Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Фототермические условия выращивания как фоны оценки и отбора скороспелых форм подсолнечника

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Автореферат диссертации по теме "Фототермические условия выращивания как фоны оценки и отбора скороспелых форм подсолнечника"

на правах рукописи

од

АРАСЛАНОВА Нина Михайловна

ФОТОТЕРМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ВЫРАЩИВАНИЯ, КАК ФОНЫ ОЦЕНКИ И ОТБОРА СКОРОСПЕЛЫХ ФОРМ ПОДСОЛНЕЧНИКА

Специальность Об. 01.09. растениеводство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Краснодар 1995

Диссертационная работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте масличных культур имени В.С.Пустовойта в 1982-1994 гг.

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук, профессор Клюка В.И.

Официальные оппоненты - доктор сельскохозяйственных наук,

Ведущее предприятие - Краснодарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства имени П.П. Лукьяненко

Зашита состоится " 29 " февраля 1996 года в 9 ч. на заседании диссертационного совета Д 120.23.02 при Кубанском государственном аграрном университете по адресу:

350044, г.Краснодар, ул.Калинина, 13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского Государственного аграрного университета.

Автореферат разослан "_"_ 1996 г.

Ученый секретарь

профессор Губанов Я.В. дохтор сельскохозяйственных наук Зеленский Г.М.

диссертационного совета, доцент

А.Е. Ефремов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Подсолнечник является одной из наиболее ценных и распространенных сельскохозяйственных масличных культур. Среди масличных растений на его долю приходится до 70 % посевных площадей, до 80 % валового сбора семян и до 90 % выработки растительных масел. Источник получения растительного масла и белка, он дает большой экономический эффект из расчета затратна единицу плошади и высокий выход высококачественной продукции для питания человека. Велико разнообразие использования подсолнечника для пищевых , кормовых и технических целей.

Потребность в подсолнечном сырье растет с каждый годом. Основные резервы увеличения производства подсолнечника в расширении посевных площадей и повышении его урожайности. В России ежегодно засевается около 3 млн. гектар. Увеличение посевных площадей этой культуры в нашей стране неразрывно связано с выведением высокопродуктивных сортов и гибридов с укороченным периодом вегетации, устойчивых к болезням и неблагоприятным условиям среды. Поскольку селекционные центры по подсолнечнику сосредоточены в основном на юге страны, сорта, созданные ими, предназначены для этой же зоны возделывания. При продвижении на север у сортов южного происхождения под влиянием внешних факторов среды ( пониженной температуры, изменением длины светового дня и др.) снижается продуктивность, увеличивается вегетационный период. В связи с этим теоретический и практический интерес представляет изучение реакции растений сортов и гибридов подсолнечника на низкие положительные температуры и различные по продолжительности фотопериоды. Наиболее достоверные и эффективные результаты этих исследований можно получить, используя климатические установки.

Цель и задачи исследований. Для дальнейшей интенсификации и оптимизации селекционного процесса, программой исследований предусматривалось разработать приемы и способы создания скороспелого исходного материала, используя дня этого установки искусственного климата, разработать опти- -мальные фототермические условия выращивания ках фоны оценки и отбора скороспелых форм подсолнечника. С этой целью были поставлены для исследования и решены следующие задачи:

г

1. Изучить влияние низких положительных тсмпфатур на начальные этапы роста и развития растений подсолнечника.

2. Определить низкопредельные температурные условия выращивания подсолнечника для оценки и отбора скороспелых форм по признаху ранне-всхожести.

3. Определить значимость основных фаз роста и развития подсолнечника по их влиянию на вегетационный период в условиях меняющихся фототермических режимов.

4. Разработать метод ранней диагностики скороспелости по скорости роста и развития подсолнечника на начальных фазах вегетации.

5. Изучить полиморфизм популяции подсолнечника на фоне различных фотопериодов.

6. Разработать метод оценки и отбора скороспелых форм , используя расщепляющее действие короткого фотопериода на популяцию подсолнечника. •

Научная новнзна результатов исследований, выносимых на защиту: 1. В условиях низких положительных температур на начальных этапах органогенеза установлены сортовые различия по скорости прорастания и всхожести семян.

2. Изучена реакция подсолнечника на низкие положительные температуры. разработан метод ранней диагностики скороспелости подсолнечника.

3. Изучена фотопериодическая реакция сортов подсолнечниха различных групп спелости на длину дня, и расщепляющее действие короткого фото периода на популяцию.

4. Разработан метод круглогодичной оценки и отбора скороспелых форм подсолнечника в условиях короткого фотопериода, с использованием климатических камер. Выделены скороспелые формы (в дальнейшем линии ), которые использованы как исходный материал в селекционной работе.

5. Проведен анализ корреляций признаков продолжительности основных межфазных периодов и вегетации растений подсолнечника свидетельствующий о том, что теснота связен меняется в зависимости от фотопериодичесхих условий выращивания (на 10, - 16, - 24 часовом дне). ' . . ~

6. Межфазныи период " три пары настоящих листьев - начало бутонизации " является ответственным за скороспелость, посхольку выделяется наиболее тесной корреляцией с продолжительностью последующих фаз ( бутониза-

ции, цветения) и вегетационного периода подсолнечника в целом на всех трех изучаемых фоторежимах (10,16,24 час.).

7. Разнообразие генотипической изменчивости признака скороспелости в большей степени реализуется в период от трех пар настоящих листьев до начала цветения в условиях 10 часового фо'Гопериода.

• Практическая значимость работы. Разработанный нами метод ранней диагностики скороспелости по наименьшей продолжительности периода посев -первая пара настоящих листьев в условиях постоянной суточной температуры 10 °С рекомендуется применять в селекционной практике для оценки ( 3545 дней ) исходного селекционного материала с целью дальнейшего его использования при создании скороспелых сортов и гибридов подсолнечника.

На основе изучения полиморфизма популяции подсолнечника на фоне различных фотопериодов разработан метод оценки и отбора скороспелого исходного селекционного материала в условиях короткого 10 часового фотопериода

Метод круглогодичной оценки и отбора в условиях короткого фотопериода с использованием климатических камер позволяет значительно ( на I I 3 ) сократить сроки селекции скороспелых форм подсолнечника.

- Разработанные и успешно используемые методы в системе " Фитотрон-по -ле" позволили создать самоопыленные скороспелые линии, сочетающие относительно высокую урожайность и короткий вегетационный период, которые переданы в селекционные отделы ВНИИМК.

При выращивании подсолнечника в светокультуре рекомендуется использовать 10 часовой прерывистый фотопериод, в условиях которого сокращается период вегетации растений и при незначительном снижении продуктивности растений расход электроэнергии на их выращивание уменьшается почти в два раза по сравнению с 16 часовым фотопериодом.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены на конференции молодых ученых (1984 г.), а также на межреспубликанских совещаниях по технике и технологии круглогодичного выращивания основных сельскохозяйственных культур для целей селекции ( 1991, 1992 гг.), ежегодно на методических комиссиях ВНИИМК по аттестации аспирантов и соискателей.

Полученный исходный скороспелый материал внедрен в селекционную работу на центральной экспериментальной базе ВНИИМК.

Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано пять научных статей.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пята глав, выводов и предложений производству, шести приложений. Основной текст занимает 128 страниц машинописного текста п иллюстрирован 32 таблицами и 3 рисунками. Список использованной литературы содержит 183 наименований, о том числе 38 на иностранных языках, в приложении 3 таблицы.

УСЛОВИЯ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Экспериментальная часть диссертационной работы выполнена в период 1982 - 1994 гг. в фитотронно-тепличном комплексе и полевых селекционных питомниках Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур ( ВНИИМК ) имени B.C. Пустовойга, расположенного в центральной почвенио-климатаческой зоне Краснодарского края.

В зависимости от цели эксперимента использовали климатические камеры и шкафы отечественного и иностранного производства.

Исследования по изучению влияния низких положительных температур на продолжительность периода " посев-всходы " подсолнечника проводили в камерах низких температур ( КНТ), с полезной площадью 6 м3, высотой 2,5 м. Освещенность ( лампы ДРЛФ-400 ) на уровне верхушек растений составляла 56 тыс. люкс. Температуру воздуха и фотопериод регулировали автоматически.

В вегетационных камерах типа GEL 511-38 ( Шерер.) проводили эксперименты как по продолжительности межфазных периодов в условиях низких положительных температур, так и по изучению фотопериодической реакции растений подсолнечника. Полезная площадь поднимающегося стеллажа - 3,3ы:. Интенсивность излучения ламп " Сильвания-215 " (выравнивали во всех камерах) составляла на уровне верхушек растений 25-28 тыс. люкс, фотопериод и температуру автоматически регулировали и меняли в зависимости от условий проведения опыта. Исследования по разработке ранней диагностики скороспе-

.тоста и оценку коллекций селекционного материала проводили в вегетационных шкафах GEL 35-15 (Шерер ), площадью 1,4 м2.

Для набивки вегетационных сосудов Вагнера, ящиков и торфоперегнойных стаканчиков использовали почву с экспериментальных полей института, которая относится к выщелоченным сверхмощным малогумусным черноземам гяжелосутлинистого и легхосуглкнисгого механического состава и отличается сравнительно высоким содержанием основных элементов минерального питания : 0,25-0,35% общего азота, 0,18-0,22% валового фосфора и 1,5-2,0% валового каши, т.е. обладает высоким потенциальным плодородием. Кроме того, при набивке сосудов, ящиков и стаканчиков вносили минеральные удобрения из расчета 0,4 г азота, 0,3 г фосфора и 0,2 г калия (по действующему началу) ма 1 кг абсолютно сухой почвы.

Влажность почвы во всех опытах поддерживали на уровне 70 % от полкой влагоемкости. В сосудах и стаканчиках выращивали по одному растению.

В работе использовали сорта ведущих селекционных учреждений России разных групп спелости, а также образцы коллекции ВИР.

При проведении исследований в течении вегетации проводили фенологические наблюдения за ростом и развитием растений.

Продолжительность межфазных периодов подсчитывали в сутках от начала фазы до ее конца для каждого растения индивидуально. При массовой оценке начало фазы отмечали при наступлении ее у 25 % растений и полное наступление фазы - у 75 % растений.

Повторность в опытах 6-18 краткая, в таблицах приводятся данные в среднем на одно растение.

Проводит биометрию ( измеряли высоту стебля, длину и ширину листовых пластинок ) опытных растений, учитывали накопление сухой биомассы, величину и структуру урожая.

Энергию прорастания семян и всхожесть устанавливали лабораторным методом по ГОСТу 12038.

Масличностъ семян определяли методом ядерно-магнитного резонанса.

Математическая обработка данных выполнена методами дисперсионного и корреляционного анализов (Вольф В.Г. /1966 / и Доспехов Б.А. /1979 /)•

Регулируемые температурные условия, как фоны оценки и отбора схороспелых форм подсолнечника

Регулируемые климатические условия дают возможность выявить степень влияния отдельного фактора внешней среды и их совокупности на ряд процессов протекающих в растительном организме.

Влияние температуры имеет качественный характер, например, связанный с переводом растений с вегетативного пути развития на генеративный и количественный характер, который проявляется в основном в изменении скорости процессов жизнедеятельности в пределах нормы реакции: скорости роста, формировании метамерных органов, продолжительности фаз развития у растений.

Таблица I.

Продолжительность периода прорастания семян образцов подсолнечника (дни) в зависимости от температурных условий

№ по каталогу ВИР Образец (происхождение) Температура, °С

5 ( ю 15 I 20

39 Америка, Сев. Дакота 21 12 10 6

79 Америка, Los Anqeles 20 11 9 6

244 Саратовская с/х опытная станция 15 9 8 6

214 Россия, Пензеская губерния 16 9 7 6

439 Армения, Ленинакан 19 11 9 6

1747 Молдавия 18 12 10 6

2027 Канада, Ottawa 20 13 11 6

2137 Австралия 21 13 12 6

2064 Китай, Ю. Синьцзан '21 13 10 6

2153 Финляндия 19 11 9 6

2172 Румыния 18 9 7 6

2352 Аргентина 17 8 6 5

2203 Армения , ¡6 8 6 5

! 125 Дания 16 9 7 5

Енисей (Красноярский НИИ СХ) 13 7 5 4

. Восход (Белгородская опыт, станция) 13 8 6 5

Заря (Белгородская опыт, станция) 14 7 5 4

Армавирец (Армавирская опыт, ст.) 13 7 6 5

Тамбовский скороспелый 15 8 7 5

(Тамбовская обл. гос. с/х оп. станция)

Надежный (ВНИИМК) 14 7 5 4

Передовик улучшенный ( ВНИИМК) 18 9 7 6

Скороспелость растений подсолнечника подвержена значительному влиянию температурных условий выращивания. ПоэтоДу изучение степени варьирования этого показателя представляет большой практический интерес.

Анализ полученных экспериментальных данных по изучению продолжительности периода прорастания в различных температурных режимах свидетельствует о том, что продолжительность периода массового ( 75 % от количества заложенных семян ) прорастания в условиях низких положительных 1см-ператур 5 и 10 °С была в 1,5 - 3,5 раза больше , чем при температуре 20 "С у всс\ изучаемых образцов I табл. 1. /.

Активный начальный рост гипокотиля и корешка при низких положительных температурах 5 и 10 °С отмечен в основном у скороспелых и ультраскороспелых сортов и гибридов таких как Енисей, Восход, Заря, и др.

Исследования по изучению влияния низких положительных температу р на продолжительность периода от посева до появления всходов ( семядольных листьев ) образцов коллекции отдела гетерозисной селекции показали, чю для массового появления всходов трем линиям потребовалась сумма эффекшнных температур 75 °С, девяти - 95 °С, трем - 100 "С, остальные распределились I р\к-пами по сумме эффективных температур, которая варьировала от 101 до 200 ГС

Период от посева до всходов коллекционных образцов продолжался о I 15 до 38 дней / табл. 2. /.

Таблица 2.

Группировка линий подсолнечника по сумме эффективных температу р в

период посев - всходы (круглосуточная температура 10 °С)

•__Фитотрон ВНИИМК. 1989 1.

Продолжительность периода посев - всходы, дни Сумма эффективных температур. °С

71 -100 1 01 - 130 131 - 160 161 - 190 191-200

15-20 14

21 -25 10

26-30 45

31 -35 7

35-40 5

Данные, приведенные в таблице 2., свидетельствуют о том, что различия по продолжительности периода посев - всходы обуславливаются не только

суммой эффективных температур за этот период, но как показали каши исследования и сортовыми различиями по скороспелости. У скороспелых биотипов продолжительность периода посев - всходы в условиях низких положительных температур короче по сравнению со среднеспелыми.

Влияние низких положительных температур на нача льных этапах органогенеза сказывается на дальнейшем росте и развитии растений, проходящих уже в оптимальных температурных условиях.

Подтверждением этому служат результаты опыта по изучению влияния продолжительности начальных фаз роста и развития (посег -всходм, всходы -первая пара настоящих листьев ) растений подсолнечника ссыи ргязшшх по скороспелости сортов при температурных режимах 10и25сС на длину вегетационного периода.

Т®Шшаз 3.

Влияние температурных условий выращивания на продолжительность начальных межфазных периодов и вегетации растений подсолнечника (дай)

Фитотрон ВНИИМК. 1992 г.

Температура 10 °С Вегета- Температура 25 °С

Сорт посев - всходы • цион- посев- всходы - вегета-

всходы первая ный всходы первая цкон -

пара на период пара на КЫЙ

СТОЯЩИХ стоящих период

листьев янстьез

ультраскороспелый

Кавказец 17 14 82 6 6 76

Енисей 17 14 80 6 б 79

скороспелый

Родник 19 13 83 6 6 78

раннеспелый

Березанский 20 15 96 | 6 6 90 "

среднеспелый

Флагман 22 18 121 6 6 1 91

Лидер ' 23 19 118 6 6 93

Передовик ул. 24 18 116 б 6 ! 9В

Замедленное появление всходов и развитие растений подсоднеадшха в начале вегетации в условиях пониженной температуры увеличило продолжительность вегетационного периода ультрашзроспеяых, скороспелых и раннеспелых на I - 6 дней, среднеспелых на 18 - 30 дней. В то же время, при еыращкзаикй

{••астений в оптимальных температурных условиях 25 °С не выявлялись сорто-иые различия по продолжительности межфазных периодов посев - всходы, г.сходы - первая пара настоящих листьев. У всех изучаемых сортов при температуре 25°С продолжительность начальных межфазных периодов была одинакова и составляла 6 дней, против 17 - 24, при температуре 10 °С I табл. 3./.Следует отметить, ч го при температуре 10 °С растения ультраскороспелых и скороспелых сортов всходят на 5 - 7 дней раньше среднеспелых.

На основании полученных экспериментальных данных, можно заключить, что продолжительность начальных межфазных периодов роста и развития растений подсолнечника в условиях низкой положительной температуры может служить критерием оценки скороспелости, что достоверно подтверждается высокой коррелятивной связью ( 0,93 и 0,96 соответственно ).

Результаты наших исследований позволяют предложить фитотронный метод ранней диагностики скороспелости подсолнечника. Согласно этому методу семена исследуемых образцов подсолнечника высевают в ящики с почво-смесыо, которые устанавливаются в климатические камеры, где автоматически поддерживаются следующие режимы: температура днем 10 °С, ночью 8 °С, фотопериод 16 часов в 24 часовом суточном цикле, освещенность на уровне верхушек растений 20 - 25 клк., условия увлажнения и минерального питания соответствуют методике проведения вегетационных опытов. Оценку проводят в два этапа: первый - по продолжительности периода посев - всходы в днях до массового появление всходов, 75 % от посеянных семянок каждого образца ; второй - по продолжительности фазы всходы - первая пара настоящих листьев в днях до массового наступления этой фазы (75 % ). Биотипы, у которых быстрее наступают указанные фазы в условиях постоянной сутсчной температуры 10 "С, будут более скороспелыми: так первая пара настоящих листьев у ультраскороспелых сортов появляется за 25 - 30 дней от посева; за 31 - 35 дней - у скороспелЬ1х; 36 - 40 - у раннеспелых; 41 - 45 - у среднеспелых; более 45 - позднеспелых.

Предлагаемый фитотронный метод ранней диагностики скороспелости подсолнечника позволяет оценить за относит-'"•"о короткий срок (30 - 45 дней) сортовой и селекционный материал для а1роэкс.. этической паспортизации.

Следует отметить, что низкие положительные температуры оказывают влияние на продолжительность начальных межфазных периодов, которое легло в основу разработанной нами схемы и методики оценки и отбора скороспелых форм подсолнечника.

Схема и методика оценки и отбора скороспелых форм подсолнечника заключается в том, что оценка и отбор селекционного материала проходит в пять этапов, охватывающих основные фазы роста и развитая растений. Первый этап - отбор по проросткам (когда длина корешка равна или больше размера семянки) проводили по продолжительности периода прорастания семян (не более 5 суток) в увлажненных рулонах фильтровальной бумаги при температуре 8-10°С, после первого такого отбора для дальнейшей работы обычно остается до' 40 % проростков. Отобранные проростки пересаживали в ящики с почво-смесыо, которые помещали в климатические камеры , типа КНТ, для дальнейшего роста растений при тех же пониженных температурных условиях. Второй этап - отбор (по продолжительности периода от пересадки проростков до появления семядольных листьев - всходов) когда оставляли до 10 % самых ранне-всхожих здоровых растений. Третий этап - отбор проводили по более раннему появлению первой пары настоящих листьев (отбор по продолжительности периода всходы - первая пара настоящих листьев). Четвертый этап - отбор проводили по скорости наступления фазы бутонизации " звездочка ". Пятый этап -отбор по продолжительности фазы цветения, когда отбирали около 4% растений-у которых быстрее проходила фаза бутонизация - начало цветения при минимальной для нее температуре. Полученные при самоопылении семяна направляли на второй цикл отбора, когда выращивали второе поколение растений тоже при самоопылении по этой же методике и схеме. Используя указанную схему и методику мы оценили 304 образца, представлявшие сорта и гибриды коллекции ВИР и ВНИИМК. Из 14540 семянок подвергавшихся воздействию низких положительных температур, было отобрано 4222 проростка для дальнейшей работы, после оценки на ранневсхожесть осталось 1410 растений, из них по продолжительности периода всхода! - первая пара настоящих листьев отобрано 1С04 растения, в дальнейшем по продолжительности фаз бутонизации и цветения 421 и 303 растения.

Рис. 1. Схема оценки и отбора скороспелых форм

подсолнечника в системе " Фитотрон - поле "

Отобранные скороспелые самоопыленные линии проходили полевую экологическую оценку при посеве в ранние сроки на центральной базе ВНИИМК, а также на Белгородской и Казахской опытных станциях ВНИИМК.

По результатам экологической оценки выделились биотипы, которые на центральной экспериментальной базе ВНИИМК при ранних сроках сева всходят на 3 - 5 дней раньше контроля, а зацветают на 8-20 дней раньше его. На зональных опытных станциях эти биотипы выделялись коротким периодом вегетации. Например, линия № 1 в полевых условиях Краснодара при ранних сроках сева зацветала на 13, 19 дней раньше контроля, в Белгородской области на - 9 дней, на Казахской опытной станции на 7 дней раньше местных сортов.

Семена скороспелых линий, полученные в лаборатории искусственного климата ВНИИМК, переданы в селекционные отделы института и включены в селекционную работу.

Фотопериоды как фоны оценки и отбора скороспелых форм подсолнечника

Анализ работ по изучению фотопериодической реакции растений показывает, что внутри популяции имеются зкотипы с различной реакцией на световой фактор. Это свидетельствует о динамическом характере фотопериодической адаптации и диктует необходимость изучения конкретных ее проявлений не только на видовом, но и на сортовом уровнях.

Многие исследователи рассматривают фотопериодизм как ответную реакцию растений на изменение продолжительности дня, которая выражается*а более быстром или медленном переходе от вегетатнвной'стадни развитая к генеративной.

Для выявления роли каждого межфазного периода в продолжительности вегетации растений подсолнечника различных по схороспелосга сорта з нами была изучена взаимосвязь между этими признаками в разных фотопернэдиче-ских условиях выращивания.

В таблице 4 показаны данные продолжительности основных межфазных периодов и вегетации растений подсолнечника шести различных по скороспелости сортов в зависимости от фотопериодических условий выращивания. На

Таблица 4.

Продолжительность межфазных периодов роста и развития растений подсолнечника в зависимости от фотопериода, (в днях )

_Фитотрон ВНИИМК, 1991-1992 гг.

Всходы- Пер- Три Начало Нача- Ко-

Сорт Фото первая вая - пары бутони- ло цве- нец Веге-

период, пара третья нас - зации - тения- цве- таци-

час настоя- пары тояших начало конец те- он-

щих настоя - листьев - цвете- цвете- ния - ныи

листьев щих начало ния ния соз- пери-

листь - бутони - рева- од

ев зации ние

Ультраскороспелы й

10 4 II 9 18 9 26 78

Енисей 16 4 8 7 26 10 24 79

24 ' 3 8 ' 7 26 11 24 80

Кавка- 10 4 9 14 20 10 24 81

зец 16 4 6 10 25 11 25 81

24 3 7 8 28 9 30 85

Скороспелый

10 4 10 12 19 10 21 76

Родник 16 4 7 7 27 10 22 78

24 3 7 8 28 9 31 86

Раннеспелый

Березан 10 6 9 17 19 11 21 83

ский 16 6 7 • 14 24 11 26 8.8

24 5 8 15 23 12 33 96

Среднеспелый

Флаг- 10 6 8 20 19 10 20 83

ман 16 6 8 18 24 10 26 92

24 5 7 19 22 11 34 98

10 6 10 21 23 12 19 91

Лидер 16 6 8 17 26 8 23 88

24 5 7 18 26 . 10 34 100

НСР 05 7,0

продолжительность вегетации в большей степени оказали влияние условия непрерывного освещения в фазы налива и созревания, за счет последней вегетационный период существенно увеличился у сорта Родник на 8 - 10, Березансхо-го на 8 - 13, Флагмана - 15, Лидера 9 - 12 дней соответственно, по сравнению с

растениями этих сортов, которые выращивались в условиях. 10 и 16 часового фотопериода. Нейтральную реакцию к длине дня в наших исследованиях, показали сорта Енисей и Кавказец, продолжительность их вегетации не зависела от фотопериода и составила соответственно 78, 79, 80 и 81,81,83 дней.

Таблица 5.

Корреляционная связь между скоростью прохождения фенофаз развития растений подсолнечника и продолжительностью вегетации при разных фотопериодах

Фазы роста и развития растений Фотопериод, час

10 16 24

Всходы - три пары настоящих листьев ' 0,25 0,61+ 0,26

Три пары настоящих листьев-начало бутонизации 0,77+ 0,65+ 0,74+

Бутонизация 0,71 + 0,10 -0,15

Цветение 0,35+ 0,01 0,09

Созревание •0.13 0.52+ 0.86+

Примечание: + - связь существенна на 5% уровне значимости

Анализ корреляционной связи / табл. S.I между продолжительностью межфазных периодов и вегетационным периодом показывает, что продолжительность вегетации растений имеет тесную взаимосвязь в условиях короткого (10 часов ) дня с периодами три пары настоящих листьев -начало бутонизации ( г = 0,77 ), бутонизации (г = 0,71 ) и среднюю ( г = 0,35 ) с фазой цветенияТв условиях 16 часового фотопериодд с периодами: всходы - три пары настоящих листьев (г = 0,61 ), три пары настоящих листьев - начало бутонизации (г = 0,65), созревание (г = 0,52); при непрерывном освещении с периодами: три пары настоящих листьев • начало бутонизации ( г = 0,74 ), созревание ( г = 0,86 ), существенные на 5% уровне значимости.

Межфазный период три пары настоящих лисгъев-начало бутонизации выделяется наиболее тесной корреляцией с продолжительностью периодов бутонизации и вегетации растений подсолнечника на всех трех фотопериодах, что дает основание считать этот межфазный пег-иод ответственным за продолжительность вегетации во всех изучаемых фэтопериодических условиях выращивания растений.

С целью выявления тесноты и характера связи продолжительности межфазного периода "три пары настоящих листьев - начало бутонизации" растений подсолнечника с основными морфологическими признаками на фоне различных фотопериодических условий выращивания были рассчитаны коэффициенты корреляции между этими показателями I табл. 6.1.

Таблица.6.

Корреляционная связь продолжительности межфазного периода " три пары настоящих листьев - начало бутонизации " с основными морфологическими признаками подсолнечника, при разных фотопериодах

Фитотрон ВНИИМК, 1991 - 1992 гг.

Признаки Фотопериод, час

10 16 24

Высота растений, см 0,43 + 0,35 + -0.16

Количество листьев, штук / растение 0,81 + 0,48 + 0,82 +

Количество цветков, штук / растение . 0,37 + 0,31 0.54 +

Количество выполненных семян, шт./рас. 0,49 + 0,21 -0,13

Воздушно-сухая масса растения, г. 0,69 + 0,10 0,54 +

Масса выполненных семян, г/растение 0,46 + 0,25 0,13

Примечание: + - связь существенна на 5 % уровне значимости Наличие высокой корреляционной связи мезду продолжительностью периода " три пары настоящих листьев - бутонизация " и морфологическими признаками, проявляющейся о условиях 10 часового фотопериода, указывает на то, что эти фотопериодические условия могут служить фоном проявления гено-ткпнческого разнообразия популяций.

Варьирование продолжительности межфазных периодов и вегетации растений в целом наблюдалось во всех трех фотопериодических условиях выращивания. Максимальный коэффициент вариации отмечен в условиях непрерывного освещения по продолжительности межфазного периода " три пары настоящих листьев - начало бутонизации ". Тогда как вариация продолжительности фазы бутонизации выше в условиях короткого дня / табл. 7. /.

С целью определения влияния фотопериода на сортовые различия подсолнечника по скороспелости и продолжительность межфазного периода " три пары настоящих листьев - начало бутонизации " были рассчитаны коэффициенты вариации этого показателя по шеста сортам подсолнечника разных групп спелости / табл.8. /. • •

Таблица 7.

Коэффициенты вариации (%) продолжительности межфазных периодов и вегетации растений подсолнечника при разных фотопериодах

Фенофазы Фотопериод, час

10 16 24

Всходы - три пары настоящих листьев 10,5 17,4 14,8

Три пары настоящих листьев - начало бутонизации 34,0 40,0 43,5

Начало бутонизации - конец бутонизации 14,5 9,3 11,1

Начало цветения - конец цветения 17,4 17,8 24,9

Конец цветения - созревание 17,9 17,8 20,3

Вегетационный период 7,9 9,2 11,1

Таблица 8.

Коэффициенты вариации (% ) продолжительности межфазного периода " три пары настоящих листьев - начало бутонизации " растений подсолнечника при разных фотопериодах

Фитотрон ВНИИМК, 1991-1992 гг.

Сорт группа Фотопериод, час

спелости 10 1& 24

Енисей ультраскороспелый 20 19 31

Кавказец ультраскороспелый 23 12 21

Родник скороспелый 35 31 24

Березанский- раннеспелый 16 5 5

Лидер среднеспелый 17 19 21

Флагман среднеспелый 22 19 21

На степень варьирования продолжительности межфазного периода " три пары настоящих листьев - начало бутонизации ° оказывают влияние сортовые особенности по скороспелости.

Максимальная вариация продолжительности межфазного периода " три пары настоящих листьев - начало бутонизации " отмечена у растений сорта Родник в условиях 10 часового фотопериода (35 %), который выделяется среди других изучаемых сортов высоким коэффициентом вариации этого показателя и в условиях 16 часового фотопериода (31 %) и при непрерывном освещении (24%).

Различия по продолжительности указанного периода растений сорта Енисей в большей степени проявляются в условиях круглосуточного освещения, тогда как сортов Кавказец и Флагман в условиях 10 часового фотопериода.

Минимальные коэффициенты вариации продолжительности межфачного периода"три пары настоящих листьев - начало бутонизации" отмечены у ' растений сортов Березанский (17 %) и Лидер ( 16 %) при выращивании на коротком дне, 5 % - при 16 и 24 часовых фотопернодах сорта Березанский.

Таким образом, приведенные выше данные свидетельствуют о том, что разнообразие генотнпической изменчивости растений подсолнечника в большей степени реализуется в период от трех пар настоящих листьев до начала цветения в условиях 10 часового фотопсрисда.

В результате двукратного отбора, при выршцизздши растений сорта Родник в условиях короткого фотопериода, получены скороспелые формы и в дальнейшем самоопыленные линии с продолжительностью вегетации 67, ' 69 дней.

Оценку линий, выделенных по потомству и последующему проявлению скороспелости в полевых условиях проводили в течении дэух лет. В результате первого года полевых испытаний выделенных на коротком дне биотипов, получены самоопыленные линии третьего поколения с продолжительностью межфазного периода " всходы - цветение "41-47 дней. Четвертое поколение самоопыленных линий с продолжительностью периода от всходов до цветения 45 дней и с повышенной урожайностью (синтетики ) переданы в селекционные отделы ВНИИМК для дальнейшей работы .

Эффективность использования регулируемых фототеринчесхнх условий для создания скороспелых форм подсолнечника

В условиях светокультуры подсолнечника особенно важна оптимизация всех регулируемых факторов внешней среды, в том числе температуры.

Для разработки температурного фона оценки и отбора нами изучалась динамика изменчивости признака прорастания семян в зависимости от температурных условий.

Приведенные в таблице 10 данные свидетельствуют о том, что из шести изучаемых терморежимов, наиболее оптимальные условия для проявления изменчивости по продолжительности периода прорастания семян создаются при юстоянной суточной температуре 8 °С. Продолжительность периода прорас-

тания семян подсолнечника в этих температурных условиях варьирует от 5 до 20 дней, что дает основание считать температурный режим 8 °С расщепляющим климатическим фоном для оценки и отбора форм подсолнечника с коротким периодом прорастания (отбор по проросткам ).

Таблица 10.

Продолжительность периода прорастания семян подсолнечника в различных температурных условиях ( сорт Передовик улучшенный )

__Фитотрон. ВНИИМК 1982 I.

Постоянная су- Количество дней Количество дней Продолжи тел ь4^

точная темпера- до начала до прорастания ность периода

тура, °С прорастания се- всех семян образ- прорастания.

мян ца ( 50 штук ) дней

5 10 22 ' 12

8 5 20 15

10 5 ' 16 11

15 5 10 5

20 3 6 3

25 3 5 2

Следовательно для того чтобы оценить и отобрать биотипы с коротким периодом от пересадки проростков до появления всходов необходима постоянная суточная температура 8 °С, которая является расщепляющим фактором ны-явления изменчивости этого признака.

Наши исследования показали, что оптимальным режимом для оценки сортовых различий по продолжительности периода посев - всходы является постоянная суточная температура 10 иС. В этих температурных условиях мы рекомендуем проводить раннее диагностирование скороспелости сортов и гибридов подсолнечника по наименьшей продолжительности развития растений на начальных этапах органогенеза, где учитывается массовое ( 75 % ) появление всходов. При этом для оценки ультраскороспелых сортов и гибридов подсолнечника требуется 25 - 30 дней от посева, скороспелых -31-35 дней, раннеспелых -36 - 40, среднеспелых - 41 - 45, позднеспелых - более 45 дней.

Специально подобранные фоторежимы могут значительно повысить экономический эффект используемых климатических сооружений. В этой связи нами изучалась реакция растений подсолнечника на прерывистые фотопериоды, -которые должны снижать затраты на использование электроэнергии.

Исследования проводили в пяти климатических камерах, где автоматически поддерживались следующие термофоторежимы: температура воздуха - 25°С постоянно, освещенность 25 - 30 тыс. люкс., фотопериоды (в 24 часовом суточном цикле ): I) 10 часов день + 14 часов темноты; 2) прерывистый фотопериод: -5 часов день + 3 часа темноты + 5 часов день + 11 часов темноты; 3) прерывистый фотопернод: - 4 часа день + 2 часа темноты + 4 часа день + 2 часа темноты + 4 часа день + 8 часов темнота; 4) 13 часов день + 11 часов темноты; 5) 16 часов день + 8 часов темноты. ' '

Таблица 11.

Потребление электроэнергии климатическими камерами на выращивание растений подсолнечника в различных фоторежимах

Фитотрон ВНИИМК, 1992 г.

Сорт Вариант Продолжи- Количество Количество Урожай

фотопе- тельность -'светлых киловатт за семян,

риодов вегетации, дней часов за вегетацию вегетацию г/растение

1 73 780 • 4539 5

2 69 690 4016 8

Енисей 3 75 900 5238 5

4 69 897 5220 8

5 79 1264 7256 9

1 81 810 4714 8

2 73 730 4249 12

Кавказец 3 80 960 55В7 7

4 68 884 5145 14

5 81 1296 7543 18

1 76 760 4423 7

2 76 760 4423 10

Родник 3 76 912 5308 10

4 73 949 5523 17

5 80 1280 7450 12

Согласно полученным данным, в условиях прерывистого 10 часового фо-гопериода ( вариант 2 )на выращивание растений изучаемых сортов требуется почти вдвое меньше электроэнергии по сравнению с 16 часовым фотопериодом ( вариант 5 ), при этом разница в урожае по этим -арнантам у растений сортов Енисей, Кавказец, Родник была незначительна и составила всего I, 6 и 2 г на растение соответственно /табл. 11./.

Из данных опыта следует, что экономически оолее выгодно применять для выращивания растений подсолнечника в светокультуре прерывистый 10 ча-

совой фотопериод (вариант 2: 5 часов день + 3 часа ночь + 5 часов день + 11 часов темноты).Кроме того, сокращенный период вегетации растений в этом варианте у сортов: Енисей, Кавказец, Родник на 10, 8,4 дней соответственно дает дополнительные преимущества, которые заключаются в ускорении селекционного процесса и получении нескольких генераций (поколений) в осенне -зимний период.

Ускоренное определение продолжительности вегетационного периода растений подсолнечника имеет важное значение для агроэкологической характеристики сортов и гибридов и их правильного районирования. Поэтому применение климатических установок для проведения оценки по признаку скороспелости растений подсолнечника дает возможность достоверно проводить классификацию н паспортизацию сертового и селекционного материала в любое время года. Однако, если для этого растения будут выращиваться в климатических камерах в течении всей вегетации, то такая оценка требует значительных затрат времени и средств. Выгодно в этом отношении отличается предлагаемый нами метод ранней диагностики скороспелости подсолнечника, который заключается в том, что критерием оценки скороспелости служит продолжительность периода " посев - первая пара настоящих листьев "при выращивании растений в климатических камерах в условиях постоянной суточной температуры 10 °С.

Экономическую оценку метода ранней диагностики (по наименьшей продолжительности периода посев - первая пара настоящих листьев) проводили в сравнении с определением вегетационного периода растений (от всходов до созревания).

Результаты исследований показали, что для оценки одного сортообразца методом ранней диагностики скороспелости требуется в среднем 262 кВт, а по продолжительности вегетационного периода - 2654 кВт.

При этом необходимо отметить следующие преимущества метода ранней диагностики скороспелости: 1) высокая достоверность оценки, которая достигается за счет большого количества повторностей; 2) короткий период оценки;' 3) значительно (более чем в два раза) снижаются затраты на уход за растениями.

Выведение новых сортов и гибридов подсолнечника - длительный процесс по времени. На создание сорта требуется охоло 7-8 лет, а гибрида - Ю-15 лет, если селекционную работу выполнять только в полевых условиях.

Использование теплиц и камер фитотрона позволяет сократить селекционный процесс вдвое путем выращивания дополнительно нескольких поколений растений подсолнечника в искусственных условиях внешней среды.

На основании многолетних исследований рекомендуются разработанные фототермические метода оценки и отбора скороспелых форм подсолнечника в целях ускорения селекционного процесса.

Дополнительно к предложенной схеме и методике оценки и отбора скороспелых форм подсолнечника предусматривается получение двух поколений оригинальных самоопыленных линий за осенне-зимний период в регулируемых условиях искусственного климата и одного поколения в поле, сокращая тем самым в три раза время создания сортов и гибридов.

Применение фотопериодического метода оценки и отбора схороспеяых форм подсолнечника в осенне-зимний период позволит получить два поколения оригинальных самоопыленных линий или синтетиков с коротким вегетационным периодом н относительно высокой урожайностью, при этом селекционный процесс сократится также в три раза.

Следует также обратить внимание на то, что отобранные на клнматнче-. ских фонах скороспелые формы обладают определенной нормой реакции к неблагоприятным условиям внешней среды (пониженная температура и короткий фотопериод), т. е. обладают пластичностью, что особенно важно при выращивании подсолнечника в более северных районах.

ВЫВОДЫ

I. Низкие положительные температуры (8, 10 СС ) на начальных фазах роста п развития растений подсолнечника обуславливают изменчивость признаков продолжительности периодов прорастания семян и их всхожести. Выявлены сортовые различия по этим признакам, которые служат критерием оценки исходного селекционного материала по признаку скороспелости. Определен температурный фон ранней диагностики скороспелости подсолнечника.

2. Разработан фитотронный метод ранней диагностики скороспелости по наименьшей продолжительности периода посев - первая пара настоящих листьев в условиях постоянной суточной температуры 10 °С. При этом для оценки ультраскороспелых сортов и гибридов подсолнечника требуется 25 - 30 дней от посева, скороспелых - 31 - 35 дней, раннеспелых - 36 - 40, среднеспелых -41 - 45, позднеспелых - более 45 дней.

3. Разработана методика и предложена схема отбора и оценки скороспелых форм подсолнечника в условиях искусственного климата, включающие в себя пять этапов: первый - отбор по продолжительности периодов прорастания и всхожести семян при температуре 8 °С; второй - отбор по наименьшей продолжительности периода от пересадки проростков до первой пары настоящих листьев при температуре 8 - 10 °С; третий -.отбор по наименьшей продолжительности периода от первой пары настоящих листьев до начала бутонизации "звездочка" при температуре 15 °С; четвертый - отбор по наименьшей продолжительности периода от начала бутонизации до цветения при температуре

25 °С; пятый - отбор по наименьшей продолжительности периода от цветення до созревания при температуре 25 °С. Созданы оригинальные скороспелые линии, которые переданы в селекционные отделы ВНИИМК и его зональных ' опытных станций для создания скороспелых гибридов подсолнечника.

4. Изучена реакция растений подсолнечника различных по скороспелое гн сортов на фотопериоды (10, 16, 24 часа в 24 часовом суточном цикле ). Установлено, что 10 часовой фотопериод обусловливает расщепление сортовых популяций подсолнечника на биотипы с различной продолжительностью вегетации.

5. Анализ корреляционной связи между продолжительностью вегетационного периода и скоростью прохождения отдельных фаз развития растении подсолнечника при разных фотопериодах показал что межфазный период " три пары настоящих листьев - начало бутонизации " выделяется наиболее тесной корреляцией с продолжительностью вегетации растений подсолнечника, на всех Изучаемых фотопериодах, что дает основание считать этот период " ответственным " за скороспелость.

6. С целью создания скороспелого исходного селекционного материала разработан фотопериодический метод оценки и отбора скороспелых форм подсолнечника , сочетающих относительно высокую урожайность с коротким вас-

тацнонным периодом. Оценку и отбор скороспелых форм следует проводить по наименьшей продолжительности периода три пары настоящих листьев - начало цветения на фоне 10 часового фотопернода, поскольку разнообразие генотипи-ческой изменчивости признака скороспелости у различных сортов подсолнечника в большей степени реализуется именно в этот межфазный период в условиях 10 часового фотопериода.

7. Фотопериодическнм методом из сорта Родник получены скороспелые линии с продолжительностью вегетации 67, 69 дней, показавшие в третьем ии-цухт- поколении в полевых условиях широкое варьирование по продуктивности. Выделены линии сочетающие короткий вегетационный период и относительно высокую урожайность.

10. Разработан энергосберегающий прерывистый фоторежим, в условиях которого на выращивание растеннй подсолнечника в светокультуретребуется вдвое меньше электроэнергии. '

ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ НАУЧНО -ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАЗРАБОТОК

1. Для массовой оценки исходного селекционного "материала подсолнечника по скороспелости на начальных фазах онтогенеза, рекомендуется метод ранней диагностики скороспелости, где используется фон низких положительных температур 10 °С в период прорастания семян и до наступления первой пары настоящих листьев. Критерием оценки скороспелости служит продолжительность указанных межфазных периодов, при массовом ( 75 % ) наступлений фазы: 25 - 30 дней от посева - ультраскороспелые, 31-35 дней - скороспелые, 36 -- 40 - раннеспелые, 4Г- 45 - среднеспелые, более 45 дней - позднеспелые.

2. Для создания скороспелого исходного селекционного материала подсолнечника рекомендуется схема и методика оценки и отбора биотипов разных групп спелости в системе " фитотрон - поле ". Отборы проводятся в пять этапов, охватывающих основные фазы онтогенеза подсолнечника в определенных для каждой фазы температурных режимах: 1) по продолжительности периодов прорастания и всхожести семян - (8 °С круглосуточно); 2) по продолжительности периода от пересадки проростков до первой пары настоящих листьев -

(8°С ночью, 10 °Сднем) 3) по продолжительности периода от первой пары настоящих листьев до начала бутонизации " звездочка "-(15 °С постоянно); 4) по продолжительности периода от начала бутонизации до цветения - (25 °С); 5) по продолжительности периода от цветения до созревания - (25 °С круглосуточно).

3. Для создания скороспелого исходного селекционного материала рекомендуется использовать фотопериодический метод оценки и отбора скороспелых форм подсолнечника по наименьшей продолжительности периода от трех пар настоящих листьев до начала цветения на фоне 10 часового фотопериода позволяющий в системе "фитотрон - поле" за год получить три поколения (два поколения в фитотроне и одно в полевых условиях ).

4. Для выращивания растений подсолнечника в светокультуре рекомендуется использовать прерывистый 10 часовой фоторежим как экономически более выгодный, потребляющий вдвое меньше электроэнергии.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Клюка В.И., Арасланова Н.М. Использование камер искусственного климата дня оценки селекционного материала подсолнечника по ранневсхожести и скороспелости // Использование фитотрона в селекции масличных культур. -Краснодар. - 1984. - С. 42-43.

2. Клюка В.И., Арасланова Н.М. Энергосберегающие фоторежимы в светокультуре подсолнечника. - Краснодар: Инф. лист. ЦНТИ. № 263- 94. - 1994. - 4 с.

3. Арасланова Н.М. Фитотронный метод ранней диагностики скороспелости растений подсолнечника. - Краснодар: Инф. лист. ЦНТИ. -№310-94. -1994. -3 с.

4. Клюка В.И. Арасланова Н.М. Рост и развитие новых сортов подсолнечника в различных фогопериодических условиях.// Науч. техн. бюлл. / ВНИИМК. -Краснодар. - 1995. - № 116. - С. 36-41.

5. Клюка'В.И. Арасланова Н.М. Фотопериодические условия выращивания, как фоны оценки и отбора скороспелых форм подсолнечника. / Материалы 14 международной конференции по подсолнечнику. - Китай. - 1996.