Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Биолого-морфологические особенности, формообразования и продукционный процесс у картофеля на Северо-востоке Украины.

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Биолого-морфологические особенности, формообразования и продукционный процесс у картофеля на Северо-востоке Украины."

«5Г ^ УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ АГРАРНИХ НАУК

О ІНСТИТУТ РОСЛИННИЦТВА ІМ. В .Я. ЮР’ЄВА

о #

БІЛЯЄВА Марина Юліанівна

УДК 35.21:631.526

БІОЛОГО - МОРФОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ, ФОРМОУТВОРЕННЯ І ПРОДУКЦІЙНИЙ ПРОЦЕС У КАРТОПЛІ НА ПІВНІЧНОМУ СХОДІ УКРАЇНИ

Спеціальність: 06.01.05 - селскція та насінництво

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарській наук

Харків - 1998

Дисертацією е рукопис

Робота виконана в Сумському державному аграрному університеті Міністерства агропромислового комплексу України

Науковий керівник: Лауреат державної премії, доктор сільськогосподарських наук, професор Гончаров Микола Демьянович, Сумський державний аграрний університет, завідуючий кафедрою селекції та насінництва

Офіційні опонеігги: доктор сільськогосподарських наук, професор Константинов Станіслав Іванович, Інститут рослинництва ім. В. Я. Юр’єва, зав. лабораторією селекції проса,

кандидат сільськогосподарських наук, доцент Мешеряков Євген Петрович, Харківській! аграрний університет ім. В. В. Докучаева, доцент кафедри рослинництва

Провідна установа: Інститут картоплярства УААН, відділ селекції, с.м.т. Немішаеве, Київської обл.

Захист відбудеться «'/У » кЬ 'і7И-Я- 1998 р. о 13 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д02.37.01 в Інституті рослинництва ім. В.Я. Юр’єва за адресою: 310060, м. Харків, Московський пр., 142, тел. 92-23-78

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту рослинництва ім. В.Я. Юр’ єва за адресою: 310060, м.Харків, Московський пр., 142

Автореферат розісланий •/2 1998 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Бондаренко Л.В.

/

ВСТУП

Актуальність теми. Картопля в Україні є однією з основних продовольчих і технічних культур. Постановою Верховної Ради Україїш № 4034 -XII «Про перелік національних науково-технічних програм» подальший розвиток картоплярства в країні висувається як актуальна проблема на період до 2000 р.

У зв’язку з цим актуальними завданнями є: а) вивчення закономірностей росту й продукційного процесу в сортів і перспективних гібридів картоплі, що може служити базою для впровадження автоматизованих технологій виробництва картоплі, що забезпечують зближення потенційної і реальної врожайності цієї культури, і б) прогнозування врожаїв картоплі на підставі погодно-кліматичних даних і стану рослин. Такий підхід зорієнтований на повну реалізацію продукційного потенціалу , що являє собою актуальність у зв’язку із завданнями екологічної конверсії сільського господарства України.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Робота виконувалась у 1992-1995 роках з комплексної теми № 11 Сумського сільськогосподарського інституту «Удосконалити селекційно-насінницькі й агротехнічні заходи щодо підвищення продуктивності посівів та якості врожаю картоплі» (номер держреєстрації 01880026483), а від 1995 року із теми «Створити нові сорти картоплі, придатні для виготовлення високоякісних продуктів переробки» (номер держреєстрації 0195У010235).

Мета і завдання дослідження. Головною метою дослідження було виявлення закономірностей росту, формоутворення й продуктивного процесу в 14-ти сортів і перспективних гібридів картоплі в умовах Північно-східної України. Для реалізації цієї мети в завдання дослідження входило:

• виявити основні закономірності й динаміку накопичення органічних речовин рослинами картоплі, і на цій підставі визначити загальні закономірності формування врожаїв цієї культури;

• визначити залежність росту й формоутворення картоплі від особливостей генотипу сорту;

• виявити особливості пагоно-бульбових відношень у рослин картоплі різних

сортів; .

• розробити моделі, що пов’язують ріст, формоутворення, продукційний процес і господарську врожайність основних сортів картоплі;

• розкрити вплив погодно-кліматичних і метеорологічних факторів на ріст і розвиток картоплі протягом вегетаційного періоду;

• показати можливість прогнозування врожаїв картоплі на підставі моделей формоутворення й продукційного процесу.

Наукова новизна отриманих результатів:

а) вперше встановлені закономірності формоутворення, росту й продукційного процесу картоплі на підставі сучасного морфометричного методу;

б) на базі оригінального методу щодекадних зіставлень виявлена роль погоднокліматичних факторів для формування врожайності картоплі в умовах Північного сходу України;

в) розроблена модель сорту картоплі, що оптимально відповідає умовам регіону, і на підставі цього складені математичні моделі прогнозування врожайності картоплі;

г) обгрунтовано новий підхід щодо добору вихідного матеріалу під час селекційної роботи з картоплею - на базі даних про характер росту, формоутворення й продукційний процес рослин.

Практичне значення й реалізація результатів роботи. Розроблені математичні моделі прогнозування продуктивності картоплі й стану рослин у посівах пройшли дослідно-виробничу перевірку на Сумській обласній дослідній станції і Ямпольській державній сортодослідшй ділянці протягом 1996-1997 років і включені в методику сортодосліджешія картоплі. Результати дослідження впроваджені в Селекційно-насінницькому комплексі Сумського аграрного університету і включені в методику' селекційного процесу картоплі, що використовується в регіоні Північно-східної України. Надруковані методичні вказівки щодо вивчення росту й продукційного процесу у картоплі.

Особистий внесок здобувача. Усі наукові результати одержані автором під час безпосередньої участі в польових роботах і на стадії обробки матеріалів і аналізу результатів. Наукові положення, що виносяться на захист, отримані автором самостійно. Впровадження розробок у виробництво здійснювалось за його участю та безпосереднім керівництвом.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і висновки щодо роботи повідомлялись на наукових семінарах Сумського сільськогосподарського інституту (1994, 1995 і 1996 рр.), на конференції молодих вчених в Інституті картоплярства УААН (1996 р.), на Міжнародній конференції, присвяченій 90-річчю від дня народження акад.П.І.Альсмика (Мінськ-Самохваловігчи, 1997 р.)

Публікації. За матеріалами дослідження опубліковано три наукових статті й чотири тези наукових доповідей. Видано навчально-методичний посібник «Агроекологічні основи врожайності картоплі».

Обсяг і структура роботи. Дисертаційна робота складається із вступу,

7 розділів, висновків, списку використаної літератури і додатків. Дисертація викладена на 137 сторінках машинописного тексту й вміщує 20 таблиць, 18

з

малюнків і 9 додатків. Список використаної літератури вмішує 281 найменування, у тому числі 81 іноземною мовою.

Основні положення, що виносяться на захист:

1. Поділ сортів і гібридів картоплі на чотири сортогрупи на підставі відмінностей у рості, формоутворенні й продукційному процесі.

2. Система алометричних відношень структурних ознак куща картоплі. '

3. Дефіцит вологості повітря і температура як критичні фактори для картоплі на Північно-східній Україні.

4. Використання в селекційному процесі математичних регресійішх моделей прогнозування стану рослин і продуктивності, а також комплексної оцінки сортів і гібридів картоплі на підставі полярної висконсінської ординації.

5. Метод щодекадного співставлення стану рослин з ііо годно-кліматичними факторами.

ЗМІСТ РОБОТИ

Розділ 1. Сучасні уявлення про продукційний процес, ріст і формоутворення рослин картоплі у зв’язку з селекційною роботою й агротехнікою.

Проведенім аналіз вітчизняних і зарубіжних літературних дл:ерел з проблеми продукційного процесу в картоплі у зв’язку з її біолого-екологічними особливостями, технологіями вирощування й селекційною роботою. Підкреслюється актуальність росту, формоутворення і врожайності картоплі як один із шляхів зближеїшя потенціальної й реально одержаної врожайності картоплі.

Розділ 2. Умови, об’єкти та методика вивчення продукційного процесу, росту й формоутворення картоплі.

Експериментальна частіша дисертаційної роботи виконувалась на дослідному полі Сумського державного аграрного університету у 1993-1996 роках. Методи досліджень - польові й лабораторні. Досліди проводилися на підставі загальноприйнятих для селекційної роботи з картоплею методик. Грунти дослідного поля - чорнозем глибокий, середньосуглинковий, вміст гумусу становить 4,29%. РН сольової витяжки 6,8. Наведені головні метеорологічні показники за кожну декаду вегетаційних періодів років проведення досліджень. Ефективна сума температур у районі розміщення дослідного поля складає: >0° - 2995, >5° - 2890, >10° - 2600 і >15° - 2025.

Об’єктами досліджень були 14 сучасних сортів і перспективних гібридів картоплі, які достатньо контрастували за продуктивністю, рівнем стиглості та адаптаційним потенціалом до місцевих умов.

Схема й методика закладення дослідів була загальноприйнятою для сортовивчення картоплі. Повторення дослідів 4-кратне, облікова кількість

рослин у кожному повторенні 50 ШТ. Картопля висаджувалася з шириною міжрядь 70 см на відстані між рослинами в рядку 30 см. У зв’язку з цим загальна густота стояння досягала біля 250 тис. стебел/га, що є оптимальною для сортів, які вивчались. Під час росту й розвитку картоплі проводилися фенологічні спостереження й один раз у 10 днів повний облік розміру й маси рослин та їх основних органів шляхом реєстрації морфометричних параметрів.

У рослин враховували 26 кількісних метричних й алометричних морфометричних параметрів. Характеристику продукційного процесу проводили на підставі методів морфометричного аналізу. Після збирання врожаю визначали масу й кількість бульб та головні показники їх якості: вміст крохмалю й сухих речовин (відповідно ГОСТ 11856-66).

Вплив погодно-кліматичних факторів оцінювався на підставі розробленого автором методу щодекадного порівняння.

Фактичний матеріал, що одержали в результаті морфометричних вимірювань, піддавався статистичній обробці з використанням кореляційного, дісперсійного і регресійного аналізу та полярної висконсінської ординації. Статистична обробка виконувалась на IBM PC Pentium па основі пакетів Statgraphics 4.0 фірми STSC, Statistica for Windows фірми StatSoft & Statecol, що розповсюджений як додаток до книжки Ludwig a. Reynolds (1988).

Розділ 3. Теоретичні основи морфометричного методу і його застосування у вивченні картоплі. .

Викладаються основи морфометричного аналізу (Evans, 1972, Hunt, 1978, Шевелуха, 1980, Бідлл, 1989). Розглянута система морфометричних ознак картоплі й наведені формули для обчислення алометричних і динамічних показників стану рослин. Обговорюються проблеми мінливості й пластичності картоплі у зв’язку з методами їх кількісної оцінки.

Розділ 4. Ріст і формоутворення у картоплі.

Наводяться результати внвчення структури фітомаси сортів і гібридів картоплі та динаміка її формування. Аналіз матеріалів дає можливість зробити висновок, що за всіма параметрами росту й формоутворення між сортами були відмінності: щодо а) інтенсивності накопичення надземної фітомаси в перший період вегетації, б) розміру підсумкової величини фітомаси, в) термінів досягнення максимуму фітомаси. Ці відмінності були статистично достовірні.

Найбільш швидко нагромаджували фітомасу сорти Псільська, гібриди 2043, 12-4 і 55-3. Вони перевищували інші сорти на 10-15%. Ще більш різко (у 23,5 разів) розрізнялись сорти й гібриди картоплі за максимальними розмірами фітомаси надземних органів. Найбільшою максимальною фітомасою надземних органів відрізнялися гібрид 12-4, Псільська і гібрид 00-5. До сортів з раннім достягнешшм .максимуму фітомаси й подальшим її повільним скиданням належать Адрета, Гібрид 35 і Молодіжна. Статистично істотними

виявились відмінності гцодо кількості пагонів у кущі і щодо висоти пагонів. Кущ із невеликою кількістю пагонів (2-3) був характерний для сортів Гатчинська, Українська рожева і гібриду 20-38. Протилежно цьому гібрид 12-

4, Псільська, Молодіжна мали в середньому 4,7-6,9 нагонів на кущі. Висота пагонів більше 50 см була характерною для сортів Псільська, Луговська, Злагода й гібридів 55-3, 12-4, 20-38 і 00-5. Низькоросле картоплиння було властиве Проліску, Адреті, Гібриду 35 і Світанку київському.

Розвивання листової- поверхні в посівах картоплі залишається одним із важливих показників, що характеризують здатність сорту давати потенційно високий врожай. У більшості сортів збільшення розміру листової поверхні продовжувалось до фази початку формування справжніх плодів. У цілому, найбільшою листовою поверхнею виділялись Псільська, гібриди 12-4, 55-3 і 00-5. Частка листків у загальній надземній фітомасі становила в середньому 37-68%. Вона була найбільш високою у сортів Гатчинська, Гібрид 35 і Пролісок, а самою низькою у гібридів 20-43, 12-4, 55-3 та 20-38. Очевидно, що частка вкладу речовин надземної частини рослини в листя мало контролюється під час селекційної роботи з картоплею.

За абсолютною швидкістю росту сорти і гібриди відрізняються один від одного в 4,5 рази, за відносною швидкістю росту тільки в 1,5 рази. Сорти з високим середнім значенням абсолютної швидкості росту мали добре розвинену надземну фітомасу і велику листову поверхню.

Для інтегральної оцінки ростових і формоутворюючих процесів рослин картоплі використовувалась полярна висконсінська ординація (Джефферс, 1981, Животовський, 1991), що дало можливість виділити 4 самостійні групи:

Перша група: Псільська, Злагода, Пролісок і гібрид 12-4. Вони відрізнялись найбільшого активністю процесів формоутворення й утворювали крупні куті з великою листовою поверхнею.

Друга група'. Молодіжна, Гатчинська, Луговська і Світанок київський. Ці сорти мали гарний розвиток структурних частіш куща.

Третя група'. Українська рожева й гібриди 55-3, 00-5 і 20-38. Для сортів цієї групи характерні знижені темпи ростових і формотворчих процесів.

Четверта група: Адрета і Гібрид 35, що за сукупністю ознак росту й формоутворення займали нижче положення, відрізняючись невеликим розміром надземної фітомаси і невеликою листовою поверхнею.

Вивчення взаємозв’язків і кореляцій методом регресійного аналізу виявило головні структурні компоненти куща картоплі, що є ключовими для розвитку листової поверхні. Розроблені регресійні моделі прогнозувати листової поверхні відрізнялись значною подібністю, що вказує на контроль формування листової поверхні однією полігенною системою. Найбільш важливими прогнозуючими параметрами виявились: механізм алокації

речовин у тканині листків, LWR і LAR, площа окремого листка. Мети значним для формування листової поверхні були кількість листків, висота й кількість нагонів у кущі. Довірчий рівень цих математичних моделей 99,9%.

Загальна закономірність була в тому, що в низькорослих сортів і гібридів з висотою пагонів 35-45 см листова поверхня завдаси порівняно невелика - 2,0-3,5 тис. см2/кущ, тоді як у високорослих з пагонами більше 60 см листова

поверхня у пік її розвитку може бути як низькою (3,5-4,0 тис. см2/кущ як у гібрида 20-43 і гібрида 20-38), так і високою (5,2-7,0 тис. см2/кущ як у соргу Псільська і гібрида 12-4). Подібний і тип зв’язку листової поверхні куща з середньою кількістю пагонів у ньому.

Розділ 5. Продукцішшй процес у картоплі. Бульбоутворення.

З точки зору механізмів утворення врожаю для картоплі критичним виявляється процес переміщення продуктів фотосинтезу із надзеної сфери в підземну. Тому найбільш точною оцінкою продукції картоплі є бульбоутворення. Головні показники, що характеризують бульбоутворення, наведені в табл. 1.

Аналіз цих даних показуєть, що всі сорти й гібриди відрізнялись широкою амплітудою продуктивності: маса бульб у розрахунку' на один кущ варіювала від 378 до 1075 г. Найбільшу' масу бульб у розрахунку на один кущ дали сорти Псільська й гібриди 20-43, 12-4 та 00-5. Це дало можливість у 1995 році авторам сорту Псільська рекомендувати її для державного сортовипробування. В окремі роки в групу високої продуктивності входив і гібрид 55-3. Низькими темпами росту й невисоким кінцевим результатом всі три роки сортовнвчешм відрізнялись Гібрид 35, Адрета, Гатчинська. У нагромадженні картоплею маси бульб існували чіткі сортові відмінності.

Процес нарощування кущем картоплі маси бульб може досить точно апроксимуватися лінійними функціями. Надійність лінійних моделей була не менш 81,8% при довірчому рівні не нижче 0,0132. Загальні закономірності росту бульб картоплі були однаковими для різних сортів і гібридів.

Процес алокації речовин у бульби був найбільш ефективним у Гібрида 35, Проліска й Світанка київського. Але алокація речовин безпосередньо в товарні бульби була найбільш високою в Псільської і гібридів 12-4, 55-3 і 2043. Цінність являє не сам собою відтік речовин у підземну сферу рослин, а їх відтік у товарні бульби. Господарські переваги мають форми, у яких співпадають високе значення RE і товарність. Селекційна робота на що ознаку не має досить твердої цільової орієнтації.

З точки зору фізіологічних механізмів утворення врожаю картоплі важливою характеристикою є термін, з якого починається алокація органічних речовин із надземної частини куща в бульби. Цей параметр ми

оцінювали як момент перетину кривих наростати надземної маси і наростання маси бульб. З цією метою використовували пакет Sigma Plot 1.0 фірми Jandel Scientific.

Таблиця 1.

Бульбоутворення і врожайність у картоплі в середньому за 1994 -1996 роки

Сорти і гібриди Маса бульб, г/кущ Кількість бульб, шт/кущ RE,% Товарність, % Врожай- ність, ц/га

Адрета • 379,7 6,1 75,9 76,7 180,8

Г атчинська 486,7 8,7 44,8 78,5 231,8

Гібрид 35 378,3 9,1 89,2 71,5 180,2

Луговська 512,7 8,0 74,8 77,6 244,1

Молодіжна 597,0 7,8 71,6 88,0 284,3

Пролісок 465,2 9,0 75,8 71,6 222,0

Світанок київський 484,9 8,5 79,9 73,1 230,9

Українська рожева 536,1 8,6 56,3 75,3 286,8

Гібрид 55-3 802,0 8,6 68,9 90,3 381,9

Гібрид 55-9 (Псільська) 868,1 8,7 64,2 92,1 413,4

Гібрид 20-43 (Злагода) 808,7 9,6 67,8 89,6 385,1

Гібрид 00-5 772,6 9,2 60,6 86,9 367,9

Гібрид 12-4 820,3 10,0 67,6 89,5 390,6

Гібрид 20-38 563,0 7,7 61,7 84,3 268,1

Моменти перетину кривих у вегетаційні періоди 1994-1996 років

припадали на такі терміни від моменту садіння бульб (у добах) і дати:

Кількість діб Середня календарна від моменту садіння дата

Гібрид 35- 60 17.07-18.07

Адрета- 62 02.07-16.07

гібрид 20-38- 64 15.07-23.07

Молодіжна - 66 02.07-22.07

Світанок київський - 66 11.07-17.07

Пролісок - 68 10.07-23.07

гібрид 55-3 - 69 10.07-29.07

Злагода (гібрид 20-43)- 69 15.07-24.07

гібрид 12-4 - 70 19.07-21.07

Луговська - 71 11.07-26.07

гібрид 00-5 - 71 18.07-27.07

Г атчинська 72 18.07-23.07

Українська рожева 72 23.07-24.07

Псільська 73 17.07-30.07

Зміни типу пагоно-бульбових відносин здійсшовались на 60-73 дні від

моменту садіння бульб. На 60-64 добу змінювався тип пагоно-бульбових відносин у сортів Гібрид-35, Адрета, гібрид 20-38. Більш пізно, на 70-72 добу зміни типу пагоно-бульбових відносин спостерігатись у сортів Псільеька, Українська рожева, Гатчинська, гібрид 00-5. Ранні терміни зміни тину пагонобульбових відносин визначали скоростиглість сорту, але вони не корелювали з величиною врожаю.

Сорти й гібриди, що здатні формувати більшу кількість бульб на кущ, мали тенденцію давати підвищену врожайність. Коефіцієнт кореляції між цими параметрами рівнявся 0,515, а довірчий рівень для даної моделі високий (0,009). Проте на фоні інших факторів вклад кількості бульб на кущ у загальний врожай становив у середньому 26,6%. Значною мірою врожай залежав від величини бульб.

Спостерігалась суттєва відмінність і в середній величині товарної бульби. Вона знаходилася в середньому в амплітуді 72-123 г. Найбільш великими товарними бульбами відрізнялися сорт Псільська, Злагода, Українська рожева, гібрид 55-3. Середня кількість бульб на кущ знаходилась в амплітуді 6,1-10,0, таким чином змінювалась щодо сортів в 1,6 раза.

Для оцінки варіювання бульб за масою використовувалось обчислення коефіцієнта варіації. Відмінність сортів і гібридів за варіюванням величини бульб була чітко виражена. Вона лежить в амплітуді від 69 до 108%. Найбільше відрізнялись індивідуальні бульби за середньою масою в сортів Гатчинська, Гібрид 35, Українська рожева. Вирівняністю бульб відрізнявся гібрид 20-43 (Злагода). Успіхи селекційної практики у створенні сортів з низьким варіюванням маси бульб у межах куща поки що слід оцінити як незначні. У зв’язку з цим були спеціально вивчені закономірності розподіл)' бульб картоплі за класами маси. Інтервал між суміжними класами маси бульб був встановлений 10 г.

Найбільшу кількість великих бульб давали Злагода, Псільська і гібрид 12-4. Навпаки, для Гібрида 35, Гатчинської й Української рожевої було характерно формувати дрібні бульби. Великих бульб вони утворили не більш 49-56%. Ці матеріали відкривають відповідну перспективу в селекційній роботі

з картоплею, орієнтуючи еи відбір перспективи!«: сортів і гібридів серед форм, у яких чітко виражене зміщення по кривій розподілу величини бульб у її праву частину.

Вивчені сорти і гібриди різко відрізнялись щодо виходу товарної продукції. Він у середньому знаходився на рівні 270-280 г/кущ. Найбільші виходи товарних бульб зареєстровані у сорту Псільська, гібридів 12-4, 55-3 і 2043. Вони лежали в амплітуді 720-800 г/кущ. Протилежно цьому вихід товарних бульб у сортів Адрета, Світанок київський, Українська рожева й Гібрид 35 становив всього 300-400 г/кущ. Відповідно до цього товарність вивчених сортів і гібридів знаходилась в амплітуді 71,5-92,1%.

Щодо поєднання виходу товарних бульб, товарності й середньої велігчинн товарної бульби виділяються як найбільш перспективні сорт Псільська і гібрид 20-43. Вони являють інтерес для районування в умовах північного сходу України.

Кореляція загальної врожайності картоплі й товарності з індексом господарської врожайності була невисокою. У першому випадку вона складала -0,36, у другому - 0,29 при довірчому рівні менше 0,05. Це свідчить, що індекс господарської врожайності в картоплі має самостійне біолого-фізіологічне значення.

Крохмалистість бульб була властивістю, характерною для сорту і при однакових умовах вирощуванім щодо сортів коливалась від 12,9% до 19,9%. Порівнюючи з усіма іншими факторами сорт визначав крохмалистість бульб на 49,5%. Висока крохмалистість бульб спостерігалась у сортів Пролісок, Українська рожева, гібрид 00-5. Крохмалистість цих сортів може бути оцінена у 8 балів. Низькою крохмалистістю (на рівні 4 баші) відрізнялись Луговська, Гатчинська, Молодіжна. Сорт Адрета, який звичайно відносять до сортів високої крохмалистості, у наших дослідах міг бути оцінений як середньовисокий за 6 балом.

Регресійна модель зв’язку кількості крохмалю (К) з сирою масою бульб (Г) мас вигляд:

К= 18,18 - 0,0309 Р

при коефіцієнті детермінації 4,1%, критерії Фішера для моделі 0,388 з довірчим рівнем усього 0,549. Результати дисперсійного аналізу із залученням до 200 бульб з кожного сорту показали, що при довірчому рівні 99,9% крохмалистість бульб є сортовою ознакою і мало залежить від величини бульби. У вивчених сортів і гібридів кореляція крохмалистості бульб з параметрами врожайності картоплі була такою: із загальною масою бульб - 0,3500, з масою товарішх бульб - 0,0203, з середнього вагою товарної бульби - 0,1991, із кількістю бульб у кущі - 0,5225. Певно, що крохмалистість і врожайність у цілому не корелювали й контролювались різними генами.

to

Для підсумкової господарської оцінки сортів і гібридів, що вивчались, була розроблена спеціальна модель. Параметрами цієї моделі були: а) швидке нарощування й підтримування протягом періоду вегетації величини листової поверхні не менше 7 тис. см2 на кущ, б) активні ростові процеси, що свідчать про здатність рослин у повному обсязі використовувати підсильні їм ресурси вуглекислого газу, сонячної енергії, мінеральних речовин і води, в) метаболічна активність флоемної тканини, що здійснює алокацію речовин у бульби в кількості не менше 70% від максимальної величини над земної фітомаси,

12 10 8 6

V)

і 4

>

2 0 -2 -4

0 5 10 15 20 25 ЗО 35

X Axis

Мал. 1 Комплексна багатомірна оцінка сортів і гібридіs картоплі методом полярної вискоисгпскої ординації. Нумерація сортів і гібридів:

\ - Адрета, 2 - Гатчинсьха, З «Гібрид 35,4 - Луговська, 5 - Молодіжна, 6 - Пролісок, 7 - Світанок київський,

8 - Українськарожева;гібриди- 9- 55-3,10-Псідьська, 11 - Злагода, 12-00-5, 13 - 12-4, 14-20-38.

Зона А - високі врожайність і товарність, зона В * низька врожайність, зока Б - проміжна група.

г) вихід товарної продукції бульб не нижче 50%, д) вміст крохмалю і протеїнів у розмірі, доцільному для споживчих якостей картоплі.

Комплексна багатомірна оцінка сортів і гібридів картоплі, проведена методом полярної висконсінської ординації (мал. 1) показала, що у вивченій групі сортів і гібридів кращим поєднанням корисних властивостей (зона А на графіку) відзначались сорти Псільська, Злагода і гібриди 55-3, 00-5 і 12-4. Для

Ч /

3 в /

/

в / *. Б

/

/ 7. •4

/

О 6 в 14 / / в 5 / / А в В / 12 / 9 ®11 -' 10

і----------1----------1----------1----------1----------1----------г

них властивий розвиток листової поверхні до 7,8 тис. см2, висока відносна швидкість росту майже 0,08-0,1, утворення маси бульб у 770-870 г на кущ під чзс високої алокації речовин із надземної у підземну сферу.

Інші сорти, навіть переважаючи що групу за якимнебудь окреміш показником, мали суттєві фізіолого-господарські дефекти. Об’єми алокації речовин у підземну сферу й вихід продукції у них був меншим. Адретта й Гібрид 35 (зона В на графіку) при дуже високій відносній швидкості росту відрізнялись низьким рівнем алокації речовин у бульби. Гібрид 35 давав ішзьку масу бульб і вміст крохмалю в них був нижчим , ніж в інших сортів. Проміжну групу (зона Б на графіку) за комплексною характеристикою сортів склали Луговська, Українська рожева, Світанок київський, Молодіжна і гібрид 20-38.

Таким чином, комплексний багатомірний аналіз сортів і гібридів картоплі розкрив індивідуальність їх властивостей і якостей, а кількісна морфометрія сортів дає цінний матеріал для спрямованої селекційної роботи щодо їх вдосконалення.

Розділ 6. Вплив шгодно-кліматичних, агротехнічних і генетичних факторів на ріст і розвиток картоплі.

Вивчеіпія індивідуального реагування сортів і гібридів картоплі на погодні умови проводились на підставі розробленого нами оригінального методу щодекадного співставлення погодних факторів з проведеним щодекади обліком стану рослин картоплі. У детальний аналіз були включені найбільш важливі ознаки: а) розмір листкової поверхні А; б) приріст надземної фітомаси XV; в) приріст кількості пагонів у кущі картоплі ^/8; г) приріст кількості бульб МТ; д) приріст маси бульб \УТ.

Розроблені математичні моделі прогнозування стану параметрів морфогенезу в залежності від впливу погодно-кл'гаатнчних факторів, що мають точність 79,3-93%. Одержані дані показали, що в різні вегетаційні періоди змінюються величини вільних членів і коефіцієнти в регресійних рівняннях, але загальні закономірності й тіш залежностей зберігається, що вказує на достатню міць і корисність методів щодекадних співставлень. У цілому, для картоплі як сільськогосподарської культури ці зв'язки характеризувались такими коефіцієнтами кореляції і детермінації:

Коефіцієнт Коефіцієнт

кореляції детермінації

Залежність величини листяної поверхні від погодних факторів:

Температура -0,129 27,3%

Опади +0,280 31,7%

ДВП -0,455 40,2%

Залежність фітомаси надземних органів від погодних факторів:

Температура

Опади

ДВП

-0,070

+0,230

-0,387

29,8%

22,6%

30,9%

Залежність кількості пагонів у кущі від погодних факторів'.

Температура

Опади

Двп

Залежність маси бульб від погодних факторів:

-0,085

-0,087

-0,093

30,4%

22,2%

27,1%

Температура

Опади

ДВП

-0,180

-0,198

+0,006

24,2%

26,2%

17,8%

Залежність кількості бульбу кущі від погодних факторів:

Температура

Опади

ДВП

-0,297

+0,278

-0,513

21,6%

17,6%

33,0%

Видно, що картопля у тій чи іншій мірі чуттєва до всіх розглянутих погодно-кліматичних факторів. Але обумовленість росту й врожаю картоплі цими факторами носить складний характер: різні структурні елементи рослин картоплі реагують на них неоднаково.

Проведений аналіз чітко показав, що в реагуванні на погодні умови існує більша різниця між сортами й гібридами. Тому найбільш цілеспрямованим є розроблення прогнозних моделей із врахуванням генотипу сорту. Головними погодними факторами, що лімітують продуюдішіий процес картоплі, е дефіцит вологості повітря і висока температура. У цілому, погодні умови є статистично істотним фактором формування врожаю.

Розділ 7. Моделювання онтогенезу картоплі. Прогноз і планування.

Взаємообумовленість і скорелятивність головних параметрів росту й розвитку рослин картоплі є підставою для вживання методу моделювання до таких інтегральних процесів як нагромадження біомаси, бульбоутворення й формування товарного врожаю.

Одержані матеріали свідчать, що в картоплі з метою моделювання можуть бути використані дві важливі кореляції-, між загальною біомасою рослин і врожаєм бульб, а також між алокацією речовин у підземну сферу й врожаєм бульб. Індикаторну роль у прогнозуванні врожаю мають показники стану листової поверхні. Як складовий елемент моделі сорту повинен виступати й ступінь його стійкості до щорічних змін погодних умов. Стійкість сорту до таких флюктуацій погодних умов є однією з його корисних господарських ознак.

Для характеристики екологічної пластичності сортів і гібридів було використано три показники стану картоплі: дата початку масової алокації

органічних речовин із пагонів у бульби, вихід товарної продукції й вміст крохмалю. Реакція всіх показників, що розглядалися, на зміну погодішх умов вегетаційного періоду була індивідуальна для кожного сорту й гібриду. Найбільшу екологічну пластичність мали сорти Псільська, Молодіжна, Пролісок і гібрид 20-43.

Розроблена модель сортів картоплі для регіону Північно-східної України (мал. 2). Регіональні моделі сортів картоплі для України є важливим елементом цілеспрямованої селекційної роботи. Моделі сортів дають можливість прогнозувати врожаї картоплі й керувати врожайністю, досягаючи найбільш повного використання як потенціалу сорту картоплі, так і наявних метеорологічних ресурсів.______________________________________________________

Ріст

У першу половину вегетації RGR не нижче 7 г/добу Листова поверхня Індекс листової поверхні до початку фази бутонізації не нижче 4,5-5 м2/м2 Листова поверхня одного куща не менше 7 тисяч см2 Кількість пагонів у кущі Не менше 4-5 штук Сповільнення швидкості росту картоплиння Не пізніше 55 дня від моменту садіння Початок активної алокації речовин у бульби Для скоростиглих сортів не пізніше 55-го дня від моменту садіння Для пізньостиглих сортів не пізніше 60-65 дня від моменту садіння Кількість столонів, що дають товарні бульби Не менше 10-12 на кущ Стійкість до коливань погодішх умов Не нижче 2-3 балів за ранговою шкалою Врожайність

__________________________Не нижче 500-550 ц/га____________

Мал. 2 . Компоненти моделі сорту картоплі для Північного сходу України

ВИСНОВКИ

На підставі вивчення 14 перспективних для Північно-східної України сортів і гібридів картоплі виявилось за можливе зробити такі висновки;

1. Сорти й гібриди картоплі, що вивчаються, відрізнялись один від одного за врожайністю, темпами росту й нагромадженням органічних речовин в 2-3,5 рази. У першу половину вегетації ці відмінності можна було діагностувати за величиною листової поверхні й надземної маси кущів. За комплексом ознак росту й формоутворення сорти й гібриди підрозділені на чотири групи.

2. Для ранньої діагностики продукційної здатності картоплі надійним

морфометричним показником є абсолютна швидкість росту (AGR). Вона мас високу кореляцію (г = 0,75 під час довірчого рівня більше 95%) з кінцевими показниками продукційного процесу. Іншими іидикаторшіми ознаками, придатними для раннього прогнозування врожайності, були LAR, LWR і фітомаса листків.

3. Розроблені комп’ютерні математичні регресійні моделі, що прогнозують ступінь розвитку листової поверхні в залежності від генотипу сорту на ранніх етапах онтогенезу, довірчий рівень яких не менше 99,9%.

4. Доведено, що система алометричних відношень між структурними ознаками рослин картоплі є важливим резервом у селекційній роботі, що дає можливість виділити на ранніх етапах онтогенезу генотипи з потенційною величиною листової поверхні не менше 7 тисяч см2.

5. Встановлені особливості пагоно-бульбових відносин, виявлено їх високе поєднання із скоростиглістю рослин і показана висока статистична достовірність (не менше 91,8%) лінійної апроксимації динаміки росту бульб картоплі.

6. Виявлені перспективні для Північно-східної України сорти й гібриди картоплі - Псільська, Злагода ( гібрид 20-43 ) й гібрид 12-4, які за темпами росту, нагромадженню органічних речовин і врожайністю перевищують районовані сорти в 2-3,5 раза. їх товарність становила 74-81%.

7. На підставі дисперсійного й регресійного аналізів показано, що врожайність вивченої групи сортів і гібридів картоплі на 26,6% визначалась кількістю бульб на кущ і на 73,4% - величиною бульб.

8. Доведено, що вміст крохмалю в бульбах картоплі є сортовою ознакою й на 49,5% визначається генотипом рослин. Сталого зв’язку крохмалистості із загальною врожайністю рослин це спостерігалось.

9. Розроблений оригінальний метод щодекадного порівняння росту й продукційного процесу картоплі з погодно-кліматичними умовами, який дає можливість виявляти критичні фактори, що контролюють врожайність картоплі. Головішми погодними факторами, що лімітують ріст і врожайність картоплі на Північно-східній Україні, є дефіцит вологості повітря й висока температура. Розроблені регресійні моделі для прогнозу врожайності й стану рослин картоплі залежно від погодних умов, що мають статистичну достовірність 79,3-93,0%.

10. Запропонована вербальна модель сорту, що оптимально відповідає умовам вирощувашга картоплі на Північно-східній Україні. Дуже важливою ознакою високопродуктивного сорту картоплі встановлено її адаптування до щорічних флюктуацій метеорологічних умов вегетаційного періоду, що поєднується з рівнем екологічної пластичності.

Проведені дослідження дали можливість зробити такі пропозиції щодо вдосконалення селекційної роботи з картоплею:

1. Для широкого впровадження у виробництво рекомендовано сорти Псільська й Злагода , що відрізняються високою врожайністю й товарністю та добре пристосовуються до гюгодно-кліматігчних умов Північного Сходу України.

2. У методику селекційно-насінницької роботи з картоплею рекомендовано включити регресійні моделі прогнозувати формоутворення, продукційного процесу і врожайності картоплі, що дає можливість здійснювати ранню діагностику потенційної продуктивності рослин, а також метод комплексної оцінки нових сортів картоплі на підставі полярної висконсінської ординації.

3. Для селекційної практики рекомендовано метод щодекадного співставленім росту й продукційного процесу картоплі з погодно-кліматичними умовами, що дає можливість виділити критичні для росту і врожайності картоплі метеорологічні фактори.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ

1. Біляєва М.Ю. Продукційний процес і бульбоутворення у деяких районованих та перспективних сортів картоплі // Вісник Сумського сільськогосподарського інституту. - 1997. - Вип.1. - С. 8-10.

2. Беляева М.Ю. Моделирование онтогенеза картофеля // Селекционногенетігческие методы повышения продуктивности сельскохозяйственных культур,- Горки. - 1997. - С. 118-121.

3. Білясва М.Ю. Значення сорту картоплі для одержання стійких високих врожаїв у Північно- Східній Україні // Селекція і насінництво. - Харків. -1997.-С. 73-76.

4. Беляева М.Ю. Агроэкологические основы урожайности картофеля: Учебнометодическое пособие. - Сумы, 1996. - 36 с.

5. Біляєва М.Ю. Вивчення росту картоплі методами кореляційного та регресійного аналізу// Матеріали наукової конф.«Напрямки підвищення продуктивності та якості сільськогосподарської продукції».- Суми. -1995. -С. 145.

6. Білясва М.Ю. Біологічні особливості деяких сортів і перспективних гібридів картоплі // Матеріали наукової копф. «Напрямки підвищення продуктивності та якості сільськогосподарської продукції» .- Суми.- 1995.- С. 169.

7. Біляєва М.Ю. Вплив метеорологічних факторів на продукційний процес у картоплі // Тези доповідей конф. молодих вчених та спеціалістів «Наукові основи ведення картоплярства України в ринкових умовах». - Немішасве.-1996. - С. 12.

1997. Беляева М.Ю. Модель сорта картофеля для Северо-востока Украины // Материалы Междунар. копф., посвящ. 90-летгао со дня рождения акад. П.И.Альсмика «. Актуальные проблемы современного картофелеводства».

- Минск-Самохваловичи. - 1997. - С. 82.

АНОТАЦІЇ

Біляєва М.ІО. Біолого-морфологічні особливості, формоутворення й продукцішшй процес у картоплі на Північно-Східній Україні. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандитата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.01.05 - селекція і насінництво. -Інститут рослинництва імені В.Я. Юр’єва Української Академії аграрних наук, Харків, 1998.

Дисертація присвячена питанням росту, розвитку й продуктивності картоплі різних сортотипів на Північно-східній Україні. Реалізований новий підхід до вивчення ростових і продукційних процесів, що грунтується на морфометричному методі. Виявлені кореляційні зв’язки між структурними компонентами куща картоплі й запропонована система регресійшсх рівнянь, що дозволяють прогнозувати ріст і продукцішшй процес на ранніх етапах розвитку рослин. Доведено провідну роль розвитку листової поверхні й темпів алокації речовин у підземну сферу у врожайності рослин. Показано, що рівень дефіциту вологості повітря і температура с критичними факторами для врожайності картоплі.

Ключові слова: картопля, ріст, формоутворення, продукційшт процес, морфометрнчшш метод, метеорологічні фактори, рєгресійні моделі.

Беляева М.ІО. Биолого-морфологичеекие особенности, формообразование и продукционный процесс у картофеля на Северо-востоке Украины. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата

сельскохозяйственных наук по специальности 06.01.05 - селекция и семеноводство. - Институт растениеводства имени В.Я.Юрьева Украинской Академии аграрных наук, Харьков, 1998.

Диссертация посвящена вопросам роста, развития и продуктивности картофеля разных сортотипов на Северо-востоке Украины. Реализован новый подход к изучению ростовых и продукционных процессов, основанный на морфометрическом методе. Установлены корреляционные связи между структурными компонентами куста картофеля и предложена система регрессионных уравнений, позволяющая прогнозировать рост и продукционный процесс на ранних этапах развития растений. Доказана ведущая роль развития листовой поверхности и темпов аллокации веществ в подземную сферу в урожайности растений. Показано, что уровень дефицита влажности воздуха и температура являются критическими факторами для урожайности картофеля.

Ключевые слова: картофель, рост, формообразование, продукционный процесс, морфометрический метод, метеорологические факторы, регрессионные модели. .

Bilyayeva M.Yu. Biologo-morpbological features, form-building and productive process of potato in North-East of Ukraine. - Manuscript.

Thesis for a candidate’s degree by speciality 06.01.05 - selection and seed breeding. - The Institute of Plant Growing named after V.Ya. Yuriev of the Ukrainian Academy of Agrarian Sciences, Kharkiv, 1998.

The dissertation is devoted to the problems of growth, development and productivity of different varieties of potato in the North-East of Ukraine. New approach to the study of growth and productive procès, based on morphometrical method, has been elaborated. Correlations between structural components of potato plant have been established and system of regression equations of prognostication of growth and productive process on early stages of plant development has been proposed. It was shown, that the leading role in crop capacity belongs to the development of leaf surface and to the rate of organic matter’s allocation into the underground sphere of plant. Deficiency of air humidity and temperature are the critical factors of potato productivity.

Key words: potato, growth, form-building, productive process, morphometrical method, meteorological factors, regression models.

Відповідальний за випуск кандидат сільськогосподарських наук

H. І. Рябчук