Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Теория и методы управления онтогенезом и продуктивностью зерновых культур в регулируемых условиях

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Автореферат диссертации по теме "Теория и методы управления онтогенезом и продуктивностью зерновых культур в регулируемых условиях"

■Л» г* -1 '1 'г"- 0 1 ^ "

МОСКОВСКАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи АСТАЩЕНКО Александр Моисеевич

УДК 633.25 : 581.14 : 525.2 : 631.527

ТЕОРИЯ И МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ ОНТОГЕНЕЗОМ И ПРОДУКТИВНОСТЬЮ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР В РЕГУЛИРУЕМЫХ УСЛОВИЯХ

Специальность 06.01.09 — растениеводство

Диссертация на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук в форме научного доклада

МОСКВА 1992

Работа выполнена в лаборатории физиологии растений и искусственного климата Научно-исследовательского института сельского хозяйства центральных районов Нечерноземной зоны РФ (НПО «Подмосковье») в 1970—1992 гг.

Официальные оппоненты:

1. Доктор сельскохозяйственных наук, профессор, академик РАСХН И. С. Шатилов.

2. Доктор сельскохозяйственных наук, профессор Н. И. Глуховцева.

3. Доктор биологических наук, профессор Н. Т. Ниловская.

Ведущая организация — Агрофизический НИИ.

Защита состоится « /У » декабря 1992 года в « /У» часов на заседании специализированного совета Д-120.35.04 Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева. . /

Автореферат разослан . . 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета — кандидат сельскохозяйственных-^ наук ^-"{/С^

Р. Р. Усманов

Адрес спецсовета: 127550, Ыосква И-Ь50, ул. Тши

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ там. Ускоренное создание новых сортов сельскохозяйственных культур возможно только путем интенсификация селекционного пропесса при условии круглогодичной эксплуатации сооружений и оборудования регулируемой среды (РС) с:широким.использованием биогенноинжеперных и биотохнологических штодов, Дляресэ-ния этой проблемы необходимы глубокие теоретические и экспериментальные разработки, поз-волявдие значительно снизить затрата энергии и ресурсов, использовать естественные факторы внешней среды в управлении онтогенезом и продуктивностью растений »

К настоящему времени накоплен обгартй экспериментальный. .. материал по вцрадивания зерновых, зернобобовйх, Гфушпшх». технических и др,культур в РО, па базе которой выведен ряд высокоцро-дуктивных сортов. Однако в большинства селекцентров теплицы и. . . оранжереи з весенне-осоннай период продолжительное время на иополь-т "зуются из-за огромных энергозатрат и.работи о растениями. порепосят-ся в поле. В зимнее время значительное количество энергии раожо« .. дуется па обогрев сооружений РС. Именно поэтов- необходимо. нгЗти:

энергосберегающие пути ликвидации сезонности в селекционной пряк-» . тике. ■ -■ • •--■-

При длительном использовании корвеобатаеиш:. субстратов з.них накапливается значительное количество корневых. остатков» .зрбдвпх • веществ и фитопатогенов, что' приводи .а дродууивкосЕЗ.

растений, (Ермаков, 1990). Для устранения, зхого явдешш.тообуотея разработка экологически чистых приемов восстановления субстратов , для поддержания высокого уровня их плодородия. .. , .,;........•

Выращивание сельскохозяйственных культур в РС основывается, по сути дела, на моделировании естественнкх фототермопарноднчос-

«нас условий по фазан роста и развития растений. Водущшл из наз-я&шшс факторов является фотопзриод, наследуемый растениями как эталон времени, регулирующий их штаболизм в соответствии с астрономическими -часами Земли (Гунар, 1953). Разработка фундаментальных основ'коэволюции системы "растение - внешняя среда" является базой создания энергосберегающих методов управления онтогенезом и продуктивностью растений в РС. Такой методологический подход к обсуждаемой проблеме является актуальным и имеет важное научное и народнохозяйственное значение.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССВДОВДЩЙ. Цодьв работы явилось развитие системного подхода к познанию закономерностей взаимодействия растения с аотрометрической ритмикой Земли, выявление роли "астрономических часов" в онтогецезе растений и их продуктивности, а также разработка концепции и методов- управления онтогенезом и продуктивностью растений в РС. . .

Для выполнения указанной иели необходиш решить следующие задачи: ,

- разработать и реализовать в селекционной, практике комплексную систему фототермичеокого обеспечения РС, превосходящую по энергосбережению существувдие селекциодные комплексы (СК);

- разработать терыоинвппионннз псдоекакб Кмюры круглогодичного использования длл испытания и отбора селекционного.материала по признакам фотопериодизма в энергоёмкости;

- разработать экологически чистую систему восстановления кор-нао^гаемого субстрата в грунтовых теплицах (ГГ) СК, исключающую химическое, физическое обеззараживание шш его замену;

- изучить реакцию раотений озимых культур в яровазационцый период на воздействие положительных и отрицательных температур воздуха в суточном цикле, выяснить возможность использования оеен-

ншс и зимне-весенних внешних факторов для яровизации п выращивания их в естественных условиях. Разработать безрассаднув энерго-я ресурсосберегающую технологию выращивания двух поколений озимых культур в год;

- изучить реакции яровых зерновых и зернобобовых культур па отрицательные температуры воздуха при посева в зимне-весенний период в естественных условиях на провокационном фоне положительных температур в корнеобитаемои слое. Разработать метод сопрвяенкой. разнонаправленной.селекции яровых а озимых форм аэ одной гибридной комбинации;

- изучить роль фотопериода в формировании устойчивости озимых культур к условиям перезимовка. Разработать метод массовой оценки и отбора растений па зимоустойчивоеть д глубину относительного покоя.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА И ЗАЩИЩАЕМА 'ПОДШИБИ. Впервые предложена системная эволюционная астрофпзиологнческая точка зрения па зависимость онтогенетической ритмика растений от астрометрии Зонда я . экспериментально доказана возможность/использования этой овязя в адаптивпом растенгеводствэ и селекции.

Экспериментально подтверждена эволюционная санергическая. .. связь между убывавдим осенним.фотопериодом а устойчивость!) разгоняй озимых культур к последущим отрнцательша. теыпературеы. Предложен метод массовой диагностики озимых культур к неблагоприятные условиям перезимовки.

Экспериментальным путем выявлена идентичная с озтгыма растениями адаптивная способность яровых зерновых а зернобобовых культур к низким отрицательным температурам в начальные этапа онтогенеза, что позволяет высевать их в зимнее время в естественных условиях на специальном поло с половатольной температурой в сро-

де корнеобитання (ПРТФ) в получать потомство на 20-40 дней рельсе, чем при обычном весеннем посеве.

Впервые в сД науке разработана концепция циклической онтогенетической ритмики зимупцих растений в зависимости от годичного орбитального.движения Бе ил и, защищенная авторский свддетельст-вом на изобретение. На основе этой теории и экспериментальных данных разработаны безрассадная гнерго- и ресурсосберегающая технология выращивания двух поколений в год озимых культур, способ сопряженной разнонаправленной селекция яровых а озимых форм па одной гибридной популяции и способ выращивания травянистых дву- и многолетних лекарственных растений в однолетнем цикле. Вс< названные разработки защищены авторскими свидетельствами на изобретения, широко используется в селекционной практике Ыосковскоп селэкцентра я НПО "ВЖРН.

Обоснована и реализована система с вето- и темцературообоспе-чения РС. Создана многоцелевая универсальная осветительная установка "Агрикола" для оватопрозрачаых и светонепроницаемых сооружений РС, обеспечивающая повышение уровня ОН и продуктивности растений в 2...3 раза при равной с аналогами удельиой потребляемой мощностью. Установка используется практически во всех селек-центрах Содружества, многих учреждениях я сельскохозяйственных предприятиях. С 1288 г.. в СПО "Дтт" ведется серийное производство её под шифром К0П2-18 х 2000 "Агрикола".

На базе СК широко эксплуатируются светонепроницаемые терыо-йнерционныа подземные фотопвриодическпэ камера круглогодичдого Кспользования, предложенные впервые для исследования селекционно' го материала по типу экологического испытания.

. Многолетняя, эксплуатация СК подтвердила, что выращивание., сельскохозяйственных культур в грунтовых теплицах (ГГ) подчиняет

ся законам классической агрономии. Это дает возможность объединения интенсивных селекции и растениеводства на базе СК в единую систему, превращая его в агротехническую а экологическую модель , адаптивного растениеводства а пироков поле для научно-обоснованного прогнозирования а предвидения возможных экологических ситуаций а последействий в полевых условиях os предлагаемых новых технологий и агроприемов.

КООРДИНАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ. Диссертационная работа выполнена.. в соответствии с координационными планами НИР Мансельхоза СССР. В 1980...1985 гг исследования проводились по НТЗ Ыянсельхвза СССР и ВАСХВИЯ 0.СХ.57, номер госрегистрации 01825044768, в 1986... .. 1990 гг - но Государственному НТЗ 0.51.01.04.03.Т., номер госроч» гясарапин 0I8S0IS0I527. ГоловяоЗ оргапасзцгой по обола-зэдеяпла являлся ASI, а руководителей разделов в ШО "Подмосковье" - автор дашой работы. . -. . ..

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы, диссертация вдедоташшзса на. .. ксвдувародвом (Новосибирск, 1968), воссротпах (Одесса,, 1972« !íocit-ва, 1978, 1982, 1986«, Кпеипэв, 1931„ Киев,-1937,, Кразнодср, .1937» 1990, Рига, 1937» Кпровакан, 1988, Ищюк, IS90), рзспубаазаясhhzl и зональных (Саратов, IS3I, Ленинград, 1235, 1983,. IS39„. Носнгз -Немчиновка» 1938„ 1991 а др.) съездах, сзнгозяуках, гояферзвдаях, семинарах, заседаниях, гоорданационпнх соведзяеях.н з.До........

ПУБЛИКАЦИИ. Основню материалы дессергацяа опубяззаЕанн.з.. 33 печатных работах а в официальных опноашяк а 5 евгорсага seа-детельствам на изобретения.

- 6 -

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектом исследования являлись рецепционныа системы "генотип - астрономические часы", "галоши - среда обитания", взаимодействие которых выражается в изменении ритмики а энергетики организма. Результаты этих исследований воплотились в новых технических решениях, приемах и методах управления онтогенезом и продуктивностью растений. ■

Изучалась коллекций сортов яровых и озимых зерновых и зерно бобовш: культур различного.еколого-географического происхождения я исходные формы этих культур, полученные на ранних этапах селек ции традиционными и биогенноинхо верными катодами (25,31). Про вер» ка разработанной концепции как общебиологической закономерноета осуществлялась на таких травянистых дву- и многолетниках.как на-трствякп шерстистая, валериана лекарственная, ромашка далматская В др» представителях лекарственных розоточных растений (37) Работа выполнялась в течение 1970-1992 гг в Научно-исследовательском институте сельского хозяйства центральных районов Не-чериояемной зоны РСФСР (НПО "Подмосковье").

£ полевых опытах растения выращивались но общепринятой агротехнике для хозяйств центральных районов Нечерноземной зоны (Са-ранив, 1975). в РС - по разработанной нами технологии .(20,28).'

Вегетационные и доделышо опиты использовалась при изучении устойчивости растении к отрицательным температурам (I), температурных границ яровизационного процесса (15,32), влияния физиологически активных:соединений на морозо- и зиыоустойЧявость озимых культур (2,5,6,9,10), возможности использования в селекции и физиологии светонепроницаемых подземных сооружений (13,20), фотопериодической оценке селекционного материала (22), разработке но-

вых осветительных устройств (14,19,20,26), ответной реакции растений на воздействие световых а температурных факторов различного уровня напряженности (12,15,20,29). Абсолютным контролем эффективности предлагаемых в РС приемов, способов, методов, устройств, технологий являлась продуктивность селекционного материала, культивируемого параллельно в' полевых условиях. С целью сопоставимости получаемых результатов растительный субстрат ПРТФ, ГТ а кон- . трольного опытного поля был идентичен.

Агротехническая и экологическая модель интенсивного растениеводства разрабатывалась в ГГ. Её обязательными компонентами были: плодосмен , сидеральный пар, органические а минеральные удобрения, известкование, правентпвная защита растений от вредителей и болезней, система машин по обработав вдчвн.

Технология выращивания двух поколений озимых вультур в год разрабатывалась с помощью специально.для этого усвоенного в естественных условиях ПРГФ (15,17,20,21,34). Это яе поле использовалось при разработке методики сопряженной разнонаправленной . селекция яровых я озимых форм из одной гибридной комбинаций (29, 35), в изучения роли убывавшего йотопораода з формированая шзро-зо- и зимоустойчивое та растений (27), в вцращиванипзсрггозых,, зернобобовых культур при сверхраннем земнэм посеве, в разработке, метода массово^ оценка и отбора растений озимых культур на зимоус-тойчивость (7,^27), методики ускоренного размножения оркганаядаи: гекотлпов зерновых дультур (33), получения семенной продукции травянистых многолетних растений в однолетней цикле.(37) а др0 ..

Яровизация семян5 проростков и растений озимых культур.проводилась по общепринятой и разработанной нагла методике £34) „

Морозоустойчивость сортов озимых культур определялась ао методике Тунарова и Бородиной (1929).

Источником оптического излучения (СИ) в грунтовых и боксовш теплицах, светонепроницаемых подземных камерах служили в первые годы работы лампы ДЕЛФ-400, а с 1980 г - ДРИ 2000-6, которые использовались в осветительных устройствах К0П2 "Светотрон" (Муд-рак и др., 1982), Фотос-4 (Швецов, 1983) и "Агрикола" (14,18,19, 26). Исследовалось влияние на растения статического (12...20 час) географического и дискретного фотопериодов. Облученность растений в зависимости от задач эксперимента составляла от 100 до 250 вт/кв»м ФАР (1^льков, 1980). Температурные режимы и влажность воздуха поддерживались в заданных пределах по фазам развития растений (24,28).

Экспериментальные данные обрабатывались статистически (Пло-хинский, 1970; Доспехов, 1985).

Работа была начата в лаборатории физиологии растений (руковс дитедь М.ИгРыбакова), затем развернута в руководимой нами лаборатории фивиологии растений и искусственного климата. £ ней прилиш ли участие сотрудники лаборатории: Т.С.Астащенко, В.А.Стрекалова, Е.П.Леоновач, А.В.Мурашкин, Н.Н.Бакалина, технический персонал. Им я выражаю глубокую признательность.

В производственно« завершении работ участвовали сотрудники Московского селекцентра, многочисленных НИИ и сельскохозяйствен!!! предприятий.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ОСНОВА ИНТЕНСИВНОГО РАСТЕНИЕВОДСТВА И. СЕЛЕКЦИИ

Главным лимитирующим фактором сооруже!шй РС независимо от географической широты расположения, является уровень Ш. В условиях Москвы (55 °2с/) облученность растеши! в топлнцах под проокт-

нымя облучателями ОТ-400 при удельной потребляемой мощности 300 Вт/м2 составляла в среднем 40-Ь0 Вт/м2 ФАР. В такой экстремальной энергетической среде вести речь об интенсивной селекции бессмысленно, т.к. полевые растения зерновых и зернобобовых культур урожайнее выращенных в теплицах на 50-70?. Естественно, продуктивность растений, культивируемых в РС при низком ОИ,можно частично поднять путем адекватного снижения температуры (15). Однако в этом случае продолжительность онтогенеза вступит в непримиримые противоречия с. ускорением селекционного процесса, т.е. с числом генераций в сезон.

Наша лаборатория разработала многоцелевую универсальную установку "Агрикола", заменив ею к 1985 г все имеющиеся облучатели а установки. Подробная техническая характеристика и эффективность . устройства детально отражена в раде публикаций (14,18, 19). В.Мосг? ковском селекцентре установка "Агрикола" эксплуатируется-в различных,разработанных нами модификациях: стационарные со статический, плл динамичеоким (широтным) фотопернодом, скаиирущзе, • с загоняемой геометриой отраканцой поверхности, высотой подвеса, различиям количеством л. качеством источников." Иа основании этих разработок уяо к 198? г она широко использовалась.в селекционной практике ря-. да НИУ ("Элита Цоволяыз", ВНШЗХ, БСП1, ШО по э/<5обовым культурам, Институт'патологии и. генетики СО АН СССР, БелНИИЗ, ИОГзв, НИИСХ ЦЧН, НПО "Еелогорка", ЕШ и др.) и подсобных хозяйствах Белоярской АЭС и 4-го Главного управления Минздрава СССР.

Проектная система температурообеспеченая современных СК далека от совершенства, энергоёмка, неоправданно дорога, экологически. . вредна, подготовлена без учета региональных климатических особенностей. Анализ сезонных метеорологических данных показывает, что от 53-й сироты и выше регулирование температуры в сооруяанаях СК возможно за счет наружной температуры воздуха. Для гарантирован-

ного ведения селекционного процесса и научных исследований в Нос«-новском селекцентре наш разработана и введена в действие комбинированная система регулирования температуры в СК, предназначенных для эксплуатации в высоких широтах, которая обеспечивает автоматическое поддержание заданных температурных режимов.с августа по апрель как в низком, так и в высоком диапазоне (20),

Введение в практику разработанной системы свато- и температ} рообеспечения позволило освободить от эксплуатации практически все технологическое оборудование подземного этаяа и использовать его площади для дополнительного устройства специализированных ха-ыор. Эффективность проделанной работы выражается в таком интегральном показателе как потребляемое количество' энергии, которое составляет 1,2-1,5 млн.квт.час в год,что в 4 раза меньше, чем пр< ду смотра но проектом. При этом продуктивность 'растений не уступает полевой, а выращивание всех селектируемых культур стало возмог аым при едином фототершмескоы, трофическом и фотопериодическом решше (24,28).

/

Для расширения объемов научно-исследовательских и селекцкоН' них программ, ликвидации сезонности и проработки модели будущих специализированных замкнутых систем жизнеобеспечения при высоком уровне ресурсо- и энергосбережения, в Московском селекцентре широко используется термоанерщпнние камеры, устроенные в подземнси этажа СК на площадях,' занимаемых ранее технологическим оборудова нием. Экспериментальная работа, проведенная за годы исследований на культурах озимой и яровой пшеницы,, ячменя, овса, озимой ржи, гороха, вики, люпина, клевера, овсяницы, наперстянки, валерианы, маклеи, катарантуса, календулы, ромашки, смородины, земляники и т.д. показала высокую эффективность и возможность круглогодичног использования таких подземных сооружений, а продуктивность расте

Таблица I

Сравнительная продуктивность сортов яровой пшеницы, выращенных в условиях подземных сооружений'И-поля (1987 г)

Сорт

Высота :Продук-

расте- :тивная

HHfl¿ :кустис-

см :тость, шт

Семян с расте- :Масса :Продолжя-. ния: :Ю00 :тельность

-:семян; :ошгогено-

шт. : г : г :за, дн.

Московская 35

Люба

Энита

Лютесценс 53

Ankrn Verri - 1 Wellington Fronter ein Sonett N nbn У

II о л

II7±I,0 124+1,1 111+0,6 117+0,7. 109+0,9 87+1,0 79+0,9 102+1,7 123+1,2 II5¿I,2

3,0+0,3 2,8¿0,2 3,2+0,3 2,9+0,2 3,1*0,2 3,0+0,2 3,6*0,2 3,6+0,3 3,0*0,2 3,0+0,2

88+8,8 100+9,1 140+14,6 89+5,1 115+7,9 117*10,7 102+7,7 125+10,3 79*5 ;6 102*7,3

4,2*0,4 4,5+0,4 5,9+0,6 4,0*0,2 4,4+0,3 4,5+0,4 3,6*0,2 3-,9+0i4 3,1*0,2 3,7*0,2

108 III 106 110 109 III 108

Подземные сооружения

Московская 35 Люба Энита • Лютесценс 53 Лпкга Verri - 1 Wellington Fronter ;ela Sonett TI- mba

87*1,3 107*1,4 92*0,8 90+1,3 s 93+0,9 66*~I,0 61+1,2 . 73+0,5 95*1,1 102+1,6

3,3+0,2 2,7*0,1 2,9*0,1 3,2*0,1 3,1*0,1 3,1*0,2 4,3±0,4 3,9*0,1 4,5+0,3 3,3+0,2

102*5,3

109*9,'2

129*5,1

125+4,9

146+8,7

144*8,8

173+14,0

184*10,4

I54±I2,5

139+8,9

4,4*0,2 4,1+0,3 4,9*0,2 5,4±0,3 5,1*0,3 5,540,3 6,9+0,5 5,8*0,3 6,7*0,5 4,9+0,3

48*0,9 46+1,3 42+0,8 45+1,2 39*1,6 38+1,1 37+1,5 зу-д 113 39*1,2 103 37*0,8 110

43*0,8 93 38+0,8 98 38*0,4 103 43±0,8 93 35+0,6 103 38*0,6 100 40*1,0 103 3í¿p,2 101 43¿0,7 98 36*0,5 99

кий, выращенных-в впх.отноцительпо выше, чем в теплицах и пе уступает полевым растение (табл.1).

Обязательной, неотъемлемой частью индустриальной селекции зерновых и зернобобовых культур, физиологически и генетических исследовании в Московском селекиептре является поле с регулируе-моЗ в период морозов и заморозков температурой в среде корнеоби-

е

танки <21). С помощью ПРТФ удалось снять проблему получения двух поколений -озимых культур в год и. разработать безрассадную анерго-щ ресурсосберегающую технологию их выралдавания (28,34). Широкие возможности открыло это поле в сопряженной разнонаправленной се* лекции яровых и озимых форм из одной гибридной комбинации (29, 26), в размножении и гибридизации не только озимых, но и яровых верновых и зернобобовых культур (21,24), в получении семяя многолетних растений в однолетнем цикла (37), ускоренном размножении оригинальных генотипов зерновых культур (33) и т,д.

Таким образом, выполненные разработки позволили заложить основу для реализации концепции, создания и усовершенствования системы управления онтогенезом и продуктивностью растений, преврг титъ (трудоемкую научно-исследовательскую и селекционную работу в индустриальную»

АГРОТЕХНИЧЕСКАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАСТЕНИЕВОДСТВА

-Кульмеированав растений в. теплицах ведется на интенсивной основ® и в егачве быстро накапливаются патогенные микроорганизмы Е вредители.. По общепринятой агротехнике и проекту растительный , груч« Необходимо заменять, обеззараживать физическим (пропарива-вио) жди химическим путем. Но тогда почва из живой биологической ■бреда, превращаемся в субстрат с полной потерей имунных функций. Чтобы избежать этого,бала предложена система возделывания культу] . базирующаяся на строгом соблюдении законов классической агрономии (28). В результате за 12 лет эксплуатации СК растительный грунт теплиц ни разу не заменяли, не пропаривали и не обеззараживали, при этом поражаемость посевов нематодами и корневыми

гнилями падала, а продуктивность посевов неуклонно возрастала. Следовательно, построенные СК, оснащенные современными технологическими орудиям и оборудованием, компьютерной техникой, могут стать агротехнической и экологической моделью адаптивного растениеводства, где можно в течение года отработать 3-х...4-х летнюю полевую ситуацию и получить, как в нашем случае, двадцатипятилетнюю информацию за 12 лет. Здесь, развивая мысль Н.И.Вавилова (1987), требуется объединение сил инженеров, программистов -математиков, физиологов, агрономов, фитопатологов, почвоведов, экологов, микробиологов и а.д. Их совместные усилия позволят превратить селекцию и растениеводство (полеводство) в единую систему, что даст, в свою очередь,возможность научнйбоснованного прогнозирования и предвидения возможных экологических последствий а ситуаций в полевых условиях в ответ на человеческое вмэпательство.

ТЕОРИЯ И МЕТОДЫ ЛИШЕНИЯ ОНТОШЕЗШ И ПРОДУКТИВНОСТЬЮ РАСТЕНИЙ В РЕГУЛИРУЕМЫХ УСЛОВИЯХ

Вследствие постоянного склонения земной оси, составлявшего 23°26//, в каздои полушарии наблодается два равноденствия а два . 'солнцестояния о максимальной и минимальной длиной дня. Это я является механизмом изменения направления светового дня, фотопериода, энергетика и чередования времен года, т.е. фогопериод является с одной стороны "астрономическими часами"» а с другой - регулятором баланса солнечной энергии на Земле. При этом малый энергетический уровень и малая полуденная высота светила в северных широтах зса-пенсируется большей продолжительностью дня. В низких широтах наблюдается обратная зависимость. Отсвда следует, что энергетический уровень географической шроты прямо пропорционален высоте

Солнца над горизонтом и обратно пропорционален фотопериоду. Поскольку ас троне трическая ритмика Земли повторяется тысячелетиями, то напрашивается вывод о наследовании организмами, населяющими ей, "эталона" времени (Бюншнг, 1961) и энергии. При этом, . "пусковым механизмом" и регулятором изменения сезонных ритмов и метаболических процессов в растениях является не только и не столько собственно фотопериод, сколько направление изменения длины дня. Это наглядно иллюстрируется нашими экспериментальными данными, полученными при изучении роли фотопериода в изменении морозоустойчивости растений (22,27). Мц исключали в опыте о озимой пшеницей 2-ю фазу закаливания (Туманов, 1940) в осенний период с помощью функционирующего ПРТФ таким образом, чтобы температура в среде корнеобитания не опускалась ниже +2°, Если растения наследуют эволюционный фактор времени (1^нар, 1961), то, по ,нашим представлениям, в качестве, приспособительной.реакции н будущим неблагоприятным условиям зимы у них должна повыситься морозоустойчивость на фоне естественного'убывающего фотопориода без сопутствия небольших отрицательных температур, т.е. при приближении к перигелию опытные растения должны ввдерживать морозы ниже уровня первой фазы закаливания. Опыты подтвердили эту гипотезу (табл.2). Выполненная экспериментальная работа показывает, что в процессе эволюции живые организмы выработали на астрометрически изменяемые условия систему полигенного генетического контроля физиологических функций ( Мага!ш1 , 1982)..Именно потому, что за убывающим фотопериодом следует снижение температуры и, наоборот, и потому, что этот процесс циклически повторяется тысячелетиями с астрономической точностью,.биологические часы "цомши" эту эволюционную связь (IVдар, 1953, Бюншщг,1961, Экие, 1962) и соответствующими перестройками физиологических

// -Л-'/// V

......i

I i Vi

Географические широты - 91 -

Таблица 2

Роль убывающего осеннего фотопериода в формировании морозоустойчивости сортов озимой пшеницы на ПРТФ (.% выживших растений) ;

С о р т.. Температуры промораживания.по.датам. (°С)."

6 декабря 1986 г 15 декабря 1986 г

-15° : -17° -19° -21°

Ульяновка 92,3±4,3 73,4+7,1 84,415,9 51,218,0

Альбидум 114 100 66,7+7,5 80,016,4- 46,718,0

Омская озимая 73,3±7,1 80,0^6,4 73,317;1 40,017,8

Стенде 77,1^6,7 63,6+7,7 69,4±7,4 21,3^6,9

Мироновская 808 8о;сьб;4 26,7±7,1 33;317,5 13,215,7

Заря 80,016,4 66,7^7,5 50,018,0 13,315,7

Московская 35 80;0^5,4 40,017,1 60,0±7,8 о-

Московская 21 73,3±7;1 60,0±7;8 46,718,0 6.7±4,1

Чернозёвка 153 15,6^5,9- 14,8±5,7 8,314,3 0

•Безоо?ай £ 13,31±5,7 13,3±5,4 6,7*4,1 0

•Хазар 0 ..... о... . 0 ... .0.".......:

■ЙосШ-Кул'ьская I 0 0 0 0

функций мтовят организм к гряду яда изменениям среды (Катунский, 1939, бКранчинский, 1958, Чайлахян, 1958). Все вышесказанное и --йвлйется.основой горизонтального и вертикального распространения файтешй, их интродукции и районирования сортов.Можно предположить ^•го $ осенние месяцы, особенно в ноябре надземная часть растений, Ёяргициваемыг на ПРТФ, находилась под воздействием небольших отрицательных, температур (средняя ноября - 2,6°), и что благодаря ' йтому обстоятельству озимая пшеница прошла вторую фазу закаливания. Известно, что она способна достигать максимальной устойчивости даке при постоянной понижеиной.температуре-+1° (Самыгин, 1383). Однако наши эксперименты (I) опровергают эти доводы, ибо-растения, возобновившие весеннюю.вегетацию в марте-апреле.не выдерживают мороза шске -Ц°, хотя температурный фон для прохоаде-'

ния второй фазы закаливания (средняя марта -5,3°) имеется. Разница заключается только в разнонаправленных фотопериодах.

Графическое отражение кинематики орбитального движения Земли и эволюционного взаимоотношения рецепционных систем "генотип — астрономические часы", "генотип - среда обитания", на примере озимых и яровых зерновых культур, представлено на рисунке I, который показывает, что строгая цикличность-положения земной оса ■ по отношению к Солнцу (позиция АВ, аВ, сВ, Ов, еВ а т.д.) приводит к изменению фотопериода (линия АВСД), сезонности и разделяет время на математически точные отрезки, равные численному значении географических широт (30). Эти временные отрезка д являются основой онтогенетической рнтшка растений, пг энергоёмкости и биоло-.. гггческих часов. Такие признаки и риташкак продолжительность яровизации, зимоустойчивость» даты посева, возобновления иэссппоЯ. вегетации, начала генеративного процесса, созревания, продолжи-. тельноеть онтогенеза выражаются рядом математических йоргзул, амз»-Е51Х в. основа гомологически группу«^ +П/65, где: ср - -чзедепноа значение географической пирота местности, выраженное.в днях^ -Н - высота узедаости над уровнем моря (ы),.65 - фопоскошчоелнй градаенг (Агщл, ^1932). Представленная сопряженная связь является., общебиологаческой закономерностью "прокрустовым ложем* ддаптикщх селекции а растениеводства. Отсвда следует, что в тр.сшшх. можно вырастить ту го культуру и тот же сора» что и в умеренном поясе, ибо географическая сирота а Еысота гастности тлеют, одинаковое ... значение как,продвигаясь но мервдиану от экватора,так а подшага-ясь в гору под ним.

ЯРОВИЗАЦИЯ» Продолжительность периода-яровизации сорта-данной эколого-гвографичаской зоны соответствует численнощу-ЗЕачоЯЕП её широты и определяется по формуле Ф +Н/65, аз чего следует.

чаю <ш> числу дней яровизации можно судить о фотопериодической реакции Л энергетике сорта; чем короче период яровизации,тем корот-кодневнее сорт . и наоборот. Малой продолжительности периода яро-■визедаи соответствует-низкая морозо- и зимоустойчивость, а в северо-западных районах, кроме того, устойчивость к выпревашш. Чем'больш период яровизации, тем продолжительнее онтогенез сорта, По числу дпей яровизации можно судить о широте, высоте происхождения сорта или о-месте его будущего районирования. Конец, яровизации озимых в естественных условиях при оптимальных сроках сева соответствует концу осенней вегетации и началу отращивания их в 'РС. Поскольку селекционеры берут в проработку селекционный материал и высокоширотного происхождения, например, из.Скандинавии," мы'используем, в своей практике яровизационное воздействие продолжительностью,.обусловленной верхней-границей распростране-'ШШ озишх .т.е. не более 70 дней. По нашим предетавдв-

1ЕИям, 'сарс озимой культуры, выращиваемый в РС в послеяровиза-•ционный период, должен иметь максимальные значения решающих элементов продуктивности при наименьшей продолжительности онтогенеза, -если длительность яровизациопного воздействия на него была оптимальной, генотипической. Правильность этой гипотезе была подтверждена экспериментально на эталонных сортах озимой пшеницы. Ульшовка, Мироновская 808. Кавказ, где получено принципиальное' соответствие мезду географическим местом 'происхождения сорта и ■ продолжительностью его яровизации (32).

СРОК СЕВА. .Срок сева озимой.культуры в данной местности соответствует численному значению двух ншрот до перигелия (22 декабря) с поправкой на топографию и 'выражается формулой 2(<р+Н/65). В интенсивной селекции и научных исследованиях' мы используем только доказанные нали законэчйркости для всех физиолог

гических признаков с тем, чтобы вырастить два высокопродуктивных поколения в год озимых культур безрассадным энерго- и ресурсосберегающим путем (15,16, 22, 23, 34, 35). В соответствии с формулой оптимальный срок сева первого поколения озимой пшеницы и ржи, например, для точек Москвы и Ленинграда будет 28 и 24 августа, второй срок соответственно 18, 20 февраля и выражается формулой Ср +Н/65 от минимального фотопериода. Здесь уместно отметить ре-ципрокную разнонаправленность астрономических часов, но среднеарифметическое равенство фотопериодов в осенний и зимне-весенний периоды яровизации,' Следует учитывать, что возраст озимых культур перед уходом в зиму играет решагадую роль в глубине относительного покоя,и, как следсхвие, устойчивости растений.к неблагоприятным условиям зимовки и их продуктивности (3,4,8). Существует множество приемов управления возрастностью, трозо- и зимоустойчи-. востью растений, в т.ч. и с помощью физиологически активных соединений (1,2,5,6,9,10), но самым надежным источником устойчивости и продуктивности культур является генотип, сорт.

ЗШОУСТОЙИВОСТЬ сортов озимых культур оптимального срока сева в данном регионе не лшяется равной и постоянной в различные, годы и зависит, прежде всего, от генотипа и продолжительности временного отрезка "перигелий - возобновление весенней вегетации (Т2)> Поскольку период от посева до перигелия определяется значением 2 ^ +Н/65), то коэффициент зимоуотойчнвости сорта будет равен 2 ((р +Н/65)/г2. Чем больше знаменатель,тем ниже устойчивость и наоборот. Коэффициент замоустойчивостп сорта, линии, сортообразца можно определить на ранних этапах селекции..с учетом периода яровизации по формуле , Тд- - (<р + ЛС)Д2> гДе ~ цродолт китольность периода от посева до минимального фотопериода,, а П0-продолжительность периода яровизации селекционного материала.

- 20 -

ВОЗОБНОВЛЕНИЕ ВЕСЕННЕЙ ВЕГЕТАЦИИ. В нормальных естественных условиях этот процесс у озимых, культур наблвдается по истечении численного значения двух географических широт от перигелия и выражается формулой 2 (<р+Н/б5). Для географической точки Московского 'Селекцентра эта дата соответствует 14 апреля.

:ЕЕНЕРАТИВНАЯ ФАЗА у районированных' сортов наступает после перигелия через число дней, вщзажаемоо формулой 3 (+Н/65),

■ Созревание так&е зависит от астрокотрической ритмики Земли, топографии её поверхности и наступает по истечении значения 4-х широт от перигелия: 4 +Н/65).

Онт.огенез растительного организма является гено-тшшческим, эволюционно сложившимся признаком, варьирупдим в зависимости от условий среды в значительных, но исторически ограни ченных пределах (Креикэ, 1940), причем у растений этот признак может не соответствовать календарному возрасту в более широком интервале, чем у животных. Продолжительность онтогенеза озимых культур является интегральным признаком и составляет значение '6 (|р+Н/65). Этот показатель следует учитывать в промышленном семеноводстве, т.к. соотнеся продолжительность онтогенеза сорта с продолжительностью года (365 дн.), можно легко прогнозировать' необходимое количество семенных фондов с учетом послеуборочного дозревания семян.

В регулируемых условиях отсутствует вынужденный "мертвый . период" зимовки и поэтому продолжительность онтогенеза"озимых растений вместе с яровизацией составляет 3 ( ср +Н/65).

Поскольку.каздый из названных признаков является генотипи-чесвдм, то по любому из них можно вести.селекции исходного мате риала для данной географической местности. В то. же время анаше И использование .предлагаемой схомы позволяет вести отбор однов]

ценно для нескольких Географических широт или высот, сохраняя альтернативные формы и биотипы растений. Установленные гомологические закономерности онтогенетических ритмов соблюдаются в нормальных климатических условиях, с изменением условий среды изменяется и норма реакшш растений.

Линия ВС (рисЛ) является общим временным репером как для возобновления вегетации озимыми и многолетними растениями, так и для оптимального срока сева яровых культур. Разумеется, чем выше к северу, тем больше будут наблвдаться отклонения сроков сева в сторону запаздывания по причине инерционности температурного фактора. Линия СД является границей оптимального температурного режима и, так;о как линия АВ, репером начала сева озимых. Продолжительность вегетационного периода для каэдой географической шроты укладывается в формулу 365-4 (<|?+Н/65)'+ Тъ , где ТЧ -время запаздывания оптимальной весенней температуры, (дн.), что созвучно с бпоклиматпческим законом Гопкипса (1918).

Строгое разделение орбиты на 4 довяиостодневных отрезка эволкшонно выработало у многих однолетних растений 90-дневную онтогенетпческуп ритмику. Поэтому, исходя нз представлений об "астрономически^ часах" Земли и биологических ритмах растений, на экваторе можно вырастить 4 поколения (отрезки Вг , ^.яЪ.М)), на широте - 3 (отрезки к1. 1п ), на 45-ой параллели

- 2 (отрезки по , ор ) и на шроте 66°34/' - одно поколение (отрезок гэ) однолетних культур в течение года. В то .то время отрезки, заключенные мезду сторонами ВС и СД равнобедренного треугольника всд, иллюстрируют продоляительность вегетационного периода для каздой географической шпроты, а перпендикуляры, опущенные на основание бд из точек пересечения,показывает календарные Гранины веготатюнного периода. Естественно, что в этой детерми-

нанте располагается динамическая кривая широтного фотопериода. Представленную математическую модель удобно использовать при подборе родительских компонентов, интродукции растений, прогнозировг нии районирования исходного материала и.его широтной энергетики, разработке режимов вцращивания в РС и т.д. (30).

Таким образом, эффективность селекционного процесса зависит, прежде всего, от создания исходных форм с эндогенной ритмикой, соответствующей "астрономическим часам" Земли.

ТЕРМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ, СБУСЛОШВАЩИЕ ГЕНЕРАТИВНОЕ РАЗШТИЕ ОЗИМЫХ КУЛЬТУР

Лимитирующим фактором яровизационного процесса в естественных. условиях является отрицательные суточные (ниже -1°0) и положительные ночные (выше +13, +14°С) температуры на фоне убывающего или возрастающего фотопериода. Растения озимых культур при во: действии ограничивающих значений температуры, затягивают онтогенез, по аналогии с циркадной ритмикой (Мошков и др., 1966), на число дней с неблагоприятными для яровизации термическими условиями. При отсутствии детерминирующих значений этого фактора, ве

у -

гетируицие растения завершают яровизацию практически в те же.сро ки, что.и наклюнувшиеся семена при температуре +2°, +4°С (15, 21 24, 32). Экспериментально установлено, что оптимальная продолжит тельноеть яровизационного периода подавляющего большинства сортов отечественной селекции не .превышает 60 суток.

. Многолетние наблодения подтверждают концепцию -в ,том, что яр визация озимых зерновых культур осенью в естественных условиях при оптимальных сроках сева пряностью завершается к средне-много летней дате перехода суточной теьлературы через 0°С и соответст

вует численному значению <jp + Н/65. При выращивании этих растений в условиях регулируемой среды продолжительность их онтогенеза не превышает 160-165 суток (3 ( (j^ +Н/65)). ^

УПРАВЛЕНИЕ ОНТОГЕНЕЗОМ И ПРОДУКТИВНОСТИ!) ЯРОШХ ЗЕРНОВЫХ И ЗЕРНОБОБОВЫХ ОТЬТУР С ПШСЩЫ) ПРТФ

Массовое привлечение в селекцию яровых культур озимых доноров и наоборот поставило проблему совмещений цветения родительских компонентов. Данные таблицы 3 показывают, что проводить гибридизацию яровой и озимой пшеницы в нолевых условиях невозможно, не прибегнув к какиы-то дополнительным приемам и средствам ускорения колошения яровой или замедления озимой пшеницы. Селекционеры нередко используют несколько сроков сева яровых родителей. Для синхронного цветения родительских пар яровые в естественных условиях следует высевать в центре ETC в срок, обусловленный "астрономическими часами", не позднее 2 (ср+/65) от перигелия (29,36). Однако из-за погодных условий проводить сев в это время часто но представляется ¡возможным. Поскольку зерновые и бобовые культуры

могут проходить первую фазу закаливания за счет энергии запасных веществ эндосперма или семядолей (Самыгин, 1983), посев родителей на ГГРТФ в расчетные сроки позволил избежать не только дополнительных трудностей в совмещении сроков цветения озимых и яровых • компонентов, - но и получать высокопродуктивное потомство овса, пдв-нипы, ячменя, гороха, люпина л шит а экстремальных термических условиях выращивания при раннем календарном созревании (21,24) (табл.4.5).

. В третьей декаде февраля в наших услбвиях минимальная теше-

Таблица 3

Даты колошения сортов яровой и озимой пшеницы в зависимости от условий выращивания и сроков сева

Сроки сева по годам

Сорт,

Поле

,П ? Ц

ЛИЯ •-ихххаи—------— :28.04.86:05.05.87:28.04. -.06.03. : : : : 88 : 86 • • : 20,02, 8$ : 18.03. ; 88

Московская 35 18,06 01,07 17,06 10,06 15,06 08,06

Люба 18.06 . 01.07, 18.06 11.06 15.06 06.06

Энита 19.06 30,06 16.06 09.06 16.06 06.06

Симбирка 19,06 02.07 19.06 11.06 15.06 08,06

Родина 17.06 03.07 18.06 11.06 15.06 09.06

3607 19.06 01,07 19.06 11.06 14,06 09.06

Увгг! - 1 - ' 01.07 20.06 - 12.06 09.06

Московская 21 19.06 05,07 16.06 09.06 15,06 08,06

Озимая пшеница

7.09.85:4.09.86: > • 27.08.87:28.02;20,02. : 86 : 87 ¿22,02, : 8§

Мироновская 808 . 03.06 15.06 07,06 10.06 15.06 10.06

Заря 03.06 16.06 07.06 10.06 15.06 И. Об

Омская озимая 03.06 ■• 14.06 06.06 10.06 15; 06 06,06

Черноземка 153 04.06 14.06 06.06 09.06 14.06 06,06

Беаоотая I 04.06 '14.06 06.06 09.06 14.06 . 06.06.

Московская 35. 04.06 ; 15*06 06,06 10.06 15.06 06,06

Московская 21 04.06 / 17.06 06;06 11:06 16,06 06;(Й

Хазар 04.06 16,06 06.06 08.06, 16.06 06,06.

Иссык-Кульская I 05.06 15,06 06,06 09.06 16.06 06,08

ра^ура воздуха опускается.нихе -20°, в мзрте от -15° в первой до

в .третьей декаде, Имеют место шрозы я заморозка в . апреле в мае. Однако негативное деПствио отрицательных температух снимается фуакшонирупдей системой обогрева почвы, включение ко-торо| в работу производится примерно за 20 дней до посева. После посева, подогрев выключается, агположите;; ыше температуры в зоне

Таблица 4

Продуктивность зерновых культур при посеве 20 февраля 1987 г на ПРТФ

Сорт, линия

:Продук-:тивная :кустис-:тость, : шт

Семян о растения

шт

Масса 1000 семян, г

¡Продолжительность ¡онтогенеза,

; лч»

Яровая пшеница

Московская 35 3,0+0,1 85*4,4 3,3*0,2 3811,4 157

Люба. 4,010,3 142±И,7 39+0,9 157

Энита 4,4*0,2 176+10,3 6,110,4 3511 ¿1 160

Симбирка 3,4*0.2 100*6,4 4,4*0,3 44±1,2 . Г58

Родина 2,6*0,1 77+0,4 3,0*0^2 39*1,3 159

3607 3,0*0,2 103*6,9 3,9*0,3 3811,3 158

Я ; ч м е и ь

2401 7,3+0,4 150*0,5 6,8*0,3 '46+0,8 140-

Носовский 9 6,0^0,3 124*8,0 5,0*0,3 40*0,7 146

Зазорский 85 5,8*0,3 139*11,2 5,1*0,4 3712,2 150

Московский 3 6,2+0,5 123+7,0 5,1*0,4 41+2,0 146

Московский 2 5,9*0,4 123+7,2 5,7+0,4 46+1,5 147

1325 6,4+0,4 130^,2 4>5), 4. 36+1,2 152

Друг 2,3*0,1 0 В 0 0 136+9,7 5,6*0,4 41*0,7 160

27Н377 2.7+0,1 142+6,2 4;б10,2 33+0,8 154

Руслан 2,6Н;0,4 146^8 4,4*0,3 3111,0 Г57

Скакун 2,8+0,9 157+7,1 5,^,3 34*0,6 Г57

Гамбо 3,0*0,Г 14919,7 5,6*0,4 37+0,9 157

Немчиновский 2 2,4+0,1 134*8,6 4;6+0,3 3311,1 157

Геркулес 2,7+6,1 156*9,8 4,4^0,3 28+0,6" 157

семени и узла куцения поддерживаются за счет аккумулирования поверхностью поля солнечной энергии по принципу "абсолютно черного тола", но опускаясь ниже +2°. Морозы нередко "сжигают" надземную часть злакзп а бобст.их, однако с-коро наступает репарация У5ра-ченных органов п гибели растений по набладается. Замечена инта -

г

Таблица 5

Продуктивность зерновых культур при посеве 5 мая 1987 г на обычном поле

Сорт, линия : Бродук-:тивная кустистость, шт : Семян с растения, : шт. : г : Масса 1000 : семян, ; г ¡Продолжите л ьность :онтогонеза, : ДН.

Яровая пшеница-

Московская 35 3,3±р,2 99^7,9 4,5+0,4 4611,1 107

Люба 3,0^0,2 Ю0±9,1 4,5+0,4 46+1,3 108

Энита 3,2±0,3 140±14,е 5,9±0,6 42^3,8 105

Симбирка 2,9^0,2 8417,2 4,0+0,4 4811,1 III

'Родина 3,2±0,2 100+8,4 3,7+0,3 3711,4 109

3607 3,5^0,2 126±9,1 5,310,4 4211,1 112

Я ч.м е н Ь . - .

2401 4,6дО,4 76А6,6 3,710,3 5012¡5 90

Носовский 9 4,4^,4 66^6,3 З.Б^'.З 4111,5 91

Зазерский 85 3,7^3,3. 7717,0 <3,6+0,3 4611,1 96

Московский 3 4,5±0;3 8915,2 4,510,3 5011,0 93

'Московский 2 3;7±Р;3 7417,0' 3;б10;4 4811;3 98

1325 6813,9 П п \ 3,210,2 ДО' 4712,7 99

Друг 1.9^,1 V И ' 141±10,2 9 V 4-,810-, 4 3611,4 III '

27Н377 2|5±0,1 14316,2 3,910,2 27±1-,0 ■ 102- .

Руслан • 2»2±0;1 Щ±7.1 4,010,2 2610,9 106

Скакун 2;4±0,1 ■'14816; 7 4,710,2 3110,6 108 -

Гамбо 13517 Го 4,1+0,2 3010,7 109 •

Немчиновский 2 2,4^0,1 1371Ь,7 3,4+0,2 2510,6

Геркулес • 2,6±0,1 16117,3 4,310,3 27±<Е,0 108

ресная особенность в поведении растении: при наступлении отрицательных температур воздуха, но при их положительной значении в зоно узла кущения,-ростовые процессы приостанавливаются и возобновляются вновь при уровнях температуры 0° и выше. Отсода следует, что лист является одновременно с^отосинтезируюциы и торморе-гулируицим органом, способным е кДДО'ОПрллтных термических уело-

виях "выключить" весь организм (21). Следует отметить, что система подогрева опытного поля позволяет поддерживать положительные температуры в почве зимой и таким образом избегать промораживания грунта, а также ликвидации инфекции. Следовательно, ПРТФ является высокоэффективным инструментом для отбора зимоустойчивых и иммунных форм. •

ТЕХНОЛОГИЯ ВЫРАВДВАНШ ДВУХ ПОКОЛЕНИЙ ОЭДШХ .

- ' КУЛЬТУР В ГОД

Разработанная теория в совокупности с анализом многолетних температурных данных Неычшювской метеостанции привели нас к идее использования естественных факторов внешней среды для яровизации и выращивания озимых культур. Это открывало перспективу полного . отказа для этих целей от дорогостоящего климатического оборудования и частичного исключения из технологической цепи теплиц. Были изучены различные варианты яровизации и последующего выращийания озимых кулыур (15,21),

По данным Коровина (1977), вероятность наступления отрицательных температур в центре Нечерноземной зоны (-10° и-ниже) в октябре и апреле составляет до 67 и 61$. Следовательно, в технологическую цепь необходимо ввести элементы криозащиты апикальной меристемы. Эту роль успешно сыграли теплоемкость торфа и подпочвенный подогрев. Поэтому самыми надежными вариантами безрассадной технологии, гарантирупцими вне зависимости от погоды выживаемооть растений озимых культур, являются: в осенне-зимний период - яровизация на переносном торфяном рулоне, и последующее выращивание в РС(табл.6); в зимне-летний период - яровизация я выращивание

Таблица 6

Продуктивность озимых кудыур в зависимости от условий яровизации а выращивания в регулируемом климате (осенне-зимний сезон)

Сорт, гибрид

Варианты опыта

¡Продуктивная : кустистость, шт

Семян с растения,

шт

¡Масса -:1000 ¡семян, г

Ульяновка

808

Контроль (0+2°) 2,6*0,2

Торфяной рулон 5,5^0,6

Мироновская Контроль (0+2°) 3,1*0,2

Тор|яной рулон 4,1*0,4

Контроль (0+2°) 3,1*0,2

Торфяной рулон 4,0*0,3

Контроль (0+2°) 2,8*0,3

Торфяной рулон 3,9*0,4

Гибриды озимой пшеницы (Р^)

Заря Жница

76*6,3 180±20,3

72*3,7 116*10,6

68*7,2 99^6,9

6735,5 67*8,9

2,4зР,2 5,4^0,7

3,2*0,3 5,1*0,5

3,3£0,5 4,9*0,3

3,1^,5 3,^0,4

ШбхЯнтар.50

КП46хЯнтар.50 С®483хЯнтар.50

4,7*0,5 5,3*0,4 .6,2*0,5

139*15,7 5,1*0,5 178*14,8 6,8*0,6 174*14,7 8,0±0,7

Озимая рожь

31,8

29.7

44,0

43.8

.48,8 49,3

44,6 49,0

37,1 38, Г 45,6

2806

2,5*0,1 96*4,0 2,8*0,1 -'29,3;.

на ПРТ® (табл.7).

Сущность технологии заключается в строгом совладении сопряженной связи мевду астрометрцчбской ритмикой Земли и биологическими часами растений (15,20,21,28,34)Посев неяровизированных семян озимых культур проводят 27-28 августа { 2 (<р +Н/65) на трехслойном (торф-мешковина-торф) теплоемком субстрате, размещенном на розной площадке с твердым покрытием. Конец яровизации (<р +Ц/В5) соответствует в нашзЕ зоне 1-5 ноября. Растения проклеивают корнями все слои субстрата, образуя единый зеленый ковер, при в том, благодаря теплоемкое™ тор.; а имеют развитую корневую

п

Таблица 7

Зависимость продуктивности озимых культур от способов яровизации и выращивания (весенне-летний сезон)

Сорт, | гибрид Варианты опыта :Продук-:тивиая ¡кустистость, шт Семян с растения, шт ! г • .•Масса -.1000 :семян : г .

Контроль (0+2°) MiP.I 32*2,7 0,7iP.I 23-, 4

Ульяновка Контроль (ноле) 2,0*0,2 62*5,Б 2,4*0,3 38,5

ПРТФ ' 3,5*0,3 115+11,6 3,7*0,4 33,4

Мироновокая Контроль (0+2°) 1,8*0,1 41*3,3 1,4*0,1 34,5

808 - Контроль (поле) 2,0*0,2 57*3,7 2,8*0,2 48; I

ПРТФ 2,9*0,3 96*10,2 2,9*0,4 •31,8

Контроль (0+2°) I,'6*0,1 54*4,9 2,8*0,3 51,2

Заря Контроль (поле) 2,7^,3 74*7,7 3,0£Ö,3. 42;1

ПРТФ - 2,7+0,3 74*7,7 3,0*0,3 42„Х

Контроль (0+2°) 1,4*3,1 29*2,5 0,9*0,1 33,9

Кница Контроль (поле) 1.4*0,1 54*3,7 2,5*0,2 46,9

ПРТФ 2,4*0,3 70*10,9 2,8*0,4 39,2

Озимая рожь -

2805 4,0*0,3 176*11,0 4,2*0,4 "24,0

систему с обильным побегообразованием, что является залогом будущей продуктивности. Ковер легко сворачивается в рулоне транспортируется в теплицу я укладывается на грунт. Эту операцию раотения переносят легко, des поврездений. Сразу после расстила рулона в ГТ проводя* обильный полив растений, если наружная температура . воздуха положительная, и подкормку необходимыми элементами питания, Созревание озимых наступает в соответствии с эндогенной ритмикой 10-15 февраля 2 (ср +Н/55) . . .

Специфика выращивания второго урожая.заключается в том, что неяровизированныэ семена первого урожая высеваются в естественных условиях.-веялкой или вручнуо на ПРТФ. Оптимальный срок.сева озя-мых для Москвы соответствует численному значении одной географа-

ческой широты с поправкой на топографию (С|>+Н+65), отсчитываемого от минимального фотопориода, т.е. 18-20 февраля. Созревание наступает в первой декаде августа, что полностью подтверждает правильность нашей концепции.

Безрассадная технология выращивания озимых культур является энерго— и ресурсосберегаюцей, используетоя в Московском селекцент-рв с 1982 г. (34) и является базовой в селекции озимых кулыур.

селекция яровых и озимых ¡юга из одной штатной • • -

комбинации

• Начало нынешнего столетия характеризуется бурнш развитием

т-

генетических исследований онтогенеза, продуктивности, иммунитета, морозостойкости, яровости и озимости при скрещивании яровых и озимых форм между собой. Пионерам этой проблемы является Шпильман, привлекший в 1883 г для скрещивания с яровой озимую пшеницу. Отмечая бесспорную пользу в селекции рассматриваемого нацравления, одновременно ощущается горечь невосполнимых утрат, особенно в генетической банке рода ТгИ;1с'т,ь , накопившихся за более чем столетний период. Причиной этих потерь является отбор по признаку озимости нлн яровости, в то время как, на основании законов генетики цри скрещивании яровых и озимых родителей должны одновременно существовать яровой а озимый аналоги. Б связи о этим Международным центром по улучшению кукурузы и пшеницы - ЦИМШТ с 1972 г используетоя специальная программа создания сортов на основе скрещивания яровой пшеницы с озимой (Дорофеев и др., 1987). Аналогичный способ в надай стране предложил Иитохиян (1982), Однако эти методики предполагают использование только естественных условий и, отсвда проработка гибридных популяций ведет к потере формообразо-

- 31 -

нательного процесса как в яровом, так и в озимом варианте,

Мы изучали в 1983-85 гг наследование ярового и озимого образа жизни потомством от скрещивания яровых и озимых самоопыленных аналогов сорта Московская 35 (29) и получили данные согласующиеся с результатами Вавилова и Кузнецовой (1921, 1923), Нильсона -Эле (1917) в том, что в расщепление на яровые и озимые идет.вч соотношении 3:1. Следовательно, в отобранной в ^'каждой половине семян при посеве в озимом варианте часть яровых форм погибнет, а часть форм при посеве в яровом варианте пе выколосится, т.к. растения не пройдут стадию яровизации. Отсвда суммарные потери составляют около 50% гибридного материала и, кроме того, выращивание в естественных условиях предполагает, особенно в высоких широтах, получение лишь одного поколения селекционного материала в год.

В иелях ускоренного создания исходного материала яровых и озимых форм из одной-гибридной комбинации прй сохранении объема популяции и соответственно масштабов формообразовательного процесса нами разработана методика, сущность которой заключается в следующем. Яровые а озимые родители высеваются рядом на ПРТФ . в сроки, соответствующие астромотрической ритмике Земли (29,36).

. В первой.- второй декадах июня проводится гибридизация при синхронном цветении родительских пар.

Созревают растения во второй декаде июля. Полученный гибридный материал выращивается с 20-25 августа до 20-25 ноября, как правило, в ГТ фитотрона. В конце декабря выращенные семена, не разделяя на часта, снова высевают в ГГ. К исходу марта - началу апреля убира!от доминантные яровые формы. Рецессионные озимые растения из-за отсутствия условий для яровизации не могут -перейти к генеративному развитию. Их извлекают из почвы или ино—

го субстрата и высаживают в естественных полевых условиях, где они. успевают пройти яровизацию и созреть к концу августа. Можно проводить яровизацию и выращивание озимых форы и в искусственных условиях. Дальнейшую цроработку озимых ведут по разработанной технологии (34). Общая схема селекции яровых и озимых форм из одной гибридной популяции признана изобретением (36) и выглядит так: __

ФЕВРАЛЬ - АВГУСТ —»- ЯРОВЫЕ Т ОЗИМЫЕ —-ПРТФ

АВГУСТ - НОЯБРЬ —* к — ИКН

I1

ДЕКАБРЬ - АПРЕЛЬ —» Р2

АПРЕЛЬ - АВГУСТ ПОДЕ АПРЕЛЬ -

АВГУСТ - НОЯБРЬ ик АВГУСТ -

ДЕКАБРЬ- АПРЕЛЬ Г ик ФЕВРАЛЬ -г

яровые ' озимые

ПОЛЕ з®

р4»еулон+ик

-Рц-ПРТФ

г

АПРЕЛЬ. - АВГУСТ ПОЛЕ АВГУСТ - АВГУСТ —ПОЛЕ

ж - - искусственный климат ' жя рулонная яровизация (34)

• Таким образом, технология сопряженной разнонаправленной се-., лекция исходных форм позволяет получать Константин материал яровых и озимых кульзур нз одной гибридной комбинация соответственно за 3 и 4 года, а при проведении перечисленных в схеме обязательных операций в естественных условиях потребуется 7 лет. Этим способом в Московском селекцентре получен материал, яровых и озимых пшениц из одной гибридной комбинации:

( Н3403 х Одесская красноколосая) х (1769 х 3607), Н34Г8 х ¡Дарица х (1769 х 3607)] , Н3451 х (Люба х НИИСХ2902), Н3340 х (Энита х Одесская красноколосая) и др. В селекционной работе используются выделенные наш .озимые аналоги сортов Московская Московская 35,Юдина.

3

- Зз -

На основании изложенного представляется возможным в пределах культуры слияние смежных яровых и озимых направлений в единую селекционную программу.

РОЛЬ ФОТОПЕРИОДА В ФОРМИРОВАНИИ УСТОЙЧИВОСТИ ОШМЫХ КУЛЬТУР К НЕБЛАГОПРИЯТНШЛ ФАКТОРАМ ЕИМОБКИ

Згалоустойчивость озимых культур в.данном регионе не являемся равной и достоянной в различные годы и, независимо от напряженности внешних условий, носит характер кривой нормального распределения с максимумом устойчивости в конце декабря - начале января, , т.е. в период минимальной длины дня (27). При возобновлении весенней вегетации 2(<р +Н/65) морозоустойчивость растений различна я . зависит от физиологического состояния. Растопил, образовавшие новые узловые корни, устойчивее растений, их не имеющих (I).

Это еще раз подтверждает, что при возобновлении весенней вегетации и начале фотосинтетической деятельности озимые культуры способны проходить повторную закалку до уровня 1-й фазы. К итому следует добавить далеко неодинаковую устойчивость к весенним отрицательным температурам разновозрастных растений, обусловленную нарушениями агротехники и, правде всего, ежегодно имеющими место нарушениями сроков сева озимых культур. Мы моделировали устойчивость к весенним морозам разновозрастных растений озимой пшеницы; сорта Мироновская 808 (I). В эксперименте использовались только благополучно перенесшие зиму растения, т.е. образовавшие новые узловые корни. Выяснилось, что наибольшей гибели подвержены воз-растностарые растения. Температура -6° не является критической... при любых интерпретациях для всех возрастов растений озимой пшэ- ■ ницы.

Об опасности гибели зимующих растений или их повреждения в ранне-весенний период дает наглядное представление рис.2, на котором мы попытались сопоставить взаимодействие двух решающих факторов - фотопериода и температуры почвы на глубине 5 см. Известно, что температура следует за изменяющимся фотопериодом, но движение это инерционно, со значительным запаздыванием. Средние значения теплового режима не отражают существа вопроса, решаицую роль играет наинизшая температура в зоне узла кущения. Инерционность почвы не позволяет .температуре синхронно следовать за "астрономическими часами", наблюдается явное отставание. После перигелия, когда "астрономические часы" заставляют биологические часы растений следовать за собой, т.е. выводить организм из состояния покоя и, отсюда, снижать устойчивость,графическая температурная кривая значительно выходит за фотопериодическую линию. Особенно . опасно.это весной после схода снега до начала регенерации растений. Естественно, что в других точках и.регионах умеренного пояса эта закономерность сохранится, но значения будут иными, причем, с более жестким антагонизмом двух факторов при продвижении к северу и на восток. Следовательно, в ранне-весенний период между фотопериодом и морозоустойчивостью растений наблвдается обратная зависимость, а пусковым механизмом выхода растений из состояния покоя и потери устойчивости к морозам является фотопериод, что ещё раз подтверждает.полигенность этого признака ( Marshei, 1982, Жучбнко. 1990).

Сопоставив между собой рис.2 и полученные результаты промораживания (1,3,4), приходим к выходу: в осенне-зимний период в естественных условиях гибели нормально развитых растений, районированных сортов озимых культур до перигелия (22 декабря) не может быть.

■т' I h' I hi:71У"

4 6

8o° 10^

12 S ■ л

(D

<a t-t

16 18

Условные обозначэния: -х- - фотопериод,----ср. многолетняя температура потаи на глубине 5 см,--наиниз-

шеш температура почвы на глубине 5 си за 30 лет

Рис. 2. Специфика взаимодействия фотопериода и темпера -туры почвы (данные Немчиновской метеостанции)

Рис. 3. Кинетика фотопериода географических широт [а] и флуоресценции листьев сортов озимой пшеницы Ульяновка (D, Мироновская 808 (2), Кавказ (3) (в}

О ведущей роли фотопериода в комплексной устойчивости растений дает представление широко применяемый в физиологии растений метод замедленной флуоресценции листьев. Обращает на себя внимание тот факт, что при определении, например, морозоустойчивости, многие озимые и яровые сорта пшеницы имеют сходные кривые. При определении sapo- и морозоустойчивости одного и того же озимого сорта кривая флуоресценции также одинакова и т.д. Невольно напрашивается вопрос, почему кривая свечения идентична у разных групп растений и полярных видов физиологической устойчивости?

В совместных исследованиях с Д.А.Дяанушвш была проведена оценка морозоустойчивости сортов озимой пшеницы разработанным им способом (1976). Позже (27) мы изобразили, фотопериодические кри-.вые географических шпрот в масштабе ленты регистрирующего свечение потенциометра и в соответствии со скоростью движения его каретки. В результате фотопериодические кривые широт почти совпали с кривыми свечения эталонных сортов (ряс.З). Отсвда вытекает предполо-20идо, что строгая стандартизация условий выращивания позволит вести экологическую диагностику селекционного материала этим метр-дом -по.географическому принципу, который коррелирует, как правило, с фазкологйческш¿я ведами устойчивости. ...

' В комплексной устойчивости селекционного материала ваэдал • ■ роль принадлежит вынужденному покою зимующих растений (7), диагностика которого, проводится.m ПРТФ. На наш взгляд, каздому. экотипу долшах соответствовать свои биологические часы,-настроенные на геяокилнчасзшй фотопераодеческий минимум и максимум. Например, сорта адаптированные к 42, 45, 50 и 55-й параллолям^(/Л1,:а-Ата,. Краснодар, Киев,, Москва), должны иметь фотопериодический минимум соответственно 9 часов. 10 минут, 8 часов 40 минут, 7 часов 40 мину®, 7 часов 01 ыанута, который наступает на всех названных шпро-

тах одновременно 22 декабря. При выращивании же этих сортов, например, в Немчиновкэ (55°2с/) световой минимум для них наступит 5, 10, 20 ноября и 22 декабря. И, если в условиях обычного поля растения после прохождения стадии яровизации вынуждены выносить "мертвый сезон" до возобновления весенней вегетации, то в эксперименте температурные ограничения сняты функционирующим ПРТФ и4-остается только фотопериодическая детерминанта до "звонка" биологических часов, после чего у зимующих растений доминирует росто -вые процессы о перманентной потерей покоя и устойчивости. Как и предполагалось, максимальная гибель наблюдается у сортов низких географических.широт, а также имеющих в геноме гены сорта Безостая I (табл.8)»

Таблица 8

Зимоустойчивость сортов озимой пшеницы на ПРТФ

1987 - 1988 гг : 1989 - 1990 гг ■'•

Сорт :Исходное • ' -.число растений, пт/м : Выживших ограстений, % £ • : Исходное : Выживших :число рас-<>'.растений, :тоний,штДг: . % .

Ульяновка 160 45,0*7,7 189 54,9*7,1

Альбидум 114- 158 42,4*7,7 169 45,6*7^5

Омская озимая 156 16,0*5,7 174 26,]*5,5

Мироновская 808 162 24,7*3,7 200 36,8*3,7

Заря 159 13,8*5,4. 188 20,7*5,8

Московская 35 160 .13; 7*5,4 157 25,6*5,0

Стенде 161 9,9*4;6 146 12,9*5,4

Московская 21 150 5,3*3,5 150 4;4*з;1

Черноземка 153' 160 6,2*3,7 183 6,4*3,4

Безостая I 155 2,5*2,2 166 гибель

Хазар' ' \ ,. 154 : ... 170 гибель'

Иссын-Кульская I 156 " гибель ' 174 " ' 3,1*2,5"

- 38 -

ФОТОПЕРИОДИЭД И 3HEPÎUËMK0CTL СЕЛЕКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

Адаптация растительного организма к условиям окружающей среды обусловлена его кодификационной и генотипической изменчивостью, эволюционной "памятью" и нормой реакции вида. Однако границы приспособления культур и сортов детерминированы уровнем напряженности физических условий среды (сват, температура, вода,.питание), антропогенной деятельностью, за пределами которых сорт, в лучшем случае, может дать максимально возможный урожай или.но преодолеть этот барьер. Поэтому в основу агроэкологической классификации сортов положено взаимоотношению растений с внешними условиями (Ацци, 1932, 1959; Бахтоев, 1953; Вавилов, 1987), техногенной стратегией человека (Дучецко, 19ЭО). Интегрирующим показателем в система "растение-среда" является энергоёмкость организма (22).

Многолетние исследования показывают, что экологическую фотопериодическую оценку селекционного материала удобно проводить непосредственно в месте 'создания его. Мы используем для этой пели светонепроницаемые подземные сооружения.регулируемой среды (СБИС) во йзбвжание оптических шумов, свойственных светопрозрачным сооружениям. Географическое, моделирование светового периода позволяет проводить-отбор генотипов с положительной модификацпонной изменчивостью на ранних.этапах селекционного процесса.

В соврембнной биологии и селекции бытует'убеждение в существований и необходимости создания фотонойтральных сортов и форм (Борлауг, 1972; Гилл, 1984; Никифоров, 1985; Чайлахян, 1988; Жу-чвнко, IS90 и др.). Поэтому в таких специализированных экспериментах изменяемым фактором является "¡олкко фотопериод, ибо известно (Батыгин, 1986), что функции геноь, детермишрущих цотоперио-. дическую реакцию, чувствительны к нэденонию тешоратуры (23,27).

Таблица 9

Продуктивность и энергоёмкость сортов ярового я'чыеня в зависимости от фотопериодических условий выращивания

Сорт, линия

Семян с растения

Продолжи:Фото : Затраты ОИ тель- :ча- : (кД) ность он:сов в:-

тогенеза:онто-:в онто-дн. :геве-:генозо :зе :

на. г семян

45 широта

Ауксиняй 3 107+0,9 4,1+0,4 115 1610 69,5 16 ¿9

Кредит . 11717,6 4,6+0,4 ИЗ 1578 68,2 14,8

Риск 74+4,8 3,4+0,2 100 1376 59,4 •17', 5

Максим 5814,9 2,710,3 100 1376 59,4 22,0

Носовский 9 11419,9 4,210,4 но 1540 66,5. 15,8

Московский 3 108^,1 3,510,3 из 1578 68,2 19,5

1325 118110,6 4,3+0,3 116 1625 70,2 16,3

Зазорский 85 84+6,1 3,4^,3 115 1610 69,5 20,4

55 широта

Ауксиняй 3 125+£,7 5,0^3,4 98 .1568 67,7 13,5

Кредит 133112,7 5,6+0,6 96 1534 66,3 11,8

Риск ' 5116,4 3,7+0,3 90 1430 61,8 '16,7

Максим 7919,4 3,110,3 90 1430 61,8 19,9

Носовский 9 132±7,1 5,310,3 95 1518 65,6 12,4

Московский 3 11119,4 4,410,3 99 1584 68,4 15,5

1325 95±5,9 3,9+0,3 100 1600 69,1 17,7

Зазерский 85 П3±7,8 5,Х±0,4 98 1568 67,7 13,3

65 широта

Ауксиняй 3 14119,3 5,710,4 80 1591 68,7 12,0

Кредит . 112110,0 5,2+0,4 80 1591 68,7 13,2

Риск -• 7515,1 3,710,2 69 1360 58,7 15,9

Максим • ; - • 7615,2 2,910,2 69 1360 ■ 58,7 20,2

Носовский 9 13017,2 5,110,3 76 1504 65,0 12,7

Московский 3 132+6,9 5,1+0,3 80 1594 68,9 13,5

1325 ' ■ 117+8,5 5,1+0;3 82 1638 70,8 13; 9

Зазорский 85 123+3,3 5,^0,3 . .81 16 Г? 69,8 13,1

<с

В табл.9 на примере ячменя представлена типичная реакция зерновых культур на фотопериодическое воздействие. Установлено, что количество оптической энергии, поглощаемое сортом в онтогенезе, есть величина постоянная.

На всех географических фотопериодах первыми приступали к колошении такие сорта и линии ячмоня.как Риск и Максим. У них же отмечена самая короткая продолжительность онтогенеза. Точно таким же образом ведут себя скороспелые сорта и линии пшеницы и овса. Аналогичные результаты получены на дискретных и стати ческих фотоцериодах. По нашему мнению, индукцию генеративного процесса, в данном случае, резонно связывать не с фотонейтраль-ностью0 а со скороспелостью сорта. Впрочем, если судить по- количеству энергии, затрачиваемой на единицу продукции (кй/г)},, то. сорта Риск и Максим можно отнести к энергонейтральным,, поскольку этот показатель у них практически одинаков на всех широтах,, нет различий и в продуктивности растений. Однако этот вывод вступает в цротивррэчиэ с продолжительностью онтогенеза, так как разница ыевду широтами, отстоящими на расстоянии 2200 км, составляет 31 день. Нам предсаавляется, что ставший уде классическим пример о фотонейтральностью мексиканских пшениц, переданных Н.Борлаугом в Ивдию, более свидетельствует.о строжайшей фотопериодичности, нежели об их фотонейтраллтете, ибо 2 '«'екснка, и Индия расположены в пределах одних и тех же географических широт. В одинаковой мере это относится и к сорту озимой.пшеницы Норин 10, кнтродуцированной из Японии в штат Вашингтон. В самом деле, может ли живой организм быть нейтральным к источнику всего сущего, эталону энергии и времени - Солнцу? У Н.И.Вавилова в "Пяти континентах" (1987) находим подтверждение изложенному на мае-

* <

6-й культур и сортов, если на его описания и предложения интродукции растений смотреть с позиции рецепционной системы "генотип -астрометрия Земли", "генотип - среда обитания".

УСКОРЕННОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ СЕ.1Ш1 ОРЛШНАЛЬНЫХ 1ЕН0ШЮВ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР

Современная схема ускоренного размножения семян новых сортов (Березкин, 1980; Шевелуха,- 1990) предполагает использование естественных условий и растягивание технологической цепочки от индивидуального отбора до питомника размножения первого года по яровш и озимым культурам на 3 года. Несмотря на значительные успехи в ускорении селекционного процесса, имонно медленная проработка начальных семеноводческих звеньев сдерживает продвижение новых сортов в производство.

В настоящее время высшие репродукции старых сортов не пользуются спросом' и эффективность селекции и семеноводства как отрасли растениеводства зависит не от сортообновления, а от интенсивного создания и внедрения в производство новых сортов. Следовательно, ускорение предэлитного первичного семеноводства без РС невозможно.

Используя способы и технологии, обеспечивающие высокий.коэффициент разнноаения оемян озимых и яровых культур (14,20,21,22, 26,28,33,34,35,36,37), удалось разработать интегральную схему ускоренного размножения оригинальных генотипов зерновых культур (рис.4) . Практическая реализация этой схемы позволяет получать из отобранной элиты, например, озимой пшеницы, в среднем, 270 тыс., ячменя 77 тыс.семян в течение года и выйти в полевые условия с питомником размножения на площади более 1000 и 300 м2 соотаетст-:

ОЗИМАЯ ПШЕНИЦА

Я Ч'М Е Н Ь

Совокупный коэффапиент размножения: 1:10,1:20 тыс.шт.. 1:5,1:10 тыс.шт.

Рис. 4. Схема ускоренного размножения оригинальных.генотипов зерновых культур с использованием регулируемых условий

вонп'о-.

Таким образом,разработанная схема ускоренного размножения сеШн"оригинальных генотипов является заключительным этапом в создании единой системы интенсивного адаптивного растениеводства, обеспечивающей интеграцию теоретических и прикладные дисциплин и - высокую эффективность выведения и внедрения новцз^ сортов сельскохозяйственных культур. • '

ВЫВОДЫ

I. Впервые разработана теория эволюционной фототермопериоди-ческой детерминанты онтогенетических- ритмов растений в зависимости от орбитального движения Земли. Такие показатели и ритмы как продолжительность периода яровизации и онтогенеза, зимоустойчивооть, сроки сева, возобновления весенней вегетации, наступления генеративной фазы, спелости и т.д. образуют гомологический ряд признаков, который выражается математическими формулами,, имеющими в основе радикальную группу ср +Н/65.

2. Рассчитан фотопериодический градиент географической местности, выявлена обратнопропорциональная зависимость между фотопериодическим и термическим градиентами. Графически выражена фотопериодическая детерминированность' тепловых поясов Земли.

3. Убывающий осенний фотопериод оказывает на растения такое же.влияние, как и пошвшнные температуры во вторую фазу закаливания, что свидетельствует об эволюционной синергической связи между тормочу-ствительностью и фотопериодизмом, а также.подтверждает наличие системы полигенного контроля физиологических функций у ■• зимующих растений.

4. В естественных условиях центра Европейской части России

между фотопериодом и температурой существует противоречивая сезонная связь г до перигелия она носит синергический характер, после 1 перигелия между ними наблвдается антагонизм. При соблюдении правил и норм агротехники гибели посевов озимых культур и многолетних трав до перигелия не может быть. Вероятность её возрастает в ран-невесенний период после схода снега.

5. Яровизапия озимых культур протекают успешно, если среднесуточная температура воздуха не опускается ниже -1° для пшеницы и -2,5° для ржи. Лимитирувдим уровнем положительных температур в-яровизационный период являются ночные, превышащие +13°...+14°. При воздействии ограничивающих, но не критических значений температуры, : яровизация прекращается на число дней с неблагоприяташш условиями и возобновляется вновь при их благополучных уровнях и сочетаниях.

6. Выявлена идентичная с озимыми растениями адаптивная спо- ■ собность яровых зерновых и зернобобовых культур к низким отрицательным температурам в начале онтогенеза, что позволяет выращивать их на ПРТФ при зимнем посеве. Ответной реакцией растений на отрицательные температуры в период выращивания на ПРТФ является приостановка роота и развития на,число дней с отрицательными температурами. Морозы уровня -18°...-8°, наблюдаемые в феврале -апреле, не приводят к гибели растений, если значения температуры в корнеобигаемом слое являются положительными.

7. Разработана безрассадная энерго- и ресурсосберегающая технология выращивания двух высокопродуктивных поколений в год озимых культур в комбинированном сочетании "регулируемый климат -естественная среда".

8. Разработана технология сопряженной разнонаправленной селекции яровых и озимых форм .из одной гибридной комбинации, которая позволяет получать константный материал ярошх и оэимкх (гор;.! соответственно за 3 и 4 года и обеспечивает слияние сшжикх яро-

- 45 -

вого ы озимого направлений в единую селекционную Программу.

9. Предложен метод массовой диагностики и отбора зимоустойчивых форм озимых культур, в основу которого|положена сопряженная, овязь между глубиной относительного покоя растений и их биологическими часами".

10. Разработана интегральная схема ускоренного размноженияч оригинальных генотипов зерновых культур с использованием РС,обеспечивающая минимальный совокупный коэффициент размножения семян ячменя 1:5000, озимой пшеницы 1:10000. Схема гарантирует выход' в полевые условия с питомником размножения в течение года и можэт быть базовой в предэлитном, первичном семеноводстве.

11. Осуществлена разработка и практическая реализация оригинальной программы технической реконструкции и модернизации селекционного комплекса, включающей:

.- многоцелевую универсальную осветительную установку "Лгрикола";

- комплексную энергосберегающую, сизтему терло обеспечения СК;

- светонепроницаемые термоинериионные сооруиония специального и общего назначения;

- поле с регулируемым температурным фоном и др.

12. Совокупность технических и технологических решений па основе традиционных законов.агрономии обеспечивает трансформацию ое-лекпионного комплекса в агротехническую и экологическую модель интенсивного адаптивного растениеводства.

прЕдаашш и рекомендации производству . . .

I. Для интенсификации селекционного процесса озимых культур и эффективного управления онтогенезом, и продуктивностью растений с помощью РС следует использовать авторское свидетельство на изо-

бротание Л 1297746 "Способ выращивания двух поколений озимых культур в год".

2. В шлях предотвращения гибели озимых культур и потери их продуктивности от неблагоприятных условий перезимовки предлагается использовать авторское свидетельство на изобретение К 1435195 "Способ- экологической защиты озимых культур от неблагоприятных условий перезимовки1*. Соответствие мезду ходом биологических часов генотипов и астрономическими часами Земли^согласно этому способу ч обеспечивает правильное районирование сортов.

3. Для объединения в пределах кулыуры смежных яровых и озимых направлений в единую селекционную программу при сохранении формообразовательного процесса и объема популяции, снижения затрат и усилий при ведении селекционного процесса рекомендуется авторское свидетельство на изобретение К 1595406 "Способ создания исходного материала яровых и озимых форы пшеницы".

4. В целях ускоренного размножения оригинальных генотипов и сокращения сроков предэлятного первичного семеноводства зерновых культур следует вспользовать предлагаемую технологическую схему, гарантирующую высокий коэффициент размножения семян и выход в полевые условия с питоыядяоы размножения в течение года вместо трех дет по принятой нотодине.

5е Для ускорения селекционного цроцесса многолетних розсточ-- шас растений, следует использовать авторское свидетельство на изо бретение К* 1741657 "Способ вырводвания сельскохозяйственных куль-ад", согласно которому возможно -получение семян многолетних растений в однолетнем цикле.

6. Селекцентрам, научно-исследовательским сельскохозяйственным и промышленным учреждениям и предприятиям рекомендуется в интенсивном растениеводстве, селекции и овощеводстве:

€

- многоцелевая универсальная осветительная установка K01I2-I8-2000 "Агрикола", обеспечивающая, при равной с прототипами удельной потребляемой мощностью, увеличение облученности и продуктивности растений в 2...3 раза. С 1988 года находится.в промышленном производстве, используется практически во всех селекцентрах СНГ, многих НИУ и предприятиях сельского хозяйства;

- светонепронииаемые термоинерпионные сооружения и объекты специального и общего назначения для круглогодичного выращивания растений;

- комплексная система термообеспечения сооружений регулируемой среды;

- поле с регулируемым температурным фоном.

Рекомендуемые разрайотки являются низкоэнергоёмкими и позволяют сберечь в типовых сооружениях регулируемой среды до 70$ электроэнергии и 30% топла.

7. Тппрошшсольпроцу" целесообразно использовать при. проектировании селекционных и тепличных комплексов предлагаемые разработки по с вето-, и теплотехнико, вентиляции, светонепроницаемым сооружениям и камерам, ПРТФ и. т.д.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

I. Астащенко A.M. Реакция растений озимой пшеницы на воздействие отрицательных температур весной. Науч.труды НИИСХ ЦРНЗ, вып.29, М., 1973, C.II8-I2I.

2. Астащенко A.Miv Рыбакова M.1I. Действие природных регуляторов на рост, развитие и устойчивость к отрицательной температуре растений, озимой пшепииы. Сб.науч.тр.НИИСХ ЦРКЗ, вып.32, М. ,1974, С,140-144. . " .V

3. Рыбакова М.И., Астащенко A.M. О связи физиологического

состояния растений озимой пдашщы осенью и устойчивостью их к неблагоприятным факторам зимовки. Сб.науч.тр.НИИСХ ЦРНЗ, вып.32, М., 1974, с.89-96.

4. Рыбакова М.И., Денисова P.P., Астащенко A.M. Возрастные изменения физиологического состояния растений озимой пшеницы и рлш а их связь с морозоустойчивостью. Науч.-техн.бшл.ВСШ, вып.2 Одесса, 1974, С.81-85.

5. Астащенко A.M. Влияние физиологически активных соединений на ростовые процессы озимой пшеницы при весеннем возобновлении вегетации. Тезисы докл.на конф.мол.ученых и спец.Моск.обл., М., 1975j С.82.

6. Астащенко A.M., 1Ълощекова Т.,.Кормилицина Т.К. Исполь-. зование физиологически активных веществ для повышения устойчивости озимой пшеницы к ранневесенним неблагоприятным условиям. Матер конфер.молодых ученых. М., 1975, С.48-51.

7. Рыбакова Н.И.„ Астащенко А.Ы., Голощекова Т.Ф. Разработка метода оценки озимых культур на устойчивость к выпреванию. Сб. науч.тр.НИИСХ ЦРНЗ. М., I98I, С.24-29.

8. Рыбакова Ы.И. „ Голощекова Т.Ф., Астащенко A.M. Физиологические показатели устойчивости озимой пшеницы к выпреванию.

Сб.научн.трудов "Вопросы физиологии пшеницы".. Кишинев, "Штиинца", 198I„ С.205-207. .

9» Астащенко A.M. Улучшение перезимовки и повышенно уроаай-вости озимой пшеницы путем применения физиологически активных соединений,, Сб.яаучн.трудов "Регуляторы роста растений", М.,. 1981». С.222-223. ■

10. Голощедова Т.Ф., Астащенко A.M., Рыбакова Ы.И. К вопросу о повышении устойчивости озимой пшеницы к выпреванию при экзогенном использовании регуляторов роста. Там se, С.236.

28. Астащенко A.M. Селекционный комплекс.- агроэкологическая модель индустриального растениеводства. Матор.совощ.tiayчн.-тохн. Совета ВАСХНИЛ по фитотронии и использ.сооруас.и установок искусст. климата. Озургетти, Анасеули, 1990, С.78-112.

29. Астацанко A.M. Получение яровых и озимых форм из одной гибридной популяции. Вестник с/х науки, У> 2, 1991, С.70-73, -

■ 30. Астащенко A.M. Астромэтрическая ритмика Земли и oíi pea-шзация в селекции. Докл.научн.-практ.конфер."Ученые Нечерноземья - развитию зоны". М., Агенство массовой информ., 1991, C.I37-I6I,

31. Чистякова В.Н., Неттевич Э.Д., З^ляев Г.В., Астащанко А,М.

i

Зиотехнологические аспекты экспериментальной гацлоидии у ячменя. 1Ш.1 же, С.142-144.

32. Астащенко A.M., Ыурашшн A.B. Термические параметры, . шределянцие эффективность яровизационного процесса озимых культур i реализация их в индустриальной селекции. Сб.научн.тр.НИИСХ

[РНЗ. М., 1992, С.162-169. ^ "

33. Астащенко A.M., Астащенко Т.О., Погорелова Л.Г. Интелси-шация предэлитного'первичного семеноводства, зерновых культур. íecTHiiK Российской о/х академии, Л 6, 1992, С.

34. А.С.1297746 СССР. Способ выращивания двух поколений ози-1ых культур в-год. /Астащенко A.M., Ыурашшн. A.B./ /Открытия. :зобретения.. 1988, № 38 (Официал.бюл.).

35. A.c. I435I95 СССР. Способ экологической защиты озимых ультур от неблагоприятных условий перезимовки, /Астащенко A.M.// ткрытия. Изобретения. 1988, № 41 (Официал.бкш.). ■ •

36. A.c. I59540G СССР. Способ создания исходного материала ровых и озимых форы пшеницы /Астащенко A.M., Неттевич 3.Д., стащенко T.G,/ /Открытия. ИзойретенияЛЗЭО, № 36 (Официал.бш.).

37. A.c. I54422I СССР. Способ предпосевной обработки семенного зерна. /Попов М.П., Стародубтова А.И., Астащенко A.M., Беркутова Н.С. //Открытия. Изобретения. IS00, Jf 7 (0ф--иш1ал.бюл. ]

38. A.c. I74I657 СССР. Способ выращивания сельскохозяйственных культур. /Астащенко A.M., Астащенко Т.С., Клиыахин Г.И., Jle-вавдовский Ю.С. //Открытия. Изобретения. 1992. № 23 (Официал, бюл.),