Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Оценка адаптивности красной смородины к абиотическим факторам Северо-Запада Центрально-Черноземного региона

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Оценка адаптивности красной смородины к абиотическим факторам Северо-Запада Центрально-Черноземного региона"

на правах рукописи

Панфилова Ольга Витальевна

ОЦЕНКА АДАПТИВНОСТИ КРАСНОЙ СМОРОДИНЫ К АБИОТИЧЕСКИМ ФАКТОРАМ СЕВЕРО-ЗАПАДА ЦЕНТРАЛЬНО - ЧЕРНОЗЕМНОГО РЕГИОНА

Специальность 06.01.05- селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

0рел-2014

005549716

Диссертация выполнена в ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт селекции плодовых культур Россельхозакадемии в 2010 - 2013гг.

Научный руководитель: кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий

научный сотрудник, ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт селекции плодовых культур Россельхозакадемии Голяева Ольга Дмитриевна

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, ведущий

научный сотрудник, ГНУ ВНИИ генетики и селекции плодовых растений им. И.В. Мичурина Россельхозакадемии Жбанова Екатерина Викторовна

кандидат сельскохозяйственных наук, ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт садоводства им. И.В. Мичурина Россельхозакадемиии Жидехина Татьяна Владимировна

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия»

Защита диссертации состоится 3 июля 2014 года в 1430 часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.052.01

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеке Орловского государственного аграрного университета по адресу: 302019 г. Орел, ул. Бульвар Победы, 19

Автореферат разослан 30 мая 2014 г. и размещен на официальном сайте ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет» http://www.ore 1 sau.ru и на сайте ВАК при Минобрнауки РФ http://vak2.ed.gov.ru

Просим присылать отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных и скрепленных гербовой печатью, ученому секретарю диссертационного совета ДМ 220.052.01

Факс: (4862)43-13-01, e-mail: dissovet-orelsau@yandex.ru Ученый секретарь диссертационного

совета доктор с.-х. наук, профессор L'v o^oAL. Степанова Л.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Красная смородина является одной из ценных ягодных культур. Высокая урожайность, зимостойкость, пищевые свойства, широкий набор витаминов сделали её популярной культурой в садоводстве (Ильин, 1995; Баянова, 1995; Родю-кова, 2005, 2008; Тохтарь, 2011).

Смородина - скороплодная культура: начинает плодоносить на 2 год, а промышленный урожай можно получить уже на 3 год после посадки (Петухова, 1981; Володина, 1983).

По состоянию на 2013 г. в России под ягодными культурами занято 128,1 тыс. га площадей (Российский государственный ежедневник, 2013). Причем большая часть приходится не на промышленные насаждения, а на любительское — дачное и приусадебное садоводство. Так, с начала 90-х гг. происходило постепенное увеличение доли хозяйств населения в структуре производства ягод с 87 % в 1990г. до 98,8% в 2005 году (Князев, Шейкина, 2006).

Экологические факторы играют огромную роль в устойчивости плодовых насаждений, их продуктивности и качестве урожая (Гудковский,1998).

Для значительной части территории РФ характерны часто повторяющиеся неблагоприятные погодно - климатические условия, которые являются основными причинами снижения устойчивости плодовых и ягодных культур и, в конечном итоге, приводят к большим экономическим потерям (Хаустович, 2006, 2011; Острикова, 2010). Негативное воздействие климатических аномалий I на растения усиливается (Николаев, 1994).

1 Актуальность темы: Одним из основных путей получения стабиль-

| ных урожаев является создание и выделение высокоадаптивных генотипов плодовых и ягодных культур, в том числе и красной смородины, наследующих широкую норму реакции на неблагоприятные факторы внешней среды. Использование таких сортов позволит существенно повысить продуктивность и качество урожая (Кашин, 1997, 2000). В то же время, увеличение производства ягодной продукции основывается не только на селекционных достижениях, но и знании физиолого-биохимических процессов, происходящих с культурой в конкретном регионе.

Поэтому комплексная оценка и отбор сортов и форм красной смородины, адаптированных к изменяющимся местным условиям окружающей среды, являются весьма актуальными.

Цель исследований: изучить компоненты адаптивности сортов и отборных форм красной смородины по комплексу физиолого-биохимических признаков в условиях Северо-Запада Центрально - Черноземного региона.

Задачи исследований:

1. Изучить сроки прохождения цветения и плодоношения отборных форм красной смородины в условиях Северо-Запада ЦЧР.

2. Изучить влияние засухи и высоких температур на анатомо-морфологические и физиолого-биохимические особенности листьев.

3. Выявить особенности водного режима красной смородины в связи с ' засухоустойчивостью, жаростойкостью и зимостойкостью.

4. Изучить устойчивость генеративных почек по компонентам зимостойкости в контролируемых условиях.

5. Оценить урожайность и рентабельность выращивания изучаемых сор-тообразцов красной смородины.

6. Выделить наиболее перспективные сорта и отборные формы, адаптированные к условиям Центрально-Черноземного региона, для селекции и практического использования.

Научная новизна.

Впервые проведена углубленная комплексная оценка устойчивости сор-тообразцов красной смородины к неблагоприятным погодно-климатическим условиям Северо-Запада Центрально - Черноземного региона России.

Изучена мезоструктурная организация листа красной смородины и количественное содержание пигментов в аспекте засухоустойчивости.

Показаны корреляционные связи между пигментами листа и урожайностью, пигментами листа и некоторыми показателями водного режима.

На основе изучения водного режима выделены засухоустойчивые, жаростойкие и зимостойкие сорта и отборные формы.

Методом искусственного промораживания проведена оценка и выделены наиболее устойчивые сортообразцы к низким температурам зимнего периода.

Для дальнейшего использования в селекции по комплексу физиолого-биохимических признаков, подтверждающих высокую адаптивность к абиотическим факторам среды, выделены отборные сеянцы (ОС) 1426-21-80, 44-5-2, элитные сеянцы (ЭЛС) 44-5-10, 44-5-79, 78-2-115, 143-23-25. За комплексную устойчивость к неблагоприятным абиотическим факторам среды предложен для выделения в элиту ОС 44-5-2.

Практическая ценность.

На основе изучения хозяйственно-ценных и адаптивно значимых признаков для использования в производстве и любительском садоводстве выявлены высокоадаптивные к условиям Центрально-Черноземного региона сорта красной смородины: Осиповская, Газель, Белка, Баяна, Ася, Дана, Огонек, Нива, Голландская красная, Селяночка, Дар Орла, 1426-21-80, 44-5-2.

В 2013г. высокоадаптированный, урожайный сорт Ася включен в Государственный Реестр селекционных достижений, допущенных к использованию.

Основные положения, выносимые на защиту.

-Анатомо-морфологические (мезоструктура) и физиолого-биохимические особенности листа (хлорофилл «а», хлорофилл «б», каротинои-ды), как признаки устойчивости к засухе и высоким температурам.

-Зависимость жаростойкости и засухоустойчивости красной смородины от показателей водного режима.

- Воздействие повреждающих факторов периода покоя на показатели водного режима побегов красной смородины.

— Оценка сортов и отборных форм красной смородины по компонентам зимостойкости в контролируемых условиях.

Апробация работы.

Результаты исследований доложены и обсуждены на заседаниях отдела селекции и сортоизучения ягодных культур и Ученого совета ГНУ ВНИИСПК (2010-2013 гг.); на международных научных и научно-практических конференциях: «Принципы улучшения садовых культур» (Москва, 2012); «Актуальные проблемы плодоводства» (с. Кокино, Брянская обл., 2012); «Наследие Н.И. Вавилова в современной науке и практической селекции» (Москва, 2012); «Глин-ковские чтения» (Воронеж, 2013); «Современные сорта и технологии для интенсивных садов» (Орел, 2013); «Плодоводство, семеноводство, интродукция древесных растений» (Красноярск, 2013); «Инновационное развитие садоводства — основа его экономической эффективности» (Москва, 2013); «Проблемы и перспективы исследований растительного мира» (Ялта, 2014).

Публикации результатов исследований.

По теме диссертации опубликовано 17 статей, в том числе 5 в рецензируемых журналах, рекомендуемых ВАК РФ, и 3 в зарубежных изданиях.

Объем и структура диссертации.

Диссертация изложена на 135 страницах машинописного текста, состоит из введения, 7 глав, заключения, рекомендаций селекции и производству. Работа содержит 30 таблиц, 25 рисунков и 15 приложений. Список литературы включает 251 наименований, в том числе 38 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава I. Влияние абиотических факторов среды на физиолого-биохимические показатели смородины. В главе представлен анализ российской и зарубежной научной литературы по вопросу физиолого-биохимических аспектов адаптации смородины к неблагоприятным факторам периодов вегетации и покоя.

Глава II. Место, объекты и методика исследований

Работа выполнена в лаборатории селекции и сортоизучения смородины Всероссийского НИИ селекции плодовых культур Россельхозакадемии в 2010 -2013гг. Опыты проводились на участке первичного сортоизучения красной смородины. Погодные условия периодов вегетации и покоя сильно варьировали по годам. Минимальные значения суммы активных температур приходятся на апрель, «пик» достигается в июле, и резкий спад к сентябрю.

Максимальная температура на фоне низкой влажности воздуха и небольшого количества осадков была в июле 2012г. (+32,2°С, 45%, ГТК=0,40) и 2013г. (31,5°С, 47%, ГТК= 0,68). Минимальное количество осадков, в основном, приходится на май, что усугубляется и повышенной температурой воздуха в данный месяц, особенно в 2012 и 2013гг.: +28,6 и +31,2°С, соответственно. Умеренное увлажнение на фоне высоких температур отмечается в июне, а в 2011г. — в июле. По значениям ГТК наиболее засушливым оказался 2012г., ко-

торый характеризовался самым продолжительным жарким периодом - с мая по август (около четырех месяцев) (таблица 1).

Таблица 1- Гидроте шический коэффициент в годы исследований

месяц 2011 2012 2013

апрель 2,23 2,60 3,13

май 0,42 0,20 0,72

июнь 1,12 0,89 0,72

июль 2,10 0,40 0,68

август 2,31 1,11 0,62

сентябрь 1,00 0,64 5,35

среднее апрель-сентябрь 1,53 0,97 1,87

Зимы 2010/11, 2011/12, 2012/13гг. были достаточно теплыми, среднемесячная температура воздуха самого холодного месяца - января не превышала среднемноголетнего значения (-9,2°С) и составляла: -8,2°С (2011г.), -6,4°С (2012г.) и -8,9°С (2013г.). Небольшие перепады температур зимнего периода не оказали сильного влияния на общее состояние красной смородины: сильного подмерзания почек и древесины в полевых условиях не отмечалось.

В качестве объектов исследования использованы 23 сорта и 21 элитных и отборных форм красной смородины селекции ВНИИСПК различного генетического происхождения. Контролем служил сорт Йонкер ван Тете. Благодаря высокой урожайности, скороплодности, зимостойкости, товарно-потребительским качествам ягод, устойчивости к биотическим факторам среды получил широкое распространение в станах Западной Европы (Польша, Чехия, Венгрия, Югославия) и РФ. Включен в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию по Северо-Западному, Волго-Вятскому и Центрально - Черноземному регионам.

Фенологические наблюдения, оценка урожайности, расчет экономической эффективности проводились в соответствии с «Программой и методикой сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур» (Орел, 1999). Морфо-анатомическую структуру листа изучали по методике А.Т. Мокроносо-ва (1978), содержание хлорофиллов «а», «б» и каротиноидов - спектрофотомет-рическим методом (Гавриленко, 1975).

Степень засухоустойчивости определяли по показателям водного режима лабораторными методами: оводненность листа согласно «Диагностики устойчивости растений к стрессовым воздействиям» (1988), водный дефицит тканей листа и водоудерживающая способность листьев по методике М.Д. Кушниренко (1970), интенсивность транспирации весовым методом, на торзионных весах (Третьяков, 1990); жаростойкость - по потере воды и степени

её восстановления, руководствуясь методическими рекомендациями В.Г. Леонченко и др. (Мичуринск-наукоград, 2007). Количество свободной и связанной воды изучали согласно методике, предложенной Окунцовым -Маринчик (Баславская и др., 1964).

Оценку компонентов зимостойкости проводили после искусственного промораживания в климатической камере «Espec» PSL - 2КРН (Япония) методом, разработанным М.М. Тюриной, Г.А. Гоголевой (1978).

Техника отбора проб почвы проводилась в соответствии с ГОСТом 17.43.01-83. Определение влажности почв проводили высушиванием почвенного образца до постоянного веса (Минеев,1989).

При статистической обработке результатов исследований использовали метод дисперсионного анализа (Доспехов, 1985) и компьютерные программы «Excel» и «Дисперсия 1-2-3».

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Глава III. Особенности прохождения фенологических фаз красной смородины в условиях Северо-Запада ЦЧР. Начало вегетации у красной смородины в условиях Орловской области отмечалось во II декаде апреля (16. ..19.04. 2011-2013гг.) при накоплении суммы активных температур +6,8°С (2011г.), +13,9°С (2012г.) и +6,ГС (2013г.). Начало цветения наступало с 3 по 9 мая при достижении суммы активных температур 96,5...108,4°С и сильно по годам не отличалось. Это незначительное ежегодное варьирование является показателем адаптивности вида к условиям внешней среды (Булыгин, Ярмишко, 2001).

Различия в прохождении фенологических фаз отмечаются на стадии созревания ягод, что связано с сортовыми особенностями. Начало созревания в зависимости от сортообразца отмечается во II декаду июня -1 декаду июля при достижении суммы активных температур 494,1... 555,4°С. Продолжительность периода созревания составляет от 10 (у ранних отборных форм) до 14 дней (у поздних).

Различия в данном периоде позволили разделить изучавшиеся отборные формы красной смородины по срокам созревания:

-ранние: 44-5-30, 11 1-19-81, 44-5-79, 176-39-40, 44-5-2, 261-65-19, 143-23-25;

- средиеранние: 115-43-35, 1432-29-98, 271-58-24, 1518-37-14; -средние: 2003-39-49,44-5-10, 129-21-61;

- поздние: 78-2-100, 518-12-73, 78-2-115, 77-1-47, 164-22-25,1426-21-80, 170830-157.

Глава IV. Влияние засухи и высоких температур на анатомо-морфологические и физиолого-биохимические особенности листьев красной смородины.

4.1. Анатомо - морфологическая структура (мезоструктура) листа.

В ходе исследования влияния неблагоприятных факторов вегетационного периода на фотосинтетический аппарат листа красной смородины выявлено, что лист имеет мезоморфную структуру. Устьица

располагаются на нижней стороне листа редко, неравномерно, на одном уровне с эпидермисом. Эпидермальные клетки довольно крупные, причем, на верхней стороне они крупнее, чем на нижней. Антиклинальные стенки эпидермы извилистые (рисунок 1).

Рисунок 1 - Морфо - анатомическая структура листа красной смородины (поперечный разрез, х40) Изучение толщины листа показало её лабильность в зависимости от генотипов, фазы развития растений и условий вегетационного периода. В годы исследований (2012-2013гг.) наблюдалась общая закономерность увеличения толщины листа с мая по июль у исследуемых сортообразцов. Толщина листа у сортов и отборных форм колебалась в 2012г (наиболее неблагоприятный год) от 2,42 до 3,04 мкм в мае, от 2,49 до 3,61 мкм - в июле; в 2013г. от 2,56 до 3,35мкм — в мае, до 2,41 до 4,10 мкм —в июле, (рисунок 2).

4,5

-I

>

2 5 ■>

1,5 1

0,5 0

I I I I

-Л'4

,¿5

■V

□ май,2012 шоль,2012 «май,2013 «июль, 2013

Рисунок 2- Общая толщина листа красной смородины, май-июль 20122013 гг.

Увеличение толщины листа происходит за счет разрастания мезофилла с возрастом листа (Криворучко,1998) и в связи с температурным режимом (Киселева, 2012)

Было выявлено влияние засушливых условий 2012г. на величину клеток столбчатой и губчатой паренхимы. Отмечается преобладание губчатой паренхимы по сравнению с палисадной (столбчатой) как в мае, так и в июле 20122013 гг. (рисунок 3,4).

1.87

Рисунок 3 - Развитие тканей Рисунок 4 -Развитие тканей

мезофилла листа, май мезофилла листа, июль

(отборная форма 1432-29-98, ><40)^ В наиболее засушливых условиях 2012г. у сортов Йонкер ван Тете. Дана, и отборных форм 1432-29-98, 1518-12-73 отмечается разрастание палисадной паренхимы в сравнении с 2013г. (таблица 2).

сорт, отборная форма 2012 2013

май июль май июль

Ионкер ван Тете 1,52 1,66 1,20 1,26

Дана 1,53 1,73 1,34 1,63

Роза 1,51 1,25 1,50 1,27

1432-29-98 1,10 1,92 1,64 1,87

1518-12-73 1,7 1,93 1,62 1,76

НСР 05 0,16 0,19 0,16 0,22

В засушливые периоды увеличение толщины мезофилла листа происходит за счет увеличения объема воздухоносных полостей (заполненных воздухом, богатым влагой), что обуславливает увеличение вентиляционной поверхности листа (Крохмаль, 2012; Киселева, 2011, 2012).

4.2 Пигментный состав листа. Количественное содержание пигментов (хлорофилл «а» и «б», каротиноиды) является диагностическим признаком, устойчивости к условиям произрастания. В наших исследованиях высокие значения суммы хлорофиллов «а» и «б» на протяжении 2011-2013гг. были у сортов Голландская красная (3,62 мг/г), Нива (3,21 мг/г), отборных форм 1432-29-98 (3,40 мг/г), 1426-21-80 (3,31 мг/г); низкие - Роза (2,45мг/г), 1518-3714 (2,43 мг/г), Йонкер ван Тете (2,30 мг/г). Высокие температуры стимулируют образование каротиноидов в клетке, что является одним из механизмов адаптации к засухе. Высокое содержание каротиноидов отмечалось у Голландской красной (0,66 мг/г), Нивы (0,65 мг/г), 1432-29-98 (0,65 мг/г), 142621-80 (0,63 мг/г), низкое - Йонкера ван Тете (0,48 мг/г), Розы (0,47 мг/г) и 151837-14 (0,49 мг/г). Высокие значения коэффициента отношения суммы хлорофиллов «а» и «б» к каротиноидам отмечены у Голландской красной

(5,42), 1432-29-98 (5,26), 1426-21-80 (5,25), Даны (5,21), что свидетельствует об их высокой степени адаптации к засухе и высоким температурам. Низкие значения были у сорта Йонкер ван Тете (4,72), 1518-37-14 (4,9). Гидротермический режим влияет на урожайность путем воздействия на функциональное состояние растений, это подтверждается высокими и средними корреляциями между физиологическими признаками и урожайностью. У группы сортообразцов: Голландская красная, Нива, Дана, 1426-21-80, 1432-29-98, проявивших устойчивость к высоким температурам по показателям пигментного состава листа, выявлены положительные корреляционные связи между хлорофиллом «а» и хлорофиллом «б» (+0,98), хлорофиллом «б» и каротиноидами (+0,83), суммой хлорофиллов и каротиноидами (+0,84) и пигментами и урожайностью (+0,85). У группы сортообразцов: Роза, Йонкер ван Тете, 1518-37-14 проявивших низкую устойчивость к высоким температурам по показателям пигментного состава листа, выявлены средние положительные корреляции между хлорофиллом «а» и хлорофиллом «б» (+0,62), хлорофиллом «а» и урожайностью (+0,72), суммой хлорофиллов и урожайностью (+0,61) и отрицательные связи между хлорофиллом «б» и каротиноидами (-0,86), суммой хлорофиллов и каротиноидами (-0,59).

Глава V. Физиологические основы адаптации сортов и отборных форм красной смородины к отрицательным факторам вегетационного периода (засухоустойчивость и жаростойкость)

5.1. Оводненностъ и фракционный состав воды в листьях. Оводненность листьев красной смородины изменялась по фазам развития растений. В мае оводненность сортов и отборных форм варьировала в пределах от 57,87 до 67,65%. К моменту созревания ягод (июль) у большинства изучаемых сортообразцов наблюдается снижение оводнености тканей листа, | что объясняется большим расходом воды на формирование завязи (Голяева, Петров, 2007)и возрастом листа (Рубин, Сисакян, 1949; Кушниренко, 1962). Общая оводненность листьев в указанный период колебалась от 57,09 до ! 61,67%. У большинства исследуемых образцов содержание воды было на ; низких отметках(50-60%).

Фракционный состав воды (свободная и связанная вода) определяют степень устойчивости к негативным абиотическим факторам среды. Установлено, что содержание связанной воды в мае колеблется от 19,22 до 43,91%, свободной от 21,35 до 46,40%). Высокие значения содержания связанной воды в сравнении с контролем (35,21%) отмечались у сортов Огонек (43,91%), Голландская красная (37,90%) и ОС 78-2-115 (39,88%), 1426-21-80 (38,82%), 44-5-79 (37,18%), низкие - у сорта Подарок лета (23,48%) и ОС 518- | 12-73 (24,22%), 143-23-25 (24,21%), 129-21-61(16,22%). I

В июле содержание связанной воды увеличилось (24,95 - 42,92%), : свободной уменьшилось (15,37 - 36,01%). В данный период высокие значения

связанной воды в сравнении с контролем (27,19%) были у сортов Валентиновка (38,67%), Дана (37,38%), Селяночка (36,80%), Голландская красная (36,63%), Белка (35,63%) и отборных сеянцев 143-23-25 (42,92%), 1426-21-80 (40,60%), 111-19-81 (40,48%), 261-65-19 (40,06%), 44-5-2 (38,86%), 1 15-43-35 (38,01%), 44-5-30 (37,60), минимальные - у сортов Acopa (23,24%), Роза (24,95%), Вика (25,86%), Подарок лета (26,23%), Мармеладница (26,71%) и сеянца 129-21-61 (28,91%).

Высокий коэффициент соотношения связанной и свободной воды отмечен в июле и колебался от 0,73 до 2,90.

В наиболее неблагоприятном по гидро - термическим условиям 2012г. большинство испытуемых растений сохранили устойчивость к засухе. Высокий коэффициент как в мае, так в июле отмечен у Осиповской, Даны, Орловской звезды и ОС 1426-21-80, 44-5-10, 2003-39-49. Максимальный коэффициент соотношения связанной воды и свободной у большинства испытуемых эастений отмечен в июле, (рисунок 5,6).

4.00 3.ÍO 3.00 2,50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00

и

d* о^ i

Рисунок 5-Коэффициент соотношения связанной и свободной воды у сортов красной смородины, 2012 г.

Рисунок 6-Коэффициент соотношения связанной и свободной воды у отборных форм красной смородины, 2012 г. За 2011-2013гг. высокую адаптивность к засухе (по фракционному составу воды) проявляли сортообразцы Голландская красная, Дана, Белка, Осиповская, 1426-21-80, 44-5-10, 44-5-2, менее устойчивыми были Роза, Подарок лета, Вика, Acopa, 129-21-61, 518-12-73.

Проведенный анализ фракционного состава воды в листьях красной смородины подтверждается полевыми наблюдениями: у сортов и отборных форм с высоким содержанием связанной воды в засушливые периоды кусты более мощные с хорошо развитым листовым аппаратом, и, как следует, более урожайные (сорта Голландская красная, Дана, Осиповская, Белка, сеянцы 1426-21-80, 44-5-2).

5.2. Водоудерживающая способность и водный дефицит листьев. На основе лабораторного метода завядания проводилась оценка водоудерживающей способности листьев красной смородины. Наибольшая потеря была в 2012 году, меньше - в 2013г. (рисунок 7,8), что, возможно, объясняется нарушением защитных свойств мембран клеток листьев, связанным с продолжительным воздействием засушливого периода 2012 года.

В 2012-2013гг. большая часть сортов и отборных форм характеризуется средними значениями водного дефицита. Низкий водный дефицит отмечен у сорта Орловчанка (6,80 и 9,89%) и сеянцев 78-2-115 (8,05 и 9,67%), 164-22-25 ( 8.47 и 9,71%).

45

Рисунок 7- Потеря воды листьями сортов красной смородины после 4-х часового завядания, 3-я декада мая 2012-2013гг.

Рисунок 8- Потеря воды листьями отборных сеянцев красной смородины, после 4-х часового завядания, 3-я декада мая 2012-2013гг.

В целом, по показателям водного дефицита и водоудерживающей способности листьев сорта и отборные формы характеризуются средними и высокими показателями устойчивости к засухе.

5.3. Интенсивность транспирации листьев. Выявлены различия сортообразцов красной смородины по интенсивности транспирации, как по фенофазам развития растений, так и по годам исследования. Высокие значения интенсивности транспирации в мае в сравнении с контролем (134,25 мг/м2/час) были у сортов Вика (180,54 мг/м2/час), Нива (171,57 мг/м2/час), Газель (168,10 мг/м2/час), Мармеладница (161,66 мг/м2/час), Ася (149,96 мг/м2/час) и ЭЛС 176-39-40 (187,50 мг/м2/час), 115-43-35 (177,78 мг/м2/час), 129-21-61 (169,01 мг/м2/час), 111-19-81 (160,95 мг/м2/час). Отмечается снижение интенсивности транспирации с мая по июль у всех сортообразцов красной смородины. Высокие значения транспирации в июле отмечены у сортов Йонкер ван Тете (к) (120,78 мг/м2/час), Мармеладница (117,26 мг/м2/час), Дана (111,91 мг/м2/час) и отборных сеянцев 111-19-81 (137,50 мг/м2/час), 44-5-79 (132,75 мг/м2/час), 115-43-35 (122,72 мг/м2/час), 176-39-40 (121,50 мг/м2/час), 44-5-10(120,63 мг/м2/час).

По результатам изучения интенсивности транспирации в засушливых условиях 2012г. (среднее май-июль) образцы красной смородины условно разделены на 2 группы:

1 - низкий уровень интенсивности транспирации (растения экономят воду) - Вика (98,25 мг/м2/час), Орловчанка (94,18 мг/м2/час), Белка (93,68 мг/м2/час), Йонкер ван Тете (90,20 мг/м2/час), Голландская красная (89,42 мг/м2/час), Нива (89,31 мг/м2/час), Ася (87,57 мг/м2/час), Роза (79,66 мг/м2/час), 176-39-40 (104,99 мг/м2/час), 2003-39-49 (94,97 мг/м2/час), 143-23-25 (72,45 мг/м2/час), 518-12-73 (59,19 мг/м2/час),

2 - высокий уровень интенсивности транспирации(уровень засухи 2012г.не является критическим) - Мармеладница (145,18 мг/м2/час), Дана (125,87 мг/м2/час), 44-5-79 (187,47 мг/м2/час), 111-19-81 (153,49 мг/м2/час), 1426-21-80 (121,57 мг/м2/час), 1518-37-14 (131,22 мг/м2/час), 115-43-25 (128,56 мг/м2/час), 44-5-30 (160,75 мг/м2/час), 1432-29-98 (112,49 мг/м2/час), 1708-30-157(119,18 мг/м2/час).

Растения двух групп являются засухоустойчивыми, за счет разных механизмов приспособления к негативным факторам среды.

5.4. Жаростойкость. Изучение влияние высоких температур, при моделировании условий температурного стресса (+50°С), на показатели потери воды и степень её восстановления показало, что в начале июня большинство изученных сортов и отборных форм красной смородины проявляло средний уровень жаростойкости. Средняя потеря воды листом (2012-2013 гг.) составляла 28,76% при высокой степени её восстановления - 82,25%. К июлю у основной массы сортообразцов потеря воды увеличилась до 34,39%, степень её восстановления сохранялась высокой - 95,59%. Выявлено влияние неблагоприятных условий вегетационного периода 2012г. на показатели

жаростойкости: в июне в среднем потеря воды увеличивалась (31,00%), а степень её восстановления уменьшалась (69,23%),в сравнении с 2013г.

Средними показателями жаростойкости характеризовались сорта Голландская красная, Орловчанка, Белка, отборные формы 44-5-10, 44-5-30, 44-5-2.

Глава VI. Адаптивность сортов и отборных форм красной смородины к неблагоприятным факторам периода покоя

б. 1. Изучение зимостойкости в контролируемых условиях. В ходе исследования установлено, что вегетативные почки и ткани (кора, древесина, камбий, ПМЗ, ЦОЦ) красной смородины повреждались незначительно, наибольшие повреждения отмечались у генеративных органов.

Оценка результатов искусственного промораживания в середине декабря при -25 °С показала, что степень подмерзания генеративных почек и тканей незначительная. Все изучаемые образцы обладают высокой устойчивостью генеративных почек к раннезимним морозам (I компонент).

В январе после промораживания при температуре -40°С (II компонент) высокой морозостойкостью генеративных почек обладали сортообразцы Ионкер ван Тете (к), Огонек, 1518-37-14, у них отмечена степень повреждения до 2,0 баллов. Большинство сортообразцов обладают средней устойчивостью генеративных почек - степень подмерзания от 2,2 до 3,0 баллов. Наибольшие повреждения (от 3,0 до 3,4 баллов) отмечены у сорта Селяночка и ОС 518-1273,78-2-115,77-1-47.

Моделирование мороза -25°С в период оттепели в феврале (III компонент) показало снижение уровня устойчивости генеративных почек изучавшихся сортообразцов. Способность сохранять высокую морозостойкость генеративных почек после 3-х дневной искусственной оттепели +2°С и последующего снижения температуры до -25°С не выявлена ни у одного сортообразца. Среднее подмерзание от 2,2 до 3-х баллов было у сортов Голландская красная, Йонкер ван Тете (к), ОС 44-5-30, 1518-37-14, 44-5-2, 17639-40, 271-58-24. Большинство образцов имели повреждения генеративных почек от 3,0 до 5,0 баллов.

Воздействие температуры -30°С после оттепели и повторной закалки в марте (IV компонент) вызвало существенное повреждение генеративных почек сортов и отборных форм красной смородины. Способность восстанавливать морозостойкость после 3-х дневной искусственной оттепели +2°С и повторной закалки отмечена у сорта Голландская красная и отборных форм 44-5-2, 271-5824 (подмерзание 2,0 балла). Среднее повреждение генеративных почек (до 2,5 балла) выявлено у сортов Йонкер ван Тете (к) и Селяночка. Большая часть изучаемых сортообразцов характеризовалась сильными повреждениями генеративных почек, от 3,0 до 4,0 баллов. Повреждение генеративных почек на 4,0 балла после повторной закалки имели ОС 77-1-47, 78-2-100, 261-65-19. Вегетативные почки и ткани при этом сохранились здоровыми.

6.2. Оводненностъ и водоудерживающая способность побегов. Содержание воды в однолетних побегах является косвенным показателем устойчивости к отрицательным температурам. В среднем по годам оводнен-I ность побегов сортообразцов в декабре колебалась от 48,45 до 55,28%. Наблюдается снижение содержания воды в однолетних побегах у всех изученных образцов красной смородины к январю (45,49 ... 53,72%). В марте большинство сортов и отборных форм сохраняло свою устойчивость к ранне-весенним морозам, содержание воды у них снижалось или оставалось на уровне январе (рисунок 9,10).

56 54

Рисунок 9-Оводненность побегов сортов красной смородины

(2010-2013гг.)

■ декабрь и январь о март

Рисунок 10- Оводненность побегов отборных сеянцев красной смородины (2010-2013гг.)

Водоудерживающая способность большей части сортов красной смородины была средней и колебалась от 41,00 до 44,51%. Достоверно высокое зна-

чение данного показателя в сравнении с контролем было у сорта Голландская красная (44,51%).

Высокие значения водоудерживающей способности побегов на фоне низкой оводненности в марте имели сорта Голландская красная и Устина, что обеспечивает им высокий уровень устойчивости к весенним морозам.

6.3. Фракционный состав воды в побегах. Важное значение имеет содержание связанной и свободной воды в однолетних побегах в зимний период. В декабре содержание связанной воды в побегах красной смородины было значительно меньше, чем свободной, и колебалось от 9,39 до 26,24%, | свободной - от 22,84 до 40,75%. Достоверно высокий коэффициент соотношения связанной и свободной воды в сравнении с контролем (0,29) был у сортов Натали - 0,68, Устина, Дар Орла — 0,60, Орловчанка, Щедрая - 0,59, Подарок лета, Селяночка, Ася - 0,58; ОС 44-5-79 - 1,14; 44-5-2 - 1,02, 111-19-81 - 0,95, 143-23-25 - 0,76, 44-5-30 - 0,74, 77-1-47 и 271-58-24 - 0,58. К январю отмечается повышение связанной воды в сравнении с декабрем у всех образцов красной смородины. Коэффициент соотношения связанной и свободной воды в данный период был максимальный (1,03 ... 1,29). Это свидетельствует о повышении зимостойкости смородины к указанному месяцу. К марту отмечается резкое повышение количества свободной воды в сравнении со связанной и уменьшение коэффициента соотношения связанной воды и свободной, что свидетельствует о снижении устойчивости к низким температурам ! в данный период (рисунок 11). Достоверно высокие значения коэффициента в | сравнении с контролем (0,30) были у сортов Роза (0,71), Голландская красная (0,65), и отборных сеянцев (ОС) 1426-21-80 (1,03), 115-43-35 (0,76), 44-5-30 (0,68), 143-23-25 (0,67), 271-58-24 (0,64), 1518-37-14 (0,63), 44-5-2 (0,55).

!------------------............... 1.1.1 _____________ ,УГ. ■ ........_

{.............................. ______ ' • ------- ........

171.5 1»-!

' __

о.-о ^—»4.0.4-

-...........................-..... 0.50

декабрь январь ■-2011-2012 -2012-2013 март

Рисунок 11- Изменение коэффициента соотношения связанной воды и

свободной побегов сортов и отборных форм (среднее, 2011 -201 Згг) В среднем за 2010-2013 гг. высоким содержанием связанной воды и водоудерживающей способностью побегов характеризовались сорта Голландская красная, Роза, что свидетельствует об их высокой устойчивости к низким температурам.

Глава VIL Оценка урожайности и экономической эффективности красной смородины.

Урожайность красной смородины зависит от целого ряда показателей: сортообразца, уровня применяемой агротехники, погодных условий (Шитт, 1958; Новиков, 1968; Родюкова, 2005). Урожайность находится в зависимости от погодных условий как текущего, так и предыдущего года, когда закладывались и формировались генеративные почки

Аномально жаркое лето 2010 года не способствовало нормальной закладке цветковых почек, при этом сильно ослабив общее состояние растений красной смородины. В результате чего, урожайность большинства исследуемых сортов и отборных форм в 2011 году была средней (от 4,20 до 9,80т/га) и низкой (от 1,45 до 2,80 т/га). Высокую урожайность (от 10 до 17,5 т/га) проявили сорта Селяночка, Ася, Белка, Дар Орла, Баяна, Осиповская, Нива, Газель, Подарок лета, Голландская красная и отборные формы 44-5-2, 1426-2180, 143-23-25 и 1432-29-98 (таблица 3).

Таблица 3- Урожайность сортов и отборных форм красной смородины,

(в пересчете на га)

т/га т/га

о 3 2011 2012 2013 среднее g I О VO 2011 2012 2013 среднее

Селяночка 17,50 14,00 12,81 13,41 Голландская красная 10,50 13,01 14,50 13,75

Ася 16,10 15,23 15,37 15,57 Роза 7,00 5,25 7,11 8,40

Белка 15,75 17,50 15,17 16,34 Огонек 4,90 9,80 10.50 14,42

Дар Орла 14,00 17,50 7,11 12,31 44-5-2 15,60 14,00 17,53 15,71

Баяна 12,60 15,40 15,86 15,63 1426-21-80 16,80 11,20 13,82 13,94

Осипов- 11,90 20,80 19,60 17,43 143-23-25 11,20 15,75 15,96 14,30

ская

Подарок 11,90 14,00 8,05 11,03 271-58-24 6,30 9,10 9,97 8,46

лета

Нива 11,20 16,80 11,69 14,25 518-12-73 4,90 7,00 8,66 6,85

Дана 10,50 14,00 16,80 15,40 77-1-47 4,20 7,00 9,10 6,77

Газель 10,50 21,00 12,48 16,74 Ионкер ван Тетс(к) 11,80 5,60 5,20 7,53

Вика 8,40 7,00 11,97 9,49 НСРоз 7,22

Гидротермические условия вегетационного периода 2011 года были благоприятными для закладки генеративных почек, поэтому урожайность большинства сортообразцов в 2012г. была выше, чем в предыдущем. Отдельные сорта красной смородины Вика, Роза, Йонкер ван Тетс(к) и отборная форма 518-12-73, сильно ослабленные жарой 2010 года и неблагоприятными условиями мая 2012 года, дали низкую урожайность.

Погодные условия июня 2012 года (оптимальное количество осадков, температура) способствовали нормальной закладке генеративных почек ранних и средних сортов и отборных сеянцев. Однако, засуха июля 2012года неблагоприятно отразилась на формировании урожая 2013 года у сортообразцов с поздними сроками созревания (Дар Орла, Огонек, Подарок лета, 518-12-73). Высокую урожайность (от 11,00 до 17,53 т/га) в 2013 году дали сорта Селяночка, Ася, Осиповская, Белка, Баяна, Нива, Газель, Дана, Голландская красная, Вика, ОС 44-5-2, 1426-21-80, 143-23-25

За годы изучения (2011-2013гг.) стабильно высокую урожайность (от 10 до 18,20 т/га) проявили сорта Ася, Селяночка, Белка, Баяна, Нива, Газель, Дана, Голландская красная, Осиповская и ОС 44-5-2, 143-23-25, 1426-21-80. Низкопродуктивными был сорт Роза (6,18 т/га) и отборные формы - 518-12-73 (6,85 т/га) и 77-1-47 (6,77 т/га).

Решающ™ показателем эффективности производства является уровень его доходности (Скрипников, 1999). Основными составляющими экономической эффективности являются урожайность, производственные затраты. Расчет экономической эффективности произведен с учетом урожайности, полученной при механизированной уборке и цен 2012г. Сравнительный анализ экономической эффективности красной смородины показал, что основная часть сортов и отборных форм имеет достаточно высокий уровень рентабельности и превосходят контрольный сорт Йонкер ван Тете. Высокую рентабельность (более 100%) имели сорта: Осиповская, Газель, Белка, Баяна, Ася, Дана, Огонек, Нива, Голландская красная, Селяночка, Дар Орла и ОС 44-5-2, 143-23-25, 1426-21-80. Данные сортообразцы облают средней и высокой степенью засухоустойчивости, жаростойкости и зимостойкости. Минимальный уровень рентабельности, в сравнении с контролем — у сорта Роза (6,6%), ЭЛС 518-12-73 (18,2%), 77-1-47 (16,8%) (таблица 4).

Таблица 4-Экономическая эффективность возделывания красной

смородины (2011-2013гг.)

Сорт, отборная форма урожай-жай-ность, т/га стоимость урожая с 1 га, тыс. руб. производственные затраты, 1 га, тыс. руб. чистый доход, тыс. руб. рентабельность, %

1 2 3 4 5 6

Осиповская 12,2 448,3 149,1 299,2 200,6

Газель 11,7 430,6 149,1 282,0 188,7

Белка 11,4 420,3 149,1 271,2 181,8

Баяна 10,9 402,0 149,1 253,0 169,6

Ася 10,9 401,0 149,1 251,6 168,7

Дана 10,8 396,1 149,1 247,0 165,6

Нива 10,0 366,5 149,1 217,4 145,8

Голландская красная 9,6 354,0 149,1 204,6 137,2

Таблица 4 продолжение

I 2 3 4 5 6

Селяночка 9,4 345,0 149,1 196,0 131.3

Дар Орла 8,6 316,6 149,1 167,5 112,3

Подарок лета 7,7 283,7 149,1 134,6 90,3

Вика 6,6 244,1 149,1 94,9 63,7

Огонек 5,8 216,0 149,1 66,9 44,8

Роза 4.3 159,0 149,1 9,8 6,6

44-5-2 11,0 404,1 149,1 254,9 170,0

143-23-25 10,0 368,0 149,1 218,7 146,7

1426-21-80 9,8 358,6 149,1 209,5 140,4

271-58-24 5,9 217,6 149,1 68,5 45,9

518-12-73 4.8 176,2 149,1 27,0 18,2

77-1-47 4,7 174,1 149,1 25,0 16,8

Ионкер ван Тете (к) 5,27 193,7 149,1 44,5 29,8

Заключение

1. На основании комплексной оценки физиолого-биохимических признаков (мезоструктура листа, пигментный аппарат, водный режим) определены адаптационные возможности, определяющие устойчивость красной смородины к абиотическим стресс-факторам среды Центрально-Черноземного региона.

2. Анализ влияния неблагоприятных факторов вегетационного периода на фотосинтетический аппарат листа позволил выявить генотипические различия устойчивости смородины к засушливым условиям и высокой температуре. В условиях гипертермии разрастание тканей губчатой паренхимы, как проявление защитного механизма, выявлено у сорта Дана и ОС 1432-29-98. Косвенным показателем устойчивости к засухе и высокой температуре является коэффициент соотношения суммы хлорофиллов и каротиноидов, высокие его значения были у сортов Голландская красная, Дана, ОС 1426-21-80, ЭЛС 143229-98.

Установлены высокие и средние положительные и отрицательные корреляционные связи между пигментами листа, пигментами и урожайностью, пигментами и некоторыми показателями водного режима.

3. Выявлены физиологические особенности адаптации сортов и отборных форм к засушливым условиям вегетационного периода. Содержание связанной воды, водоудерживающая способность листьев, низкий водный дефицит и интенсивность транспирации определяют устойчивость красной смородины к засухе.

На основе показателей водного режима высоким уровнем засухоустойчивости обладают сорта Голландская красная, Дана, Орловчанка, Белка, Осиповская, ОС 1426-21-80, 44-5-2, ЭЛС 78-2-115.

4. Адаптивность красной смородины к действию максимально высоких температур определяется сортовыми особенностями и фазой вегетации растений. В лабораторных условиях большинство изученных сортообразцов проявили низкую устойчивостью к действию температуры +50°С, наибольшая потеря воды отмечается в июле. Средней жаростойкостью обладают сорта Орловчанка, Белка, ЭЛС 44-5-10, 44-5-30.

5. Анализ действия повреждающих факторов зимнего периода позволил выявить особенности адаптации сортов и отборных форм. Высокие показатели связанной воды и водоудерживающей способности побегов, как защитных механизмов к действию низких отрицательных температур, выявлены у сортов Голландская красная, Роза и отборных форм 44-5-2, 1426-21-80, 143-23-25, 27158-24, 44-5-30.

6. По результатам искусственного промораживания выявлено снижение устойчивости генеративных почек во время оттепелей в середине зимы и к возвратным морозам после оттепелей. Высокую зимостойкость цветковых почек проявили сорта Голландская красная, Селяночка и ОС 44-5-2, 271-58-24.

7. Комплексной устойчивостью к негативным факторам периодов покоя и вегетации по изученным физиолого-биохнмическим показателям (пигментный аппарат листа, показатели водного режима) обладают сорта Голландская красная, Дана и ОС 1426-21-80, 44-5-2.

8. За годы исследований в условиях ЦЧР не наблюдалось значительных отклонений в прохождении фенологических фаз изученных отборных форм от средних для культуры. Выделены отборные сеянцы с ранними, средними и поздними сроками созревания.

9. Высокоурожайными и рентабельными в условиях ЦЧР являются сорта Ася, Селяночка, Белка, Баяна, Нива, Газель, Дана, Голландская красная, Осиповская, ЭЛС 143-23-25, 1432-29-98, ОС 1426-21-80, 44-5-2.

РЕКОМЕНДАЦИИ

ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ

1. Для комплексной диагностики адаптивности растений красной смородины к условиям внешней среды использовать показатели морфо -анатомической структуры, пигментного аппарата и водного режима листа.

2. В селекции на адаптивность рекомендовать источники:

•зимостойкости - сорт Голландская красная, ОС 1426-21-80,

271-58-24, 44-5-2 и ЭЛС 143-23-25, 44-5-30;

♦засухоустойчивости - сорта Голландская красная, Дана, Орловчанка, Белка, Осиповская, Огонек, ОС 1426-21-80, ЭЛС 44-5-10, 44-5-79 и 78-2-115;

•жаростойкости - сорта Орловчанка, Белка, ЭЛС 44-5-10, 44-5-30;

•комплексной устойчивости к негативным факторам внешней среды - сорта Голландская красная, Дана, ОС 1426-21-80, 44-5-2

•раннеспелости - сорта Ася, Нива, ЭЛС 44-5-30 , 44-5-79, 143-23-25, ОС

44-5-2;

•позднеспелости — сорта Мармеладница, Валентиновка, Селяночка, Осиповская, Орловская звезда, Огонек, Орловчанка, Подарок лета, Баяна, Дар Орла, Голландская красная, Дана, ОС 1426-21-80.

4. Рекомендовать в элиту и рассматривать как претендента в сорта отборную форму 44-5-2, характеризующуюся высоким уровнем адаптивности к абиотическим факторам среды (приложение 13).

ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА

1. По комплексу хозяйственно-ценных признаков и адаптивно-значимых признаков для промышленного испытания и любительского садоводства использовать адаптированные к абиотическим факторам сорта красной смородины: Белка, Огонек, Селяночка, Дар Орла, Подарок лета;

2. Для повышения рентабельности производства красной смородины в ЦЧР для закладки промышленных плантаций использовать высокоурожайные, адаптированные к неблагоприятным факторам среды, сорта Осиповская, Газель, Баяна, Ася, Дана, Нива.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1.Панфилова, О.В. К вопросу засухоустойчивости смородины красной [Электронный ресурс] / О.В. Панфилова // Современное садоводство - Contemporary horticulture [http//www.vniispk. ru /news / zhurnal /article, php?id=ll] — 2011. —№1, —C. 1-7.

2.Панфилова, О.В. Влияние засухоустойчивости на показатели водного режима смородины красной / О.В. Панфилова, О.Д. Голяева // Плодоводство н ягодоводство России: сб. науч. работ ГНУ ВСТИСП Россельхо-закадемии. - Москва, 2012 - Т. XXXI. - Ч. 2. - С. 119 - 126.

З.Ожерельева, З.Е. Изучение зимостойкости смородины красной методом искусственного промораживания / З.Е. Ожерельева, О.В. Панфилова, О.Д. Голяева // Плодоводство и ягодоводство России: сб. науч. работ ГНУ ВСТИСП Россельхозакадемни. - Москва, 2012.- Т. XXXIV. - Ч. 2. - С. 82-88.

4.Голяева, О.Д. Реакция генотипов смородины красной на стрессовые факторы вегетационного периода / О.Д. Голяева, О. В. Панфилова // Плодоводство н ягодоводство России: Сб. науч. работ ГНУ ВСТИСП Рос-сельхозакадемий. — Москва, 2012. — Т. XXXII. — 4.1. — С. 82-87.

5.Панфилова, О.В. Особенности пигментного аппарата и анатомической структуры листьев смородины красной (Ribes rubrum L.), обусловленные засухоустойчивостью / О.В. Панфилова, О.Д. Голяева // Сортовивчення та охорона прав на сорти рослин: науково-практичний журнал. -2012,-№2(16).- С. 23-25.

6.Панфилова, О.В. Влияние засухоустойчивости на интенсивность транспирации и содержание свободной и связанной воды в листьях смородины красной / О.В. Панфилова, О.Д. Голяева // Селекция, генетика и сортовая агротехника плодовых культур: сб. науч. статей. - Орел: ВНИИСПК, 2012 - С. 116120.

7.Панфилова, О.В. Оценка устойчивости генотипов смородины красной к экстремально высоким температурам вегетационного периода / О.В. Панфилова, 3-Е. Ожерельева, О.Д. Голяева // Современные сорта и технологии для интенсивных садов: материалы науч. - практ. конф. (15-18 июля 2013г., Орел). -Орел: ВНИИСПК, 2013.-С. 171-173.

8.Голяева, О.Д. Скрининг генетической коллекции смородины красной ВНИИСПК по устойчивости к мучнистой росе / О.Д. Голяева, О.В. Панфилова // Плодоводство и ягодоводство России: сб. науч. работ ГНУ ВСТИСП Россельхозакадемии. - Москва, 2013.- Т. XXXVI. - 4.1. - С. 101105.

9.Панфилова, О.В. Оценка устойчивости смородины красной к абиотическим факторам зимне - весеннего периода / О.В. Панфилова, О.Д. Голяева // Селекция, генетика и сортовая агротехника плодовых культур: сб. науч. статей. -Орел: ВНИИСПК, 2013.-С. 111-117.

Ю.Панфилова, О.В. Изучение фотосинтетического аппарата листьев смородины красной в связи с засухоустойчивостью / О.В. Панфилова, О.Д. Голяева // Глинковские чтения: материалы междун. науч.-практ. конф. (22-24 апреля 2013г., Воронеж). - Воронеж: ФГБОУ Воронеж ГАУ, 2013. - 4.II - С. 8286.

П.Панфилова, О.В. Влияние абиотических факторов вегетационного периода на пигментный аппарат и анатомо-морфологическую структуру листьев смородины красной / О.В. Панфилова, О.Д. Голяева // Плодоводство, семеноводство, интродукция древесных растений: материалы XVI Междун. конф-Красноярск: СибГТУ, 2013. - С. 129-132.

12.Панфилова, О.В. Влияние засухоустойчивости на физиолого-биохимические показатели листьев смородины красной [Электронный ресурс] / О.В, Панфилова, О.Д. Голяева // Современное садоводство - Contemporary horticulture [http//www.vniispk. ru /news / zhurnal /article, php?id=13], - 2013. -№4 — C. 1-8.

13.Голяева, О.Д. Оценка отборных форм смородины красной селекции ВНИИСПК по устойчивости к мучнистой росе / О.Д. Голяева, О.В. Панфилова // Современное садоводство - Contemporary horticulture [http//www.vniispk.ru/news/zhurnal/article,php?id=l 1] -2013 - №1,- С. 1-7.

14.Panfilova, O.V. Valutazione della resistenza e bacche di calore colture nella regione centrale delle terre nere della Russia [электронный ресурс] / O.V. Panfilova, N.I. Bogomolova, O.D. Goljaeva, Z.E. Ozherel'eva // Italian science Re-

view [http: // www.Ias-Journal.org / archives/ Desember-2013] - 2013. - ISSUE 9, December 2013. - P. 86-89.

15.Голяева, О.Д. Адаптивные сорта красной смородины селекции ВНИИСПК / О.Д. Голяева, О.В. Панфилова // Плодоводство и ягодоводство России: сб. науч. работ ГНУ ВСТИСП Россельхозакадемии. - Москва, 2014. - Т. XXXVIII. - 4.1. - С. 96-100.

16.Панфилова, О.В. Сравнительная оценка адаптивного потенциала генотипов смородины красной (RIBES RUBRUM L.) к абиотическим факторам вегетационного периода / О.В. Панфилова, З.Е. Ожерельева, О.Д. Голяева // Сортовивчення та охорона прав на сорти рослин: науково-практичний журнал.-2014.-№1(22)-С. 24-27.

17.Панфнлова, О.В. Влияние абиотических факторов летнего периода ЦЧР на фотосинтетический аппарат смородины красной (Ribes rubrum L.) / O.B. Панфилова, О.Д. Голяева // Проблемы и перспективы исследований растительного мира: материалы Междун. науч.-практ. конф. молодых ученых (13-16 мая 2014.,г. Ялта).-Ялта, 2014,-С. 235.

Подписано в печать 29.05.2014 г. Формат 60x90/16. Бумага офсетная. Гарнитура Тайме. Усл. печ. л. 1,0. Заказ 58. Тираж 110 экз.

Отпечатано в издательстве Орел ГАУ, 2014, Орел, бульвар Победы, 19

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Панфилова, Ольга Витальевна, Орел

Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт селекции плодовых культур

на правах рукописи

04201459454

Панфилова Ольга Витальевна

ОЦЕНКА АДАПТИВНОСТИ КРАСНОЙ СМОРОДИНЫ К АБИОТИЧЕСКИМ ФАКТОРАМ СЕВЕРО-ЗАПАДА ЦЕНТРАЛЬНО-ЧЕРНОЗЕМНОГО РЕГИОНА

06.01.05- селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: кандидат с. - х. наук О.Д. Голяева

0рел-2014

Содержание.

Введение............................................................................................3

Глава I. Влияние абиотических факторов среды на физиолого-биохимические показатели смородины...............................................................................8

1.1. Адаптация к действию засухи и аномально высоким температурам...............8

1.2. Адаптация к неблагоприятным факторам периода покоя.......... ................15

ГЛАВА II. Место, объекты и методика исследований......................................21

ГЛАВА III. Особенности прохождения фенологических фаз красной смородины в

условиях ЦЧР........................................................................................30

ГЛАВА IV. Влияние засухи и высоких температур на анатомо-морфологические и физиолого - биохимические особенности листьев красной смородины............34

4.1. Анатомо-морфологическая структура (мезоструктура) листа.........................34

4.2. Пигментный состав листа..................................................................38

ГЛАВА V. Физиологические основы адаптации сортов и отборных форм красной смородины к отрицательным факторам вегетационного периода (засухоустойчивость и жаростойкость)...................................................44

5.1. Оводненность и фракционный состав воды в листьях..............................44

5.2. Водоудерживающая способность и водный дефицит листьев....................55

5.3. Интенсивность транспирации листьев.................................................60

5.4. Жаростойкость...............................................................................66

ГЛАВА VI. Адаптивность сортов и отборных форм красной смородины к

неблагоприятным факторам периода покоя.............................................70

6.1 Изучение зимостойкости в контролируемых условиях..............................70

6.2. Оводненность и водоудерживающая способность побегов.........................73

6.3. Фракционный состав воды в побегах..................................................77

ГЛАВА VII. Оценка урожайности и экономической эффективности красной

смородины......................................................................................84

Заключение.........................................................................................91

Рекомендации для селекции и производства..............................................93

Литература.........................................................................................95

Приложение......................................................................................125

2

Введение

Красная смородина является одной из ценных ягодных культур. Высокая урожайность, зимостойкость, пищевые свойства, широкий набор витаминов сделали её популярной культурой в садоводстве (Ильин, 1995; Баянова, 1995; Родюкова, 2005, 2008; Тохтарь, 2011). Важной особенностью ягод красной смородины является сохранение витаминных и целебных свойств в продуктах переработки (Макаркина, 2010).

Смородина - скороплодная культура: начинает плодоносить на 2 год, а промышленный урожай можно получить уже на 3 год после посадки (Пету-хова, 1981; Володина, 1983).

По состоянию на 2013 г. в России под ягодными культурами занято 128,1 тыс. га площадей (Российский государственный ежедневник, 2013). Причем большая часть приходится не на промышленные насаждения, а на любительское - дачное и приусадебное садоводство. Так, с начала 90-х гг. происходило постепенное увеличение доли хозяйств населения в структуре производства ягод с 87 % в 1990г. до 98,8% в 2005 году (Князев, Шейкина, 2006).

Экологические факторы играют огромную роль в устойчивости плодовых насаждений, их продуктивности и качества урожая (Гудковский,1998).

Для значительной части территории РФ характерны часто повторяющиеся неблагоприятные погодно - климатические условия, которые являются основными причинами снижения устойчивости плодовых и ягодных культур и, в конечном итоге, приводят к большим экономическим потерям (Хаусто-вич, 2006, 2011; Острикова, 2010). Негативное воздействие климатических аномалий на растения усиливается (Николаев, 1994).

Актуальность исследований. Одним из основных путей получения стабильных урожаев является создание и оценка высокоадаптивных генотипов плодовых и ягодных культур, в том числе и красной смородины, наследующих широкую норму реакции на неблагоприятные факторы внешней среды. Использование таких сортов позволит существенно повысить продук-

тивность и качество урожая (Кашин, 1997, 2000). В то же время, увеличение производства ягодной продукции основывается не только на селекционных достижениях, но и знании физиолого-биохимических процессов, происходящих с культурой в конкретном регионе.

Поэтому комплексная оценка и отбор сортов и форм красной смородины, адаптированных к изменяющимся местным условиям окружающей среды, являются весьма актуальными.

Цель исследований: изучить компоненты адаптивности сортов и отборных форм красной смородины по комплексу физиолого-биохимических признаков в условиях Северо-Запада Центрально - Черноземного региона.

Задачи исследований:

1. Изучить сроки прохождения цветения и плодоношения отборных форм красной смородины в условиях Северо-Запада ЦЧР.

2. Изучить влияние засухи и высоких температур на анатомо-морфологические и физиолого-биохимические особенности листьев.

3. Выявить особенности водного режима красной смородины в связи с засухоустойчивостью, жаростойкостью и зимостойкостью.

4. Изучить устойчивость генеративных почек по компонентам зимостойкости в контролируемых условиях.

5. Оценить урожайность и рентабельность выращивания изучаемых сортообразцов красной смородины.

6. Выделить наиболее перспективные сорта и отборные формы, адаптированные к условиям Центрально-Черноземного региона, для селекции и практического использования.

Научная новизна. Впервые проведена углубленная комплексная оценка адаптивности сортообразцов красной смородины к неблагоприятным погодно-климатическим условиям Северо-Запада Центрально - Черноземного региона России.

Изучена мезоструктурная организация листа красной смородины и количественное содержание пигментов в аспекте засухоустойчивости.

Показаны корреляционные связи между пигментами листа и урожайностью, пигментами листа и некоторыми показателями водного режима.

На основе изучения водного режима выделены засухоустойчивые, жаростойкие и зимостойкие сорта и отборные формы.

Методом искусственного промораживания проведена оценка и выделены наиболее устойчивые сортообразцы к низким температурам зимнего периода.

Для дальнейшего использования в селекции по комплексу физиолого-биохимических признаков, подтверждающих высокую адаптивность к абиотическим факторам среды, выделены отборные сеянцы (ОС) 1426-21-80, 445-2, элитные сеянцы (ЭЛС) 44-5-10, 44-5-79, 78-2-115, 143-23-25. За комплексную устойчивость к неблагоприятным абиотическим факторам среды предложен для выделения в элиту ОС 44-5-2.

Практическая ценность.

На основе изучения хозяйственно-ценных признаков для использования в производстве и любительском садоводстве выделены высокоадаптивные к условиям Центрально-Черноземного региона сорта красной смородины: Осиповская, Газель, Белка, Баяна, Ася, Дана, Огонек, Нива, Голландская красная, Селяночка, Дар Орла.

В 2013г. высокоадаптированный, урожайный сорт Ася включен в Государственный Реестр селекционных достижений, допущенных к использованию (приложение 14).

Основные положения, выносимые на защиту.

-Анатомо-морфологические (мезоструктура) и физиолого-биохимические особенности листа (хлорофилл «а», хлорофилл «б», кароти-ноиды), как признаки устойчивости к засухе и высоким температурам. - Зависимости жаростойкости и засухоустойчивости красной смородины от показателей водного режима.

- Воздействие повреждающих факторов периода покоя на показатели водного режима побегов красной смородины.

- Оценка сортов и отборных форм красной смородины по компонентам зимостойкости в контролируемых условиях.

Апробация работы.

Результаты исследований доложены и обсуждены на заседаниях Ученого совета и отдела селекции и сортоизучения ягодных культур ГНУ ВНИ-ИСПК (2010-2013гг.); на международных научных и научно-практических конференциях: «Принципы улучшения садовых культур» (Москва, 2012); «Актуальные проблемы плодоводства» (с. Кокино, Брянская обл., 2012); «Наследие Н.И. Вавилова в современной науке и практической селекции» (Москва, 2012); «Глинковские чтения» (Воронеж, 2013); «Современные сорта и технологии для интенсивных садов» (Орел, 2013); «Плодоводство, семеноводство, интродукция древесных растений» (Красноярск, 2013); «Инновационное развитие садоводства - основа его экономической эффективности» (Москва, 2013); «Проблемы и перспективы исследований растительного мира» (Ялта, 2014).

Вклад автора в получение научных результатов.

Совместно с руководителем разработана программа научных исследований и проведен подбор объектов исследования. Самостоятельно подобраны необходимые методики и проанализированы литературные источники. Проведены все лабораторные и полевые исследования, с занесением данных в лабораторные и полевые журналы, самостоятельно проведен анализ и математическая обработка экспериментальных данных, на основе которых сделаны выводы и рекомендации. Результаты исследований в форме докладов доложены на отчетных сессиях института и научных конференциях.

Публикации результатов исследований.

По теме диссертации опубликовано 17 статей, в том числе 5 в рецензируемых журналах, рекомендуемых ВАК РФ и 3 в зарубежных изданиях.

Объем и структура диссертации.

Диссертация изложена на 135 страницах машинописного текста, состоит из введения, 7 глав, заключения, рекомендаций селекции и производству. Работа содержит 31 таблицу, 25 рисунков и 15 приложений. Список литературы включает 251 наименований, в том числе 39 на иностранных языках.

ГЛАВА I. Влияние абиотических факторов среды на физнолого-биохимические показатели смородины

1.1.Адаптация к действию засухи и аномально высоким

температурам

Под засухоустойчивостью понимают способность растений переносить засушливые условия. W. Larcher (1973а) определяет засухоустойчивость как суммарное выражение способности выносить засуху и возможности избегать её. Разные сельскохозяйственные культуры защищаются от засухи по-разному: смородина имеет высокую водоудерживающую способность клеток и повышенный осмотический потенциал при засухе; груша - глубоко залегающую корневую систему, интенсивную транспирацию, пониженный водный потенциал клеток при засухе; у персика высокая водоудерживающая способность клеток (Глебова, Мандрыкина, 1984; Ильин, 1995; Семенова, Бжецева, 2003; Кузнецов, Дмитриева, 2005). Наиболее чувствителен к изменениям окружающей среды - лист, он имеет характерное для данного вида и сорта плодовой культуры строение (Streitberg, 1975). В работах Е. Janczewskii (1907); Р.Н. Корешевой (1970); Т.В. Арсеньевой (1990, 1992), Т.А. Резановой (2010), Н.Г. Пацуковой (2010), Л.А. Тохтарь (2011) изучено анатомическое строение листьев смородины, описано строение устьичного аппарата и проводящей системы смородины американской и красной, из которых следует, что красная смородина относится к группе мезофитов. Показано, что устьица формируются на нижней стороне листа редко и неравномерно, на уровне с эпидермисом. Имеются сортовые и видовые различия в размере и числе устьиц на 1мм площади листьев, в длине замыкающих клеток и их форме. Величина устьиц и степень их разомкнутости зависят от температуры и влажности воздуха. Так, в период засухи степень разомкнутости устьиц резко снижается.

Группа ученых изучала влияние освещения на структуру листа яблони. Так, I.EJackson, A. Beakbane (1969) установили, что толщина листа тесно коррелирует с той интенсивностью света, при которой он растет на дереве.

Сходную зависимость наблюдал Р.П. Кудрявец (1987) в Научно-исследовательском зональном институте садоводства Нечерноземной полосы. Кроме того, было установлено, что выход световых кривых фотосинтеза на плато светового насыщения наблюдается также при тех интенсивностях освещения, при которых формировалась структура листа (Физиология плодовых растений, 1983). В литературе подобных исследований по ягодным культурам мы не обнаружили.

Е. Libbert (1973) при изучении плодовых культур отмечал, что высокие температуры повреждают ассимиляционный аппарат, причем сорта обладают разной теплостойкостью. Часто наблюдающиеся летом в полуденное время высокие температуры приводят к торможению ассимиляционных процессов.

В условиях Тамбовской, Орловской, Пермской областей проводилась оценка фотосинтетической деятельности генотипов черной смородины Т.В. Жидехиной (1995, 2010, 2013а); С.Д. Князевым, Е.И. Чекалиным, А.Ю. Андриановой (2012) и на красной смородине О.С. Родюковой (2000), Л.А. Филатовой, Т.Д. Пачиной (2007). Были установлены количественные различия по показателям ЧПФ, интенсивности фотосинтеза в зависимости от условий произрастания, морфологических и генетических особенностей смородины. Т.В. Жидехиной (2013в) указывалось, что в процессе эволюции многие виды смородины черной приобрели высокие потенциалы фотосинтетической продуктивности и, по большей части, в реальных условиях среды эти потенциалы не используются полно.

В Пермском крае учеными Т.Д. Пачиной и Л.А. Филатовой (2007) установлено, что максимально накапливали углерод в 1 декаде июня сорта смородины красной Ранняя сладкая и отборные формы №56-16 и №10. Малое накопление углерода было у Версальской белой, Голландской розовой и Натали. К 3-ей декаде июня интенсивность фотосинтеза и накопление зеленых пигментов у красной смородины снижается. Натали и формы №10 и №56-16 являются генотипами с высоким содержанием пигментов.

Влияние засухи на пигментный аппарат листа изучалось большей ча-

9

стью на плодовых деревьях, на ягодниках таких исследований в литературе мы не обнаружили.

В опытах Г.В. Шишкану на яблони (1961, 1962), Н.С. Кисилевой на груше (2009а, 2009в), A.M. Кожевниковой, О.Г. Белоус (2012), A.M. Кожевниковой (2013) на фундуке показано, что в результате воздействия высоких температур и снижения влажности почвы концентрация хлорофилла падает. Также было отмечено, что устойчивость сорта определяется содержанием каротиноидов. Выделены генотипы груши с высокой адаптацией к засухе и максимальными значениями количественного соотношения суммы хлоро-филлов и каротиноидов.

Рядом ученых показано влияние засухи на показатели водоудержи-вающей способности и водного дефицита листьев красной смородины. В условиях Адыгеи Н.Р. Бжецевой (2002), Л.Г. Семеновой, Н.Р. Бжецевой (2003) установлено, что повышение водоудерживающей способности листьев в экстремальных условиях водообеспечения позволяет устойчивым растениям смородины регулировать водообмен. Высокие значения водоудерживающей способности на фоне низкой оводненности (61-67%) отмечались у сортов Ионкер ван Тете, Голландская белая, Английская белая. В условиях Молдавии П.П. Семенченко (1968) на черной смородине также наблюдал снижение потери воды в засушливый период, в сравнении с влажным. Автор объясняет это возрастанием количества связанной воды и осмотического давления клеточного сока и расценивает как приспособление к засухе. В условиях Тамбовской области И.В. Зацепиной (2010) выделены сорта красной смородины, проявляющие разную устойчивость к засухе. В группу с высокой степенью засухоустойчивости были отнесены Белка, Нива, Acopa, Осиповская, у которых водный дефицит составил 12,0-16,2%), а водоудерживающая способность - 80,0-86,0%. В группу со средними показателями были отнесены сорта Вика, Мармеладница, значения водоудерживающей способности которых находились в пределах 74,0-79,7%, водного дефицита - 16,2-16,9%). В условиях Орловской области О.Д. Голяевой и A.B. Петровым (2007) лабораторным метою

i

i

дом завядания была проведена оценка устойчивости сортов смородины красной к засушливым условиям региона. По потере воды в процессе завядания (до 10%) большая часть сортов вошла в группу устойчивых, а по возрастанию водного дефицита (20-30%) - среднеустойчивых к засухе. К засухоустойчивым отнесены генотипы Коралл, Альфа, Голландская красная и Йонкер ван Тете. Наименьшую засухоустойчивость проявили сорта Красная Виксне, Валентиновка, Роза, Дана, повышение водного дефицита у которых составило 35,20-38,43%). В исследованиях Т.С. Коробковой, С.М. Сабарайкиной, В.Н. Сорокопудова (2008) проведена оценка устойчивости к засухе видов и интродуцированных сортов смородины красной в Якутии. Высокая устойчивость отмечена у интродуцированных видов Ribes atropurpureum (1 балл) и у Ribes glabellum (0,9 балла), низкая засухоустойчивость - у местных видов красной смородины Ribes palczewskii и Ribes triste (до 2 баллов). В работах A.B. Зарицкого, А.Г.Саяпиной (2012) н�