Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние лесорастительной зональности на реальную и потенциальную продуктивность вегетативно размножающихся растений

ВАК РФ 06.03.01, Лесные культуры, селекция, семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Влияние лесорастительной зональности на реальную и потенциальную продуктивность вегетативно размножающихся растений"

БРЯНСКИЙ ОРДЕНА ТРНДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТЭТ

? Г Ь О А На правах рукописи

... : ФЕЙ Ш5

БОВА ЭЛЕОНОРА ЮРЬЕВНА

ВЛИЯНИЕ ЛЕСОРАСТИТЕЛЬНОИ ЗОНАЛЬНОСТИ НА РЕАЛЬНУЮ И ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ПРОДУКТИВНОСТЬ ВЕГЕТАТИВНО РАЗННОШРХСЯ РАСТЕНИИ

Специальности: 06.03.01 - лесные культуры, селекция,

семеноводство, озеленение городов; ОБ.01.09 - растениеводство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Брянск - 1995

Работа выполнена на кафедре радиационной экология и жизнеобеспечения Брянского технологического института

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, - действительный член;. Международной Инженерной Академии, Заслуженный лесовод России МУРАХТАНОВ Е.С,

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ -

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор

ДРОЗДОВ И.И.

кандидат сельскохозяйственных наук БАРАНОВ А.Н.

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ

Брянский сельскохозяйственный институт

Защита диссертации состоится 1995г.

в часов на заседании специализированного совета К.064.08.01 при Брянском технологическом институте по адресу: г.Брянск, ул. Станке Димитрова, д. 3, Брянский технологический институт. 241037

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "3" ^¿ри/ 1995г.

Ученый секретарь специализированного совета / £ ^ Шошин В.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 'Актуальность темы. В условиях углубления экономического и экологического кризисов большую актуальность приобретает активизация использования земель лесного фонда и для недревесного пользования, в частности, вырааивания агрокультур. Для решения этой задачи необходимо знать, как влияет лесо-растительная зональность на реальнуш и потенциальнуи продуктивность вегетативно размножающихся растений.

В работе рассмотрено применение теории эколого-ценоти-ческих стратегий к агрокультурам, образование длительных модификаций и их влияние на вегетативное размножение растений. Эти теоретически значимые вопросы не получили пока окончательного решения, хотя изучение закономерностей вегетативного размножения растений имеет важное практическое значение: зная механизм вегетативного размнояения, можно понять причины высокой урожайности.

Модельными видами для исследования выбраны вегетативно размножавшиеся растения большой практической значимости: картофель, одна из основных агрокультур Брянской области; топинамбур, перспективное, устойчивое, высокоурожайное растение; каланхое, широко применяемое из-за лечебных свойств.

Брянская область расположена в трёх лесорастительных зонах и подзонах: хвойно-широколиственной подзоне зоны широколиственных лесов, зоне широколиственных лесов, лесостепи. Разнообразие экологических условий создаёт проблему подбора оптимальных сортов картофеля для районирования. Вместе с тем, экологическая разнородность территории является резервом для эффективного решения проблемы. Перспективно использование последействия экологических условий в семеноводческой практике. 8 частности, гидротермические условия изменяшт потенциальную урожайность клубней. Последействие экологических факторов на вегетативное размножение изучено слабо. Отсутствуют работы по его исследовании на территории России. Если учитывать последействие погодных условий, можно увеличить количество эффективных репродукций картофеля из элитных

клубкэй.

Актуальной задачей является оптимизация агрораститель-ности. Возмогно целенаправленное изменение зколого-ценотиче-ской стратегии сельскохозяйственных культур при изменении экологических условий. При этом растения становятся более мощными в ценотическом плане и менее требовательными к экологическим условиям.

Научная новизна.

1. Впервые в различных лесорастительных условиях изучено значение услоеий формирования вегетативных зачатков растений для их потенциальной продуктивности. Показано, что оптимальные условия увлавнения вызывают образование крупных единиц вегетативного размножения во 2-м и 3-м поколениях.

2.Условия увлакнения года формирования вегетативных зачатков и года их развития влияют на урокай в связи с особенностями образования вегетативной массы, её структуры и динамики образования. Гидротермические условия лесорастительных зон оказывают влияние на потенциальную продуктивность клубней картофеля.

3.Последействие фактора увлавнения. полиморфизм растений могут быть отчасти объяснены с позиций теории о стратегиях типов ЕЫЕивания, разработанной ранее для дикорастущих видов (Раменский Л.Г.. 1338; Работнов Т.Й., 1975: £г1ие З.Р., 1978; Миркин Б.Й., 1983). Разные морфотипы отличаются по признакам, определяющим стратегию выкивания: размеры индивида, продол-кительность вегетации, повревдаемость вредителями и болезнями, количество и качество единиц размнокения.

Цель исследования. Выявить наличие и значение последействия гидротермических факторов у вегетативно размноаающихся видов культурных растений. Определить значение гидротермических факторов для повышения потенцальной продуктивности вегетативно размнояающихся растений (на примере картофеля, топинамбура, каланхое).

Задачи исследования.

1. Выявить влияние лесорастительной »¡зональности на потенциальную продуктивность клубней картофеля и топинамбура.

2.Определить значение экологического ресурса при недревесном лесопользовании в различных лесорастительных зонах для повышения урожайности картофеля.

3.Изучить последействие гидротермических факторов на структру и величину урожая картофеля, топинамбура, каланхое.

4.Выявить связь последействия гидротермических факторов и проявления эколого-ценотических стратегий агрокультурами, а также связь объёма и структуры вегетативной продукции смежных поколений клонов картофеля, топинамбура, каланхое.

5. Разработать практические рекомендации по применении последействия гидротермических факторов в семеноводстве картофеля.

Объем экспериментального материала. Исследования проводились в Брянском районе. Б течение 1989-1991 гг. было зало-вено 99 опытных делянок картофеля и топинамбура в четырёхкратной повторности, по 96 растений на площадке плоиадьи 25 м2. Биометрический анализ высоты растений проведен за годы эксперимента на 31680 особях картофеля, топинамбура и каланхое. Полная биометрия по 15 параметрам (количество и диаметр стеблей, количество и размеры листьев, количество и масса клубней по фракциям и т.д.) проведена на 1980 растениях топинамбура и картофеля, и на 480 растениях каланхое. Исследование химических показателей сделано для 82 проб почвы из четырёх районов Брянской области. Было проведено 2970 анализов почвы с опытных делянок на влагосодервание.

Личный вклад автора. Все работы по сбору, обработке, анализу экспериментальных данных, получению выводов, написанию диссертации проведены лично автором или под его непосредственным руководством.

Практическая значимость работы. Разработаны практические рекомендации для совершенствования семеноводства картофеля и топинамбура. Основные их положения следующие:

1. Посадочный материал картофеля и топинамбура получать из районов, где в прошлом году были обильные осадки.

2. Возможно прогнозировать урожайность картофеля на ос-

нове гидратеркических характеристик июня и урожайности прошлого года.

3. При недостатке увлакнения мокно получать длительные вегетативные кодификации картофеля, устойчивые к вредителям.

Половения, выносимые на защиту:

1. Лесорастительная зональность, определяющие её гидротермические условия влияит на реальную и потенциальную продуктивность картофеля. Клубни картофеля и топинамбура лесостепного происхождения проявляют меньшую потенциальную продуктивность, чем клубни из зоны широколиственных лесов.

2.Для вегетативно размноваюиихся растений выявлено наличие последействия гидротермических факторов, которое явно выравается во второй год опыта, меньше проявляется в третьем поколении, наблюдается затухание эффекта с кавдым вегетацин-ным сезоном.

3.Клоны картофеля и топинамбура, взятые из лесостепи, в зоне широколиственных лесов реагируют повышением урокайности и вегетативного размножения на меньшее увлавнение, чем клоны из зоны широколиственных лесов.

4.Клон, образовавший крупные единицы размновения (клубни, выводковые почки), в двух последующих поколениях проявляет максимальную интенсивность вегетативного размновения, если материнское поколение вегетативно размножалось интенсивно, то потомки характеризуются крупными вегетативными зачатками и проявляют высокую продуктивность.

5.Последействие гидротермических Факторов связано с проявлением агрокультурами различных зколого-ценотических стратегий.

Апробация. Результаты исследований доловенн и обсукдены на Всесоюзной конференции молодых ученых "Изучение, охрана и рациональное использование природных ресурсов" (1-4 ноября 1987 г., Уфа); на научной конференции молодых ученых и специалистов Московской сельскохозяйственной академии им. К.А.Тимирязева, (14-17 июня 1988 г., Москва), работа удостоена диплома; научно-технической конференции "Молодеаь, молодые уче-

ние и специалисты в решении задач промышленного и агропромышленного производства" (29 мая 1991г., Брянск); Мендународной конференции "Циклы природных процессов, опасных явлений и экологическое прогнозирование" (17-19 марта 1992г., Москва). Опубликована работа "Особенности выращивания и использования топинамбура, картофеля и каланхое на радиоактивно загрязненных территориях" (Брянск, 1994г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ, из них 5 в научных сборниках и брошюра (2 печатных листа).

Структура и объём диссертации. Диссертация содержит 7 глав, введение, выводы и прилояения, список цитированной литературы включает 418 наименований (в том числе 93 работы иностранных авторов), изложена на 205 страницах, включая 18 таблиц и 22 рисунка.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ВВЕДЕНИЕ

Приводятся обоснование темы диссертации, цель исследования, научная новизна и практическая ценность.

ГЛАВА 1. ПРЯМОЕ ДЕЙСТВИЕ И ПОСЛЕДЕЙСТВИЕ ВЛИЯНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ВЕГЕТАТИВНОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ

РАСТЕНИЙ

В обзоре дан анализ истории изучения современных представлений о влиянии последействия экологических факторов на физиологический возраст и вегетативное размножение растений. Рассмотрены работы, касающиеся влияния влааности почвы на вегетативное размноаение картофеля (Nelson S.N., Hivang К.Е., 1975; Габриелян А.Г., 1981 и др.) и топинамбура (Прохоров Н.И., 1971; Hang Д., Gl 11iland S.,1981 и др.) Обсуядено применение теории эколого-ценотических стратегий к различным биологическим объектам (Ниркин Б.М.,1986;Магомедмирзаев М.М., 1987 и др.). Анализ литературы показывает, что влияние увла-янения и его последействие на изменение экологической стратегии культурных растений рассмотрено недостаточно полно. Данные авторов неоднозначны и противоречивы. Сделан вывод о необходимости исследования связи гидротермических Факторов.

- в -

стратегической направленности, вегетативного размножения картофеля, топинамбура, каланхое и их продуктивности.

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИИ Приведена характеристика физико-географических условий места проведения исследований. Экологическое разнообразие Брянской области связано с ее расположением на стыке лесо-растительнкх зон и подзон; хвойно-гироколиственной подзоны теневых широколиственных лесов, зоны широколиственных лесов, зоны лесостепи. Описаны экологические особенности модельных растительных видов. Картофель относится к мезофитам, проявляя однако некоторые признаки гигрофита (Букасов С.М., Шари-на Н.Е..1938; Бацанов Н.С., 1959). Топинамбур - мезофит, но имеет признаки ксерофита (Еуковский H.H., 1950; Виво Х.Й., 1951). Каланхое - ксерофит, суккулент СКизнь..., 1981).

Полевые опыты проводились в Брянском районе в 1989-1991 гг. Клубни картофеля сорта Темп шестой репродукции получали непосредственно перед посадкой в различных ботанико-географических зонах и подзонах: хвойно-иироколиственной подзоне (Шуковский район), е зоне широколиственных лесов (Брянский, Почепский районы), зоне лесостепи (Севский район).

Клубни топинамбура сорта Белая урожайная брали, исходя из результатов опытов 1989 г., из зоны широколиственных лесов (Брянский район) и зоны лесостепи (Севский район). Клубни картофеля и топинамбура использовали из одних и тех же хозяйств. При отборе семенного материала учитывали климатические различия, однородность почв, культуры предшественника и размеры клубня. Посадку и уход за растениями выполняли по стандартной агротехнике (Бацанов Н.С., 1959).

Контрольные растения (вариант 0) находились в условиях атмосферного увлажнения (табл.1). Следующий вариант (1) расположили на дренаже (ложбины для поверхностного стока глубиной 0,5 и и водосборник (глубиной 2м), граничащий с опытной площадкой) для быстрого отведения осадков. Варианты с дополнительным увлажнением поливали, исходя из определенных соотношений среднемесячной среднесуточной температуры и месячной суммы осадков (t:u). Вариант 2 - t:и = 1:3. Это соотношение

Госсен и Г. Вальтер (1982) считали оптимальным для оценки влагообеспеченности ботанико-географических зон и подзон. Вариант 3 - Ъ:и=1:4,5. Это соотношение средних многолетних значений температуры и осадков за 47 лет (с 1951 по 1989гг.) в районе исследований. Вариант 4 - 1:и=1:5-соотношение является оптимальным для дубрав Брянской области (Гортинский Г.Б., 1984), Вариант 5 - Ь;и = 1:6,4 - соотношение среднемесячных среднесуточных температур и месячных сумм осадков июня за 1984-1988 гг. Использование этой пропорции обосновано повышением среднегодовой температуры воздуха в указанные годы.

Таблица 1

Схема опытов с картофелем и топинамбуром

N варианта Нсловия увлажнения, соотношение температуры (1) и осадков (Н)

0 (контроль) Атмосферное увлажнение

1 Дренаж

2 ь:»=1:з

3 Ь:«=1:4,5

4 Ь:и=1:3

5 ь:»=1:в,4

Нами предлояена формула, облегчающая расчет норм полива (Бова З.Ю., 1992):

д\л/= Ж - \л/; , 6 и

где количество воды, мм/м, которое нуано долить

до нормы;

- фактическое количество осадков, мм/м. в

, предыдущие 5 дней; а/

- норма суммы осадков за месяц для каждого варианта опыта, мм/м;

6 - количество пятидневок в месяце.

- 10 -

Поливы проводили един раз в 5 дней в йене (картофель) и июле (топинамбур) в период интенсивного формирования фотосинтетического аппарата и закладки клубней. Опыты проводили по иести вариантам в 1969 г. и 1990 г. с клубнями картофеля, полученными в одних и тех же хозяйствах трех зон. Затем семенной материал, выращенный в результате опытов, два года репродуцировали на тех же опытных участках при атмосферном увлажнении для выявления эффекта последействия. Вели фенологические наблюдения за опытными растениями. Биометрию проводили в фазу массового цветения по методике Т.Х.Тамкетса, Х.Г.Тооминга, Х.И.Мязталу (1989) по 15 параметрам. При сборе клубней учитывали количество клубней, массу каждого клубня, количество завязей.

Опыты с каланхое проводили в течение двух лет в комнатных условиях. Опытные растения получены из выводковых почек, взятых от трех одноклоновых особей каланхое, выращенных в одном сосуде в комнате при оптимальном увлажнении. Каланхое выращивали при рекомендованном (Тавлинова Г.К..1985) почвенном и световом режиме по 20 растений в каждом варианте, с четырехкратной повторностью. Опыт проводили при трех условиях увлажнения. Первое опытное поколение выращивалось в трех условиях увлажнения - при 402 (вариант 1), ?0'Л (контроль 0) и 902 (вариант 2) влажности почвы от наименьией полевой вла-гоемкости (НПБ). Выводковые почки, полученные с растений 1 и 2 вариантов, выращивали при трех указанных условиях увлажнения. В третьем и четвертом поколении растения выращивались при влажности почвы 707. от НПВ. Раз в неделю измеряли количественные признаки всех растений.

После сбора всего опытного материала в полевых условиях проводили его камеральную обработку. Клубни взвешивали с помощью весов ВТЦ-i0 типа ВНЦ ГОСТ 7327-55 с точностью до двух граммов. Площадь листа картофеля и топинамбура рассчитывали по величине линейных размеров (Росс В., Росс В., 1989). Морфологию листьев и стеблей изучали с помощью бинокуляра МБС-2. Анатомическое строение листьев и стеблей исследовали микро-

скопом Р-1У-42. Зарисовку препаратов проводили на рисовальном аппарате РА-4, измеряли с помощью шкалы, оценивали визуально.

Отбор образцов почвы в течение вегетационных сезонов проводили через каядые пять дней в трех точках с каадой делянки, затем определяли влажность. Образцы почвы на химический анализ отбирали по стандартной методике (Пособие..., 1965) в местах взятия семенных клубней и на опытном участке.

Статистическую обработку экспериментальных данных проводили на ЭВМ IВМ РС с использованием стандартных программ СЗЬаЬе дгаЬЬ, 01грап, Согг). Применены корреляционный, дисперсионный и регрессионный анализы.

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ГИДРОТЕРНИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА КАРТОФЕЛЬ, ВЫРОСШИЙ В УСЛОВИЯХ НВЛАЖНЕНИЯ ХВОИНО-ШИРОКОЛИСТВЕННОЯ ползоны

В главе рассматривается влияние гидротермических условий на клон картофеля, происходящий из хвойно-вироколиствен-ной подзоны (Яуковский район).

Установлено, что условия увлазнения ишня года выращивания влиявт на продуктивность и вегетативную активность картофеля. Действие увлаанения, соответствушщего среднему многолетнему соотношении температуры и осадков 1:4,5 (вариант 3), вызывает максимум вегетативного размножения и продуктивности картофеля (табл. 2). Прямое действие увлаанения по соотношении температуры и осадков 1:5 (вариант 4) приводит к формировании крупных клубней (табл. 2).

Увеличение количества вегетативных зачатков происходит при меньшем увлаанении, чем увеличение их размера.

В ряду шести вариантов опыта ни одна из характеристик растений не зависит линейно от увлаанения. Напротив, признаки картофеля описываются слогными кривыми, имея максимумы и минимумы. Мы моделировали свойственные природе Брянской области значения в пределах ГТК 1.4? - 2,53. Следовательно, растения чувствительны даге к таким небольшим изменениям.

Таблица 2

Действие увлажнения на первое, второе и третье вегетативные поколения картофеля яуковского происхоядения (по данным за 1989, 1990 и 1991 годы)

Вегетативное поколение Характеристики растений Варианты увлажнения в годы опыта

0(контроль: 1 2 3 4 1 5

Количество клубней М п 10.3 юЛэ 1 10,3 0.18 7.3 ±0.17 14,3 ±0.18 10.51 8.9 ±о.5з

Первое Средняя масса клубня, г И ш 46.6 ±0,4б 50.6 ±0.4б 36.5 Ю.48 41.3 10.48 58,9 10.4? оы • со

Урожайность, ц/га М 235,1 255,6 130.2 288.5 288,0 168.6

Количество клубней н ш 6.9 10.18 6,5 10.18 7.0 ±о.1з 8.0 ±0.18 8.4 10.18 7.4 ±0.20

Второе Средняя масса клубня, г Н в 55.2 ±0.49 43,2 10.45 49.9 Ю.45 60,2 ±0.47 44.7 10,49 43.8 ±0,46

Зрояайность, ц/га И 372,5 273,8 169.3 469.2 366.2 314.4

Количество клубней К ш 6,5 7.5 10.19 7а5 ±0.20 ±0.19 7.9 ЮЛ8 7Л5 ±0.51

Третье Средняя масса клубня, г И ш 56.9 Ю,46 46,0 46.9 10.47 59,7 ±0.47 45.7 ±0.45 43.1 ±0.46

Ирожайность, ц/га К 185.5 169.1 172,5 216.3 176.9 158,3

Примечание. I фактическое > Ь табличного при р=952.

- 13 -

Лимитирующее влияние недостатка и избытка влаги формирует зоны пессиума, в которых продуктивность не высока. Второй причиной нелинейной зависимости продуктивности от увлаанения является изменение содераания воздуха в почве. Аэрация уменьшается с увеличением оводненности, и рост картофеля ограничивается нехваткой кислорода. Это согласуется с законом минимума Либиха, по которому урояай управляется ресурсов, находящимся в минимуме. Повышение урожайности в условиях дренааа при низкой влаяности и высокой аэрации согласуется с законом компенсации факторов.

В разных вариантах опыта листья картофеля в различной степени повреядались колорадским яуком. Наиболее повреядены были растения 3 варианта С 1600,Ш от контроля), в наименьшей степени - растения 1 варианта (58,82 от контроля). С помощыа морфологического и анатомического анализа выявлено, что листья картофеля 1 варианта ксероморфизированы. Листья этого варианта мелкие, с мелкими клетками и мевклетниками. Количество трихом на нианей стороне листа на 36% больше, чем в 3 варианте. Звлаянение влияет на фенологии картофеля. Растения 3 варианта вегетировали на 2 недели меньше, а растения 1 варианта - на 2 недели дольше, чем контрольные.

Наблюдался эффект последействия условий увлаанения на продуктивность картофеля. Явлаанение влияет на семенные свойства клубней.

Последействие увлаанения, соответствующего соотношения температуры и осадков 1 : 4,5 (вариант 3), проявилось в образовании крупных клубней и максимальной продуктивности картофеля. Последействие увлаанения по соотношении температуры и осадков 1:5 (вариант 4) вызывало формирование многочисленных клубней (табл. 2). Последействие, явно выраяенное во второй год опыта, затухает в третий год. Так проявляется его модификационная, ненаследственая природа (табл. 2). Корреляция меаду надземными и подземными частями растения позволяет краткосрочно прогнозировать продуктивность и структуру уро-

коя картофеля. В частности, количество клубней и количество завязей находится в прямой зависимости от количества стеблей (г = 0,66 и 0,93). масса клубней зависит от высоты стеблей (г = 0,76 при доверительном уровне 952).

ГЛАВА 4. ДЕЙСТВИЕ ГИДРОТЕРМИЧЕСКИХ УСЛОВИИ НА КЛОНЫ КАРТОФЕЛЯ И ТОПИНАМБУРА, ВЫРОСШИЕ В ЗОНЕ ШИРОКОЛИСТВЕННЫХ ЛЕСОВ .

В главе рассматривается влияние гидротермических условий на клоны картофеля и топинамбура, происходящие из зоны широколиственных лесов (Брянский район). Установлено, что условия увлажнения в период формирования фотосинтезируищего аппарата елияют на продуктивность и вегетативнуи активность картофеля и топинамбура.

Действие увлажнения, соответствующего среднему многолетнему соотношению температуры и осадков (1:4,5, вариант 3), вызывает максимум вегетативного размножения и продуктивности картофеля и топинамбура (табл. 3, 4).

Увлажнение по соотношению температуры и осадков 1:5 (вариант 4) приводит к формированию крупных клубней картофеля и топинамбура, но не оказывает значительного влияния на урожайность (табл. 3, 4).

Прямое действие увлажнения на клон картофеля из хвойно-широколиственной подзоны зоны вироколиственных лесов и клоны картофеля и топинамбура из зоны вироколиственных лесов сходно.

Растения картофеля и топинамбура в условиях дренажа ве-гетировали на две недели дольше, а при повышенном увлажнении отмирали на две недели раньше, чем в контроле.

Условия увлажнения, изменяя морфологию клубня картофеля, способствуют налипанию почвы и накоплению радионуклидов. Минимальная масса почвы налипает на клубни, выращенные при поливах в июне (14,2У. от контроля).

Наблюдался эффект последействия условий увлажнения на продуктивность и вегетативную репродукцию картофеля и топи-

Таблица 3

Действие увлажнения на первое, второе и третье вегетативные поколения картофеля брянского происхождения (по данный за 1983. 1990 и 1991 годы)

Вегетативное поколение Характеристики растений Варианты увлажнения в год опыта

0(контроль: 2 3 4 6

Количество клубней И ш 6.9 ±0,18 6.1 ±0.18 9,2 *0,17 6,5 ±0,17 5.5 ±0,19

Первое Средняя масса клубня, г М ш 62.6 5=0,49 52.9 ±0,47 54.0 ±о,4з 68,0 *0,45 109,3 ±0,49

Урожайность, ц/га К 211,8 157,9 243,4 216,7 299,9

Количество клубней м ш 6Д4 ±о,2о 5.5 ±0,18 6,0 ±0,{9 6,8 ±0,17 5,2 ±0,18

Второе Средняя масса клубня, г М О 63.3 ±0,45 53.6 ±0,49 70,3 ±0,4б 56,1 ±0,49 60.6 ±0,47

Урожайность, ц/га М 198,6 144,6 206,6 186,8 154.6

Количество клубней И ш V 4.7 ±0,17 5.1 ±0,19 5.6 ±оЛэ 4.6 ±о,!в

Третье Средняя масса клубня, г м ш 77,3 ±0,48 60.9 ±0,45 75,2 ±0,49 64,1 ±0,46 63.9 ±0,49

Урожайность, ц/га М 178,1 140.2 187,9 172,7 144,2

I

сл 1

Примечание. Ь Фактическое > I табличного при р=95%.

Действие увлажнения на первое , второе вегетативные поколения топинамбура брянского происхоядения (по данным за 1990 и 1991 годы)

Вегетативное Характеристики растений Варианты увлажнения в 1990 году

поколение 0(контроль: 1 2 3 4 5

Количество клубней М о 20.9 ±0.48 21.3 ±0,47 16,1 ±0,49 25,4 17.9 ±о,4б 18.2 ±0.49

Первое Средняя масса клуоня, г Н в 67,5 ±8,2 68,1 ±4,3 56,0 ±7.1 66,2 ±6,2 81,6 ±5,3 59,3 ±4,2

Ярожайность, ц/га И 352,7 362,6 225,4 420,4 365,1 269,8

Количество клубней м о 17.2 ±о,4э 16.3 ±0,46 16.7 ±0,47 20,2 ±1,52 22,3 ±0,47 18.9 ±0.48

Второе Средняя масса клуоня, г И ш 88,0 ±7,3 50,7 63,4 ±8,0 72,1 ±5.8 50,9 ±5,7 51,8 ±5.9

Урожайность, ц/га м 292,4 206,6 264,9 364,1 2В4,3 244,6

Примечание. Ь фактическое > I табличного при р=95Х.

намбура.

Последействие увлажнения. соответствующего соотношению температуры и осадков 1 : 4,5 (вариант 3), проявилось в образовании крупных клубней и максимальной продуктивности картофеля и топинамбура (табл. 3. 4).

Последействие увлажнения по отношению температуры и осадков 1:5 (вариант 4) вызвало формирование многочисленных клубней (табл. 3. 4).

Последействие увлаянения проявляется меньше в третьем вегетативном поколении, чем во втором.

ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ ГИДРОТЕРМИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА КЛОНЫ КАРТОФЕЛЯ И ТОПИНАМБУРА, ВЫР0С1ИЕ В ЗОНЕ ЛЕСОСТЕПИ

В главе рассматривается влияние гидротермических условий на клоны картофеля и топинамбура, происходящие из зоны лесостепи (Севский район).

Установлено, что прямое действие гидротермических условий, соответствующих пропорции температуры и осадков 1:3 (вариант 2). вызывает максимум вегетативного размножения картофеля и топинамбура севского (лесостепного) происхождения (табл. 5, 6).

Прямое действие гидротермических условий, соответствующих пропорции температуры и осадков 1 : 4.5 (вариант 3), вызывает формирование крупных клубней и наибольшую продуктивность картофеля и топинамбура лесостепного происхождения (табл. 5, 6).

Последействие гидротермических условий по пропорции 1:3 (вариант 2) проявляется в увеличении средней массы клубня и урожайности картофеля и топинамбура (табл. 5, 6).

Последействие гидротермических условий по пропорции 1 : 4.5 ( вариант 3) не повышает урожайность, но несколько увеличивает количество клубней (табл. 5. 6).

Последействие увлажнения проявляется меньше в третьем вегетативном поколении, чем во втором.

Действие увланнения на первое, второе и третье вегетативные поколения картофеля севского происхождения (по данным за 1989, 1990 и 1991 годы)

Вегетативное поколение Характеристики растений Варианты увлажнения в годы опыта

0(контроль] 1 2 3 4 5

Количество клубней М о 6,5 40.18 10,4 ±0,18 А8 ±0,21 7,7 ±0,19 8,4 ±0.18

Первое Средняя масса клубня, г Н ш 41.3 50.2 ±0.49 ±0.45 32.4 ±0,48 95.3 ±0,47 40.9 ±0,49 36.2 =±0.49

Уроаайность, ц/га Н 131,4 181,9 165.3 224,1 154,4 149.1

Количество клубней И и ±0.22 ±0.21 6.3 ±0.20 8.6 ±о.2з ±0,25 7Л9 ±0.24

Второе Средняя масса клубня, г м ш 53,2 49,6 ±0.38 ±0.48 63.8 ±0,49 42.5 ±0,48 46,1 ±0,49 43.2 ±0,48

Уроаайность, ц/га м 174,5 182.3 197.0 179,0 160.3 167.1

Количество клубней м л 7.4 7.5 *0.21 ±0,19 ±0.18 7Д8 *о.2о ±0.19 ±0.18

Третье Средняя масса клубня, г М ш 45.6 48.6 ±0,48 ±о,$о 52.7 ±0.41 48.9 ±0,42 43.3 ±0.42 45.4 ±0.48

Нроаайность, ц/га М 165,3 178,5 191.3 187,2 156.9 164,7

Примечание. Ь фактическое > I табличного при р=95Х.

Действие увлажнения на первое и второе вегетативные поколения топинамбура севского происхождения (по данным за 1930 и 1991 годы)

Вегетативное поколение Характеристики растений Варианты увлажнения в 1990 ГОДУ

0(контроль) 1 2 1 3 1 4 5

Количество клубней И в 15.1 ±о.4з 18.2 0,47 25.6 ±0.45 14.3 ±0,49 19.8 ±0,48 20,3 ±0.49

Первое Средняя масса клубня, г И в вв. 1 ±0,48 80.1 ±о,4з 49.0 ±0.42 107.1 ¿0,42 62.0 ±0.42 51.3 ±о,4э

Урожайность, ц/га И 249,7 364,5 313.6 382.9 306.9 260,4

Количество клубней н ж 16.1 ±0,47 17.0 ±0,4б 16.9 ±0,48 21.2 ±0.49 16.7 ±0,46 20.3 ±0,61

Второе Средняя масса клубня, г Н п 55.9 ±0,49 69.1 ±0.48 78.4 ±0,48 52.3 ±0.41 52,9 ±0.41 50.8 ±0.49

Урожайность, ц/га И 225.3 295,6 331.4 227.4 221,0 264.1

Примечание. Ь фактическое > I табличного при р=95Х.

- 20 -

Прямое действие и последействие гидротермических условий на клоны картофеля и топинамбура из хвойно-широколист-венной подзоны (Жуковский район) и зоны широколиственных лесов (Брянский район) сходны.

Прямое действие гидротермических условий по пропорции 1 : 4,5 (вариант 3) вызывает максимальную уроаайность картофеля и топинамбура трех лесорастительных зон и подзон.

Картофель и топинамбур севского (лесостепного) происхождения реагируют на меньшее повышение увлажнения, чем брянского и жуковского (лесной зоны).

Наиболее значимы для формирования семенных качеств клубней увлажнения июня предшествующего года, когда происходит закладка завязей и дифференциация глазков (г = 0.48 для Брянского района).

Найдено уравнение регрессии, связывающее рассмотренные показатели:

у=73,09+0,38х . где у - урожайность п года;

х - месячная сумма осадков (п-1) года при доверительном уровне 99.77..

Зта зависимость определяет автокорреляцию урожая п года и (п-1) года (г = 0.67 для Новозыбковского района, г = 0,47 для Брянского района при доверительном уровне 992).

Посадочные клубни картофеля и топинамбура брянского происхождения обладают больней потенциальной урожайностью, чем севского и жуковского.

ГЛАВА 6. ПРЯМОЕ ВЛИЯНИЕ И ПОСЛЕДЕЙСТВИЕ ГИДРОТЕРИИЧЕСКИХ ЫСЛОВИЙ НА ВЕГЕТАЦИИ И РЕПРОДУКЦИЮ КАЛАНХОЕ

В главе рассматривается влияние влажности почвы на клоны каланхое.

Прямое действие повышенной влажности почвы стимулирует рост и развитие каланхое, а недостаток влаги угнетает. Так, площадь листьев и количество выводковых почек каланхое

в варианте 1 составила соответственно 70,62 и 43,42 от контроля, а в варианте 2 - 205,6% и 138,62.

Выявлено последействие влажности почвы в течение двух поколений. Эффект последействия затухает с каждым поколением, прошедшим с момента прямого действия фактора. В частности, площадь листьев растения варьировала по вариантам в третьем поколении от 28,3 + 1,43 см до 48,3 ± 1,47 см , а в четвертом поколении - от 42,8 + 1,47 см до 47,8 ± 1,45см. В последействии потомки растений каланхое из переувлажненных и засушливых условий хуже растут и размножаются. Например, они образуют листья площадью соответственно на 3,62 и 12,12 меньше, чем контроль. В указанных условиях формируется соответственно на 1,32 и 7,32 меньше выводковых почек, чем на контрольных растениях.

Ухудшение роста и репродукции потомков каланхое из засушливых условий выражено больше, чем последействие переувлажнения.

ГЛАВА 7. ПРОЯВЛЕНИЕ КАЛАНХОЕ, КАРТОФЕЛЕМ И ТОПИНАМБУРОМ РАЗЛИЧНЫХ ЗК0Л0Г0-ЦЕН0ТИЧЕСКИХ СТРАТЕГИИ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ГИДРОТЕРМИЧЕСКИХ УСЛОВИИ

В проведенных нами полевых экспериментах получены растения картофеля, топинамбура, каланхое, резко отличающиеся по габитусу, продолжительности жизни, количеству и величине единиц вегетативного размножения, степени устойчивости к неблагоприятным экологическим условиям и вредителям. Признаки, по которым описаны модельные растения, являются определяющими для эколого-ценотических стратегий С Grime I.P., 1979: Миркин В.М.. 1985; Смирнова О.В., 1987). Комплекс анатомических, морфологических и фенологических признаков выращенных в разных гидротермических условиях растений позволяет сделать вывод о том, что они в разной степени проявляют ту или иную эколого-ценотическую стратегию.

Признаки виолентности проявляют растения:

- 22 -

1) картофеля и топинамбура лесостепного (севского) происхождения в гидротермических условиях при соотношениии температуры и осадков 1:4,5;

2) картофеля и топинамбура из зоны широколиственных лесов (Яуковский, Брянский районы) при гидротермических условиях 1:и = 1:5;

3) каланхое при влажности почвы 70% от НПВ. При зтих условиях растения образуют крупные вегетативные зачатки. Растения, развившиеся из крупных клубней и выводковых почек, более жизнеспособны, образуют стабильный клон. Таким образом, растения в указанных условиях выступают в роли вио-лентов.

Признаками патиентности характеризуются:

1) картофель и топинамбур из всех исследованных зон на дренаже;

2) каланхое, выращенные при недостатке увлажнения (влажность почвы 40У. от НПВ).

В этих условиях растения проявляют "скаредную экономию" (Ра-менскийЛ.Г,, 1937), ксероморфиэируштся.

Признаки зксплерентности проявляют:

1) картофель и топинамбур Севского (лесостепного) происхождения при гидротермических условиях Ь:и = 1:3;

2) картофель и топинамбур 1уковского и Брянского происхождения (зона широколиственных лесов), выращенные при гидротермических условиях Ь:и = 1:4,5;

3) каланхое, выращенные при избытке увлажнения (90% от

НПВ).

Образование большого количества единиц вегетативного размножения позволяет клону на следующий год занять большую площадь. Размножаясь интенсивно, растения выступают в роли зксплерентов.

Динамика накопления биомассы также является диагностическим признаком при определении зколого-ценотических стратегий. Ны обнаружили сходство динамики массы клубней карто-

феля (Нигг Б., 1981) и радиального прироста древесины дуба черешчатого, исследованного нами (Вова Э.В., Самарова З.С., 1987) (рис. 1, 2). Виолентные дуб и картофель (рис. I32.fi и 133.fi) интенсивно растут во вторую половину вегетации. Напротив, зксплерентные дуб и картофель наиболее интенсивно растут в начале вегетации (рис. 1,В и 2,Б) и раньше ее заканчивают.

Прирост, мкм

месяцы

месяцы

Рис.1.Радиальный прирост дуба черевчатого поздней (А) и ранней (5) феноформ (по Э.В.Бове, З.С.Сама-ровой, 1987).

Рис.2.Накопление массы урожая картофеля, выросшего из молодых (А) и старых (Б) клубней (по Нигг Б., 1981).

Проведенный нами эксперимент с почепским элитным картофелем показывает падение виолентности с каждой последующей репродукцией высококачественного посадочного материала. Об этом говорит уменьшение урожайности (от 239,3 ц/га до 193,1 ц/га), средне'й массы клубня (от 99,710,45 г до 72,1* ±0,47 г), увеличение их количества (от 4,9*0,19 до 5,5*0,18).

- 24 -

ССНОЗННЕ вывела и ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Лесорастительная зональность влияет на потенциальную продуктивность клубней картофеля и топинамбура. Клоны картофеля и топинамбура лесостепного происховдения реагируют повышением урояайности и вегетативной активности на меньшее увеличение увлажнения, чем клоны из зоны широколиственных лесов.

2. Выявлено последействие гидротермических факторов на рост и размножение вегетативно размножавшихся культурных растений (картофеля, топинамбура, каланхое).

3. Гидротермические условия (пропорция температуры и осадков 1:3) в период начала закладки клубней вызывают усиление вегетативного размножения картофеля и топинамбура лесостепного происхождения при их переносе в зону широколиственных лесов. При соотношении 1:4,5 вызывается тот же эффект у картофеля и топинамбура из зоны широколиственных лесов и существенно увеличивает их продуктивность. Растения усиливают проявление зксплерентности.

4. Гидротермические условия (соотношение температуры и осадков 1:4,5) в период начала закладки клубней приводят к увеличении средней массы клубня и урожайности картофеля и топинамбура из лесостепи при их перенесении в зону широколиственных лесов. Пропорция 1:5 вызывает увеличение средней массы клубня у названных растений из зоны широколиственных лесов. Растения проявили признаки виолентности. Гидротермические условия, характеризующиеся соотношением температуры и осадков 1:4,5, вызывали наибольшую продуктивность растений из трех лесорастительных зон и подзон.

5. Картофель, выращенный при недостатке увлажнения и повышенной аэрации, ксероморфен. имеет развитые механические ткании, мало повреждается колорадским жуком. Эффект сохраняется в следующем вегетативном поколении.

6. Последействие гидротермических условий (соотношение 1:3) проявляется в увеличении средней массы клубня и урожайности картофеля и топинамбура лесостепного происхождения при их перенесении в зону широколиственных лесов. Тот же эффект

выявлен для растений из зоны широколиственных лесов при соотношении температуры и осадков 1:4,5.

7. При небольшом, не достигавшем оптимума, повышении увлажнения, дополнительные ресурсы направляются прежде всего на вегетативное размножение, образование большого количества мелких вегетативных зачатков. При значительном повышении увлажнения (близком к оптимальному) дополнительные ресурсы направляются на формирование крупных вегетативных зачатков.

8. Последействие гидротермических условий при соотношении 1:4,5 не повышает урожайности, но усиливает вегетативное размножение картофеля и топинамбура из лесостепной зоны при их перенесении в зону широколиственных лесов. Тот же фактор проявился у растений из зоны широколиственных лесов при пропорции 1:5.

Э. Клоны картофеля и топинамбура, образовавшие большое количество клубней, на следующий год проявляют наибольшую урожайность.

10. Увлажнение июня влияет на урожайность картофеля последующего года, что подтверждается и высокой автокорреляцией урожаев со сдвигом в один год.

11. Последействие ослабляется с каждым вегетативным поколением, прошедшим с момента прямого действия.

12. Культурные растения (картофель, топинамбур, калан-хое) проявляют разную степень виолентности, эксплерентности и патиентности при изменении гидротермических условий.

Практические рекомендации:

1. Целесообразно заниматься семеноводством картофеля в регионах с повышенным увлажнением.

2. Более качественный посадочный материал картофеля и топинамбура брать из районов, где в июне-июле прошлого года отмечены обильные осадки.

3. Возможно прогнозирование урожайности картофеля на основе гидротермических характеристик и урожайности предшествующего года.

4. При недостатке увлажнения целесообразно получать длительные модификации картофеля, устойчивые к вредителям.

- 26 -

5. Лесные условия стабилизируют увлажнение и способствуют формированию гладких клубней картофеля с тонкой пробкой.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы: 1.Сезонная динамика радиального прироста дубов двух форм в различных метеорологических условиях // Сборник тезисов докладов Всесоюзной научной конференции "Изучение, охрана и рациональное использование природных ресурсов" - Уфа, 1987.-С. 13 (в соавт. с З.С.Самаровой).

2.Осенние изменения травяного покрова в зависимости от фено-формы лесообразувцей породы // Труды научной конференции молодых ученых 14-1? июня 1988 г. Московская с.-х. академия им. К.А.Тимирязева. - П., 1988. - Доклад депонирован ВНИИТЭИ агропром N 41/63 ВС -89 Деп., реферат - журнал "Охрана природы". Охотничье хозяйство. - 1989. - N 3. - С.11.

3.Влияние эффекта последействия на продуктивность посадочного материала (на примере агрофитоценозов) // Тезисы докладов научно-технической конференции "Молодежь, молодые ученые и специалисты в решении задач промышленного и агропромышленного производства" - Брянск, 1991. - С. 90-92 (в соавт. с Л.С.Зириной).

4.Условия увлажнения и краткосрочный прогноз урожайности картофеля // Труды Международной конференции "Циклы природных процессов, опасных явлений и экологическое прогнозирование". - М., 1992. - Вып. 2. с. 100-103.

5.Влияние условий увлажнения на семенные качества картофеля в лесных условиях Брянской области // Лесная геоботаника и биология древесных растений : Сб. научн. тр. - Брянск. 1992.

- С.130-134.

6.Особенности выращивания и использования топинамбура, картофеля и каланхое на радиоактивно загрязненных территориях.

- Брянск, 1994. - 30 с.