсутствует в сухие годы. - ■ •

Путевой анализ продуктивности главного колоса выявил значительные косвенные эффекты-высоты стебля в связях с

продуктивностью таких наиболее селекционно значимых признаков, как площадь листьев, фотосинтетический потенциал, Кхоэ.,число зерен в колосе и масса 1000 зерен (табл. 4).

• ; ' ~ Таблица 4

... „ .... Путевой анализ продуктивности главного колоса . (а среднем за три года по всем сортам)

Признаки 1 Прямые и косвенные эфе >екты Коэффициент • корреляции с продуктивностью колоса -

высоты стебля: ФП ЧПФ К хоз

Высота стебла -ФП: ЧПФ-К 10» ^ 0.29 0,10 -0.12 '—0,19 ; 0,34 . 0.94 —0,50 . -0,57 ' —0.21 —0,26 0.50 . • 0,27 -0,43 —0,38 .0.3а" 0.64 —0,01 0,40» .0,23* 0,17

•, Подчеркнуты путевые коэффициенты, характеризующие прямые эффекты. * Коэффициенты корреляции значимы при Р .о,«.

Анализ накопления, распределения и перераспределения сухого вещества по органам главного побега разных по высоте сортов яровой пшеницы, проводившийся с целью изучения роли стебля в продукционных процессах, показал, что ход нарастания биомассы побега в целом до фазы колошения в близкие по условиям вегетации годы исследований был сходным у большинства сортов. , •

В то же время низкорослые сорта как в благоприятные, так и в засушливые годы формировали к фазе цветения значительно более тяжелый колос, чем высокостебельные сорта, что, как уже отмечалось, связано с меньшим потреблением ассими-лятов на рост стебля. Наши данные позволили количественно выразить различия между высокорослыми и короткостебель-нымн сортами в относительном и абсолютном развитии колоса, показывая в то же время, что доля листьев в сухой массе побега практически одинакова у разных сортов (табл. 5).

Таким образом, исходная масса колоса перед началом налива, а следовательно, и его потенциальные: возможности у короткостебельных сортов резко увеличены. Это важное преимущество сортов с-коротким стеблем. В благоприятные годы большая'«стартовая» масса колоса является решающим фактором их высокой продуктивности. •

При благоприятных условиях.(1976 г.) формирование и налив зерна шли в основном за счет продуктов текущего фотосинтеза (за исключением; полегших сортов);» реутилизирован-ных веществ отмирающих листьев,.вещества же, накопленные

Таблица 5 Структура главного побега, в фазе цветения >

(в среднем за 1976—1979 гг.)

Сорта ' Доля в биомассе главного побега, % Сухая масса колоса, мг

соломины колоса

Саратовская 29 61.9 19,5 255

Адьбидум 43" . . . 62.9 " 19.0 " 231

Саратовская 46 58,5 23,3 318

Опал ...... 58.0 24.2 362

Московская 21 58.6- 23,1 331

Селкирк ..... 59.7 22,1 254

Саратовская 52. 56.2 25,8 332

Нададорес 63 53,7 27.0 327

Уорлд Сидз 1502 . 55,5 26,8 241

Уорлд Сидз 1616 54,7 30,5 267

ПВ 18..... 53,1 : • 31,4 366

стеблем до цветения, в этих условиях на налив зерна не использовались (табл. 6). -

От цветения до молочной спелости растение располагает мощным ассимиляционным аппаратом, фонд ассимилятов превышает валовую потребность только начавших: рост зерновок и избыток ассимилятов времейно запасается в стебле. В период от молочной до восковой спелости, когда потребность колоса в ассимилятах максимальна, а фотосинтез быстро идет на спад из-за старения растений, вещества, временно депонированные встебле, идут на налив зерна. ' -В другие годы прирост сухой массы главного побега оказался меньшим, чем в 1976 году. В этом случае продукты текущего фотосинтеза не только не откладывались в запас в начале налива — они не обеспечивали полностью прироста'колоса, для чего потребовалась частичная реутилизация пластических веществ стебля. Относительно благоприятные условия фотосинтеза за период, налива в 1978 году и реутилизация части веществ, накопленных стеблем до цветения, позволили получить урожай зерна на уровне 80—90% от 1976 г. (табл. 7).

По мере ухудшения условий вегетации (1977 г.) мобилизация веществ, накопленных стеблем до цветения, увеличивается, достигая у слабозасухоустойчивых сортов более 40%. Роль реутилизации в наливе зерна резко возрастает (табл.' 8). Несмотря на это, короткостебельные сорта интенсивного типа не реализовали возможности крупного колоса и уступили по урожайности высокорослым засухоустойчивым сортам. И: дело здесь не только в прямом действии засухи в период налива, это объясняется еще и тем, что 'у короткостебельных сортов соотношение между резервом веществ, способных к реутили-

Таблица 6

Изменение сухой массы вегетативных органов:и колоса за период от цветения до восковой спелости, мг

' Сорта ' Цветение — молочная спелость Молочная спелость — восковая спелость Цветение — восковая • спелость

листья стебель колос листья стебель колос вегетативная масса колос

1976 год» -

Саратовская 29 -36 248 413 -161 -258- 293 -207 706

Альбидум 43 3 460 5.36 —97 —410 327 —44 863

Саратовская 52 -21 359 710 —33 —315 478 — 10 1188

Уорлд Сидз 1616 21 265 588 —79 —259 542 —52 1130

Саратовская 29 ■ Альбидум 43 Саратовская 52 Уорлд Сидз 1616

1977 год

-61 —37 379 —36 —92 224 —226 603

-24 —48 387 —56 —109 193 -237 580

—49 —82 458 —53 -125 89 —309 547

-15 +8 285 —18 —55 190 -80 475

1978 год

-32 —49 584 —35 -174 268 —290 852

-69 —156 540 — 10 —84 121 —319 661

-40 -114 731 —44 —90 304 —288 1035

+ 1 —16 610 —17 —23 244 —55 854

1 1979 год

—7 -68 306 —48 —61 52 -184 358

-34 —74 281 + 7 —47 103 —147 384

-60 —82 344 + 15 —33 5 —160 349

-30 —78 206 + 8 .+25 26 —75 232

Саратовская 29 Альбидум 43 Саратовская 52 Уорлд Сидз 1616

Саратовская 29 Альбидум 43 Саратовская 52 Уорлд Сидз 1616

зации, и потребностями колоса уже. В связи с этим снижение массы соломины при селекции на короткостебельность в засушливых районах нежелательно. Это особенно важно для короткостебельных сортов со слабой засухоустойчивостью. - В неблагоприятных условиях на конечном урожае сказывается как засухоустойчивость сорта, так и объем веществ стебля, способных к реутилизации: Чем крупнее колос, выше его аттрагирующая способность, тем большим количеством запасных веществ г должен обладать стебель. У короткостебельных форм-этому могли: бы способствовать утолщенные стенки соломины.

Ю

-Таблица 7

Зерновая продуктивность сортов яровой пшеницы,.г/м*

Сорта Годы

1976 1977 1978 1979

Альбидум 43 394 217 312 151

Саратовская 29 303 264 362 150

Саратовская 46 317 235 429 155

Селкирк 521 210 348" 90

Опал 672 239 - 406 126

Саратовская 52 673 268 . 466 134

Московская 21 480 173 320 • —

Нададорес 63 550 202 380 127

Эритроспермум 24 392 202 314 — -

Уорлд Сидз 1502 . 528 .168 368 96 '

Уорлд Сидз 1616 • 536 167 374 96

ПВ. 18 . 568 212. . 415 114

Таблица.8

Источники накопления сухой массы зерна, %

Сорта - Реутилизация веществ, накопленных до цветения Фотосинтез за период налива

всего■ в том числе

непосредственно использовалось зерном временно запасалось стеблем ?

всего в т. ч. из стебля

Альбядум 43 . Саратовская 29 Саратовская 52 Московская 21 Уорлд Сидз 1616

Альбидум 43 1 Саратовская 29' Саратовская 52 Московская 21 Уорлд Сидз 1616

0.0 0,0 100.0 49,4, 50,6

29,6 ■ 1,4 70,4 35,2 35,2

0.0 0,0 100,0 71,4 28.6

10,2 0,0 89.8 50,0 39.8

0.0 0,0 100,0 74,3 25,7

1977 год

41,7 26,7 58.3 58,3 0.0

41.3 19.0 58,7 58,7' 0,0

60,7 34,4 39.3 39,3 0,0

61,5 19.2 38.5 38,5 0,0

18,9 9.9 81,1 81,1 0,0

Величина конечного урожая тесно связана с работой фотосинтетического аппарата, с его мощностью. Высокорослые и ко-роткостебельные сорта, при равном вегетационном периоде, как уже отмечалось выше, не различаются;по числу и размерам листьев. Длина четырех надземных междоузлий самого короткостебельного сорта ПВ 18 составила 53% таковой: высокорослого сорта Альбидум 43, у Саратовской 52 — 78% (в

И

1977 г.). В то же время сумма длин листьев четырех (сверху) ярусов у ПВ 18 и Саратовской 52 по отношению к Альбидум 43 составила соответственно 91 и 105%. Аналогичные данные получены в 1978 году. Отсюда можно сделать важныйвывод о возможности сочетания укороченного стебля с хорошо развитым листовымаппаратом. _ . . .. . ...... . .

При значительных различиях в длине междоузлий длина листовых влагалищ у короткостебельных сортов лишь немного меньше, чем у высокорослых (табл. 9). О возможности полу-

а Таблица 9-Длина влагалищ листьев сортов яровой пшеницы, см. 1978 год

Высота стебля, см Число сортов в группе Счет сверху

1 2 3 4

5595 9 18.5 13.8 11.1 8,7

80-95 12 17,2 13.0 11,0 9,2

- 65—80 - 6 16,1 12,2 10.0 7,7

^65 ' .10 • • 13,3. 10.2 • 8.2 6,9

чать формы с укороченной соломиной и длинным колосоносным междоузлием свидетельствуют сорта Опал и Селкирк,- относительная. величина верхнего междоузлия которых превышает таковую у высокорослых сортов, по абсолютной же величине верхние междоузлия у тех. и других сортов практически равны. Длинная колосоножка — положительный признак в условиях Юго-Востока.

Площадь поверхности стебля, складывающаяся из площади открытого участка соломины и поверхности влагалищ:листьев, у короткостебельных сортов несколько меньше, меньше и ее вклад в общий фотосинтетнческий потенциал (ФП) побега (табл. 10), однако'с учетом площади их крупного колоса, об-

Та блица 10

Доля отдельных органов в фотосинтетическом потенциале главного побега за вегетацию (в среднем за 1976—1979 гг., %)

Сорта Листья Стебель Колос '

Альбидум 43 . , 42,1. •39,0 18.9

Саратовская 29 , 42,7 Н0.4 16,9

Селкирк ..... 41,7 '40,5 17.8

Опал...... 47,7 •36,0 .16,3

Саратовская 52 47.6 .32,1 20.3

Нададорес 63 . 47,2 ,29,4 . ■ ¿3,4

Уорлд Сидз" 1616 . 42,5 . 31,5 . 26,0 .

Л*

щая поверхность нелистовых органов по сортам была примерно одинаковой. Таким образом,, короткостебельность не препятствует формированию большого ФП, а: тем самым и высокого биологического урожая растений.

Доля ФП стебля в меньшей степени, чем доля ФП листьев, подвержена колебаниям по годам. Среди изучаемого материала выделены сорта интенсивного типа, способные поддерживать фотосинтез стебля более длительное время по сравнению с высокорослыми сортами (табл. 11). Роль фотосинтеза стебля особенно велика в период налива зерна, когда листья большей частью отмирают. ,

Таблица 11

Хлорофиллсодержащая: часть поверхности стебля - в фазе восковой спелости, %, 1977 год

Части стебля Альба* дум 43 Саратовская 52 Эритро-спермум 21 м е». к « с; с* и & « о 52 — с* 00 СЗ С: Опал

Верхнее междоузлие « 16,5 17,0 10,0 30,5 27,0 21,0 34,5

Остальная часть стебля 9.5 3.0 1.0 10.5 7.0 9.5 23.0

Интенсивность потенциального фотосинтеза влагалища верхнего листа и открытого участка соломины в расчете на единицу их сухой массы практически одинакова и составляет около 1/3 потенциального фотосинтеза верхнего листа. Валовой фотосинтез и участие в нем разных органов за вегетацию рассчитывали, исходя из ФП: каждого органа с учетом относительной интенсивности их фотосинтеза. По данным табл. 12 видно, как велика роль стебля в общем углеродном балансе растения^ Для короткостебельных сортов характерно повышение значимости фотосинтеза колоса в валовом; фотосинтезе.

Таблица 12

Доля органов в суммарном фотосинтезе за вегетацию, %, 1977 год

Органы растения Лльбидум 43 Саратовская 29 Саратовская 52 Нададорес 63 Уорлд Сидз 1616

Листья 31 36 • 42 40 . 29

Стебель 50 44 30 24 28-

Колос 19 20 23 36 43

С целью интенсификации работы стебля в период налива зерна необходимо стремиться формировать тип растения^ с укороченной соломиной, - но, по возможности», не укорачивать

4 13

верхней мбЖДоузлие, т. е; ¿то должно быть короткостебельное растение со свободным выносом колоса (признак хорошей за-сухоустойчивостн) и при этом важно обращать внимание на продолжительность работы хлорофиллоносных тканей верхнего междоузлия.

■ Выводы

1. Из комплекса признаков, обусловливающих устойчивость соломины к полеганию, определяющими являются: узкое от« ношение высоты стебля к его диаметру, число крупных сосудисто-волокнистых пучков, их радиальные размеры, толщина стенок соломины, наибольшая у самых высокопродуктивных, устойчивых к полеганию сортов.

2. Отмечена определенная положительная связь между развитием флоэмно-ксилемной части сосудисто-волокнистых пучков верхнего междоузлия и размерами колоса.

3. Корреляционный и путевой анализы показали, что прямой зависимости урожая зерна от высоты растений в условиях Юго-Востока нет, но косвенный эффект высоты стебля в тесных связях, наиболее селекционно значимых признаков (площадь листьев, фотосинтетический потенциал, К*оз, число зерен в колосе, масса 1000 зерен) с продуктивностью весьма велик. Наиболее тесная отрицательная связь существует между высотой стебля и числом зерен в колосе и положительная — между высотой стебля и массой 1000 зерен.

4; Важнейшее преимущество короткостебельных сортов (кроме устойчивости к полеганию)—более выгодное с хозяйственной точки зрения, связанное с функциями роста органов, распределение биомассы растений подтверждается отрицательной связью между высотой стебля и Кхоз> Короткостебельные сорта формируют крупный колос, доля которого в общей биомассе побега значительно больше. Крупность колоса связана как с лучшей реализацией заложнвшнхся колосков, так и с большим числом £ерен в отдельном колоске.

5. Количество зародышевых корней связано не с высотой растений, а с эколого-географическим происхождением сортов.

6. Число листьев на побеге, длина листовых пластинок и их общая площадь от высоты стебля не зависят. Короткосте-бельность существенно уменьшает лишь открытую часть междоузлий и незначительно — длину и площадь листовых влагалищ. С учетом фотосинтеза, как правило, крупного колоса, ФП нелнстовых органов короткостебельных пшениц не уступает таковому высокорослых сбртов.

7. Доля стебля в ФП главного побега составляет 27—40% в зависимости от высоты соломины, ее диаметра, скороспелости сорта.-В засушливые годы роль соломины как органа: фо-

тосинтеза значительно возрастает. Доля-ФП стебля в фотосинтезе побега в меньшей степени, чем доля ФП листьев, подвержена колебаниям по годам.

8. Потенциальная интенсивность фотосинтеза открытых участков соломины в расчете на единицу поверхности составляет 50—80% от интенсивности фотосинтеза верхнего листа. С учетом интенсивности фотосинтеза и поверхности стебля его доля в суммарном фотосинтезе растения к моменту начала на-' лива зерна доходит до 50%.

9. Урожай зерна, особенно в неблагоприятных • условиях, зависит как от текущего фотосинтеза, так и от объема реутилизации пластических веществ вегетативных органов. В засушливые годы на формирование и налив зерна затрачивается до 30% сухого вещества стебля, что составляет большую часть массы получаемого урожая.

10. Для удовлетворения потребностей и реализации потенциальной продуктивности крупного колоса короткостебельных сортов необходим стебель с достаточным объемом способных к реутилизации веществ. В связи с этим оптимальной для сорта интенсивного типа следует считать уменьшенную не более чем на 20—22%, по сравнению с высокорослыми саратовскими сортами, высоту стебля.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Кум а ков В. Л., Попова В. М. Связь высоты соломины с признаками продуктивности сортов 'яровой пшеницы.— Сб.'науч. работ. Capar. СХИ, 1977, вып. 87. с. 9—14.

2. Ш и б а е в В.. Г., П о п о в а В. . М., К у м а к о в В. Л. Изменение направленности оттока ассимилягов у яровой пшеницы в период стеблевание— начало налива.— Сб. науч. работ. Capar. СХИ, 1977, вып.'87,'с. 97—99.

3. К у м а к о в В. Л., А н д р е е в а А. Ф„ Попова В. М. Физиологическая оценка морфологических типов растений яровой пшеницы различной продуктивности и засухоустойчивости на Юго-Востоке СССР.— Тр. по прикл. ботанике, генетике и селекции. 1978, т. 63, вып. 2, с. 26—34.

4. Кум а ков В. А., Попова В. М. Некоторые особенности накопления и распределения сухого вещества у сортов яровой пшеницы.— Сб. науч. работ Capar. СХИ, 1978, вып. 110, с. 24—29.

5. К у маков В. Л., Матвеева Н. Ф., Павлова С. С, Попова В. М., Котляр Л. Е., И го шин А. П. Значение реутилизации в иаливе зерна различных сортов яровой пшеницы.— Докл. ВАСХНИЛ, 1979, № 8, с. 5—7.

6. К у м а к о в В. А., Ч е р и о в В. К., К у з ь м и и а К. М., Андреева А. Ф., С и н я к В. М., И г о ш и н А. П. Физиологические особенности короткостебельных сортов яровой пшеницы.— В кн.: Физиол. основы повышения продуктивности и устойчивости зерн. культур.— Алма-Ата, 1980, с. 36—38.

7. Игошнн А'. П., Попова В. М." Фотосинтез верхнего листа, междоузлия и колоса разных сортов яровой пшеницы.— В кн.: Роль молодых ученых и специалистов сельского хозяйства по внедрению в практику колхозов, совхозов, межхозяйственных и агропромышленных предприятий

и объединений достижений- науки, передовой технологии и современных методов управления производством, Саратов, 1980, с. 60—62.

8. Синяк В. М. Связь продуктивности и других свойств сортов с длиной соломины.— В кн.: Селекция полевых культур на Юго-Востоке. Саратов, 1982, с. 45—51.

9. Методические указания по определению некоторых физиологических -показателей растений. пшеницы - при сортоизучении (ВАСХНИЛ, НИИСХ Юго-Востока; подгот.: Кумаков В. А., Чернов В. К., Синяк В. М. и др.— М, 1982,—28 с.

10. Основные параметры модели сорта мягкой яровой пшеницы: Метод, рекомендации (ВАСХНИЛ, НИИСХ Юго-Востока; Подгот.: Кумаков В. А., Чернов В. К., Синяк В. М. и др.— М., 1982,-28 с).

11. Кумаков В. А., Чернов В/ К-, Кузьмина К. М., Анд-ре е в а А. Ф., С и н я к В. М., И г о ш и и А. П. Организация, содержание и методика работ в исследованиях по физиологическому обоснованию модели сортов.—В кн.: Применение физиол. методов при оценке селекц. мз« териала и моделировании новых сортов с.-х. культур (Материалы I Всесоюзной конференции по применению физиологических методов в селекции растений, г. Жодино, Минской обл., 18-19-декабря 1981 г.). Москва, 1983, с. 6—10.

12. Андреева А. Ф„ Игошин А. П., Кузьмина К. М., Кумаков В. Д., Синяк В. М., Чернов В. К. Параметры модели сорта яровой пшеницы,для засушливой черноземной степи Поволжья.— В кн.: Применение физиол. методов при оценке селекц. материала и моделировании новых сортов с.-х. культур (Материалы I Всесоюзной конференции по применению физиологических методов в селекции растений, г. Жодино, .Минской обл., 18-19 декабря, 1981 г.). Москва, 1983, с. 52—58.

13. Кумаков В. А., Синяк В. М., .Иг опт и к А. П., Кулапо-в а Е. А. Донорно-акцепторные отношения в системе «листья—колос» и фотосинтез различных:по высоте соломины сортов яровой пшеницы.— В кн.: Физиол. основы продуктивности с.-х. растений на Юго-Востоке. Саратов, 1983, с; 3—7. .

14. И г о ш и н А. П., С и н я к В. М. Фотосинтез верхнего листа, междоузлия н колоса различных сортов яровой пшеницы.— В кн.: Физиол. основы продуктивности с.-х. растений на Юго-Востоке^ Саратов, 1983, с. 50— 54.

• 15. Роль соломины в продукционных процессах яровой пшеницы.— В кн.: Физиол. и генетические основы селекции. Саратов, 1984, с. 70—80.

Л 76171 23/Х—85 г. Объем 1 п. л. Заказ 2543. Тираж 100

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

Бесплатно

/