Анализ селекции яровой тритикале как одной из наиболее урожайных зерновых культур. Исследование влияния различных вариантов норм высева и способов посева на вариабельность параметрических показателей междоузлий фитомеров стеблей растений тритикале яровой.
Аннотация к работе
При одинаковых показателях высоты стеблей устойчивые к полеганию сорта имеют более утолщенное второе междоузлие [12]. В задачу проведенных исследований входило изучение эффекта ценотических факторов - норм высева и способов посева при различных погодных условиях - на изменение линейных размеров междоузлий стеблей тритикале ярового сорта Коровай харьковский. Изучали влияние различных вариантов норм высева: 400; 450; 500; 550 и 600 зерен/м2 (участки первого порядка) - и двух вариантов способов посева - общераспространенного рядового и полосного (полосы шириной 15 см, расстояние между полосами - 15 см). Не установлено существенной разницы по длине междоузлий при нормах высева 400 и 450 зерен/м2 - 32,9 и 32,6 см соответственно, а также при нормах высева 500 и 550 зерен/м2 - 31,7 см. Анализируя частные сравнения действия факторов, видно, что эффективность повышения нормы высева на изменения длины междоузлий в большей степени была выражена на вариантах, где посев проводили рядовым способом.Таким образом, на основании проведенного анализа установлено существенное влияние исследуемых агротехнических факторов - норм высева и способов посева, а также их взаимодействие на изменение параметров междоузлий префлоральной зоны растений яровая тритикале.
Введение
Одной из основных проблем при выращивании зерновых колосовых является повышение продуктивности сортов и улучшение технологических качеств зерна. Стабильность производства высококачественного зерна может быть обеспечена при условии, если сорт способен сберечь высокий уровень урожайности в неблагоприятных условиях выращивания.
Снижение урожаев и ухудшение их качественных характеристик в значительной мере зависит от полегания хлебов. В определенные годы потери урожайности зерна от полегания составляют 20-30 %.
В значительной степени решение данной проблемы связано с оптимизацией агротехнических факторов, которые благоприятствуют повышению стойкости растений к полеганию.
Анализ источников. Важнейшим направлением развития агропромышленного комплекса на современном этапе является получение высоких и устойчивых урожаев зерна. В решении этой задачи важную роль играет яровая тритикале, как одна из наиболее урожайных зерновых культур [1-3].
Одним из главных приспособлений высших растений к существованию в надземной среде есть развитие у них комплекса тканей и анатомических структур, которые обеспечивают прочность органов растений и устойчивость к механическим нагрузкам. Прочность стебля злаков имеет важное хозяйственное значение и в условиях биологизиции земледелия становится предметом углубленных научных исследований [4-6]. Прочность стебля зерновых колосовых определяется комплексом показателей анатомического строения [7], химическим составом [8], условиями выращивания [9].
В ходе селекции произошли изменения анатомических структур второго надземного междоузлия: существенно увеличились диаметр и площадь поперечного сечения соломины, повысилась выполненность соломины за счет увеличения толщины и площади стенок соломины [10]. Установлена тенденция уменьшения размеров модулярной лакуны стенок соломины от колосоносного до первого нижнего междоузлия [11].
Устойчивочть стеблей к полеганию в большей мере зависит от диаметра второго надземного междоузлия. При одинаковых показателях высоты стеблей устойчивые к полеганию сорта имеют более утолщенное второе междоузлие [12]. Существует прямая зависимость между устойчивостью растений к полеганию и показателем соотношения высоты стебля к его диаметру [13].
Диаметр междоузлий растений тритикале ярового формируется до фазы восковой спелости. Существенное влияние на линейные размеры междоузлий префлоральной зоны растений имеют погодные условия, сортоособенности [14]. Онтогенетические превращения стебля в период от начала цветения до уборки усиливают его стойкость к поперечным деформациям [15].
Анализ материалов научных исследований не позволяет в полной мере иметь представление о вариабельности линейных размеров метамеров стебля. В частности практически отсутствуют данные о влиянии ценотических факторов на морфообразовательные изменения междоузлий префлоральной зоны растений тритикале яровой.
В задачу проведенных исследований входило изучение эффекта ценотических факторов - норм высева и способов посева при различных погодных условиях - на изменение линейных размеров междоузлий стеблей тритикале ярового сорта Коровай харьковский.
Методы исследования. Исследования проводились в 2008-2010 гг. на опытном поле ХНАУ им. В. В. Докучаева. Данный двухфакторный опыт закладывался методом расщепленных участков [16]. Количество вариантов опыта - 10. Опыт проводился в трехкратной повторности. Изучали влияние различных вариантов норм высева: 400; 450; 500; 550 и 600 зерен/м2 (участки первого порядка) - и двух вариантов способов посева - общераспространенного рядового и полосного (полосы шириной 15 см, расстояние между полосами - 15 см). Площадь учетного участка в опыте составляла 120 м2. Агротехника в опыте была общепринятой для данной зоны, кроме агротехнологических элементов, влияние которых исследовалось на диапазон модификационной изменчивости префлоральной зоны растений яровой тритикале.
Основная часть
В проведенных исследованиях большие модификационные изменения в зависимости от исследуемых технологических факторов выращивания проявились в нижних префлоральных междоузлиях. Так, длина нижнего междоузлия изменялась от 3,2 до 5,4 см (диапазон варьирования - 70 %), второго - от 9,3 до 12,7 см (диапазон варьирования показателя - более 35 %), третьего - от 15,1 до 17,8 см (диапазон варьирования - около 18 %), четвертого - от 21,0 до 21,8 см (диапазон варьирования - около 4 %) и колосоносного - от 31,2 до 32,9 см (изменения показателя в пределах 6 %) (табл.1).
Таблица 1. Длина префлоральных междоузлий растений тритикале яровой в зависимости от действия технологических факторов: способов посева и норм высева, см ( среднее за 2008-2010 гг.)
Способ посева Норма высева, зерен/м2 Междоузлия стебля в акропетальном порядке Гомогенные группы длины междоузлий по ранговому критерию Дункана
В среднем по опыту 4,1 10,8 16,3 22,8 32,0 - - - - -
Показатели длины трех нижних междоузлий по всех исследуемых нормах высева в соответствии с проведенным анализом с использованием рангового критерия Дункана относились к различным гомогенным группам. Показатели длины предверхнего междоузлия образовывали две статистически различные гомогенные группы. Существенной разницы между длиной предверхнего междоузлия при нормах высева 400, 450 и 500 зерен/м2 не установлено. Длина междоузлий при указанных нормах высева составляла 23,8; 23,6 и 23,2 см соответственно. Ко второй группе относились показатели длинных междоузлий при нормах высева 550 и 600 зерен/м2. Показатели длины верхнего междоузлия при применяемых нормах высева относились к трем статистически разным гомогенным группам. Не установлено существенной разницы по длине междоузлий при нормах высева 400 и 450 зерен/м2 - 32,9 и 32,6 см соответственно, а также при нормах высева 500 и 550 зерен/м2 - 31,7 см.
Анализируя частные сравнения действия факторов, видно, что эффективность повышения нормы высева на изменения длины междоузлий в большей степени была выражена на вариантах, где посев проводили рядовым способом. Так, например, показатели длины первого междоузлия на вариантах рядового способа существенно изменялись при всех применяемых нормах высева (выделено пять гомогенных групп). На полосных посевах показатели длины междоузлий относились к трем гомогенным группам). Аналогичная тенденция - более выраженного эффекта от увеличения нормы высева при рядовом способе посева по сравнению с полосным - отмечена по всех междоузлиях префлоральной зоны растений.
Применение различных норм высева по-разному влияло на формирование междоузлий префлоральной зоны. Длина нижних междоузлий по мере увеличения конкуренции за факторы жизни при увеличении нормы высева возростала, двух нижних, наоборот, уменьшалась. Отмеченная закономерность в большей степени проявлялась на рядовых посевах, где ценотическое напряжение между растениями в посевах значительно выше, чем на полосных посевах.
Удлинение верхних междоузлий при меньших нормах высева, по нашему мнению, в целом есть закономерное проявление и объясняется лучшим развитием растений при уменьшении ценотического напряжения, вследствие чего они имеют больший потенциал для развития колосоносного и предверхнего междоузлий, которые существенно влияют на формирование зерновой продуктивности растений.
Применение различных способов посева в значительной мере влияло на изменение показателя длины всех междоузлий. Вследствие ослабления ценотического напряжения при полосном способе посева длина нижних междоузлий уменьшалась, верхних - увеличивалась. При полосном способе посева нижнее междоузлие было более чем на 40 % короче, чем при рядовом способе, - 3,4 и 4,8 см соответственно. Эффективность применения различных способов посева на изменение длины междоузлия постепенно уменьшалась от нижнего к верхнему.
Для более полного представления о влиянии ценотических факторов на морфологические изменения стеблей и характеристики противодействия полеганию мы также проводили определение диаметра всех междоузлий префлоральной зоны растений яровой тритикале. В большей степени под влиянием исследуемых факторов изменялся диаметр второго междоузлия. Повышение нормы высева вызывало уменьшение диаметра междоузлий. Так, при нормах высева 400; 450; 500; 550 и 600 зерен/м2 диаметр второго междоузлия составлял 3,61; 3,55; 3,47; 3,40 и 3,28 мм соответственно (табл. 2).
Таблица 2. Диаметр междоузлий префлоральной зоны растений тритикале яровой в зависимости от способов посева и норм высева, мм (среднее за 2008-2010 гг.)
Способ посева Нормы высева, зерен/м2 Междоузлия стебля в акропетальном порядке Гомогенные группы длины междоузлий по ранговому критерию Дункана
В среднем по опыту 3,35 3,46 3,14 2,52 2,36 - - - - -
Анализ главного эффекта фактора В (способ посева) также показал существенное влияние этого фактора на изменение диаметра всех междоузлий префлоральной зоны. Показатели диаметра междоузлий в зависимости от применения различных способов посева относились к различным гомогенным группам.
Анализ частичных сравнений по фактору А - нормы высева показал разный эффект применения различных норм высева при рядовом и полосном способах посева. Эффект нормы высева в большей степени проявлялся при рядовом способе посева. Показатели диаметра нижнего междоузлия на вариантах рядового посева при исследуемых нормах высева относились к статистически различным четырем гомогенным группам, на полосных - к двум. Показатели диаметра второго междоузлия по всем исследуемым нормам высева на рядовых посевах существенно отличались между собой и относились к пяти статистически различным гомогенным группам, на полосных - к трем. Аналогичная тенденция установлена также по следующим междоузлиям.
В опыте установлена тесная корреляционная связь между нормой высева, диаметром междоузлий и их длиной. Коэффициент множественной корреляции между диаметром второго междоузлия, его длиной и нормой высева составил Ry.xz = 0,999 при рядовом и Ry.xz = 0,991 при полосном способе. Коэффициент множественной корреляции между диаметром верхнего междоузлия, его длиной и нормой высева составил Ry.xz=0,998 при рядовом и Ry.xz = 0,914 при полосном способе посева.
В соответствии с рассчитанным уравнением регрессии увеличение нормы высева на 100 зерен/м2 вызывало уменьшение диаметра второго междоузлия на 0,1 мм при рядовом способе и на 0,03 мм при полосном способе посева (рисунок). Диаметр колосоносного междоузлия при повышении нормы высева на 100 зерен/м2 при рядовом и полосном способе посева теоретически уменьшается на 0,1 мм. По аналогии с нормой высева, диаметр второго междоузлия с увеличением его длины в соответствии с рассчитанными уравнениями регрессии также уменьшался. Так, при увеличении длины второго междоузлия на 1 см его диаметр уменьшался на 0,05 мм при рядовом и на 0,06 мм при полосном способе посева. Увеличение длины колосоносного междоузлия наоборот вызывало увеличение его диаметра. Так, условное увеличение длины колосоносного междоузлия на 10 см будет вызывать увеличение его диаметра на 0,07 мм при рядовом и на 0,01 мм при полосном способе посева.
Рис. Диаметр второго и верхнего междоузлий префлоральной зоны растений яровой тритикале в зависимости от технологических факторов: способов посева и норм высева, мм (среднее за 2008-2010 гг.)
Коэффициенты корреляции между диаметром междоузлий и нормой высева зерен, а также между диаметром междоузлий и их длиной показывают довольно тесную связь. Так, коэффициент корреляции между диаметром второго междоузлия и нормой высева имел тесную обратную связь - Ry.x = - 0,997 при рядовом и Ry.x= - 0,978 при полосном способе посева.
Между диаметром верхнего междоузлия и нормой высева также установлена тесная обратная связь - Ry.x = - 0,998 при рядовом и Ry.x = - 0,914 при полосном способах посева. Между диаметром второго междоузлия и его длиной установлена тесная обратная связь (Ry.x = - 0,997 при рядовом и Ry.x = - 0,988 при полосном способах посева). Коэффициент корреляции между длиной верхнего междоузлия и его диаметром при рядовом способе посева составлял Ry.x = - 0,968, при полосном Ry.x = - 0,840. Рассчитанные индексы стойкости растений яровой тритикале указывают на возможность влияния ценотического напряжения между растениями на показатели вертикальной устойчивоти растений (табл. 3).
Таблица 3. Индексы стойкости растений к полеганию в зависимости от взаимодействия различных норм высева и способов посева (среднее за 2008-2010 гг.)
Способы посева Норма высева, зерен/м2
400 450 500 550 600
Рядовой 236 246 257 272 293
Полосный 230 233 236 241 247
Различие между показателями устойчивости растений к полеганию в зависимости от применяемых вариантов способов посева в большей мере проявлялось при больших нормах высева. В целом на полосных посевах диапазон изменения нормы высева без значительного снижения показателей устойчивости растений к полеганию был значительно большим в отличие от рядового способа посева.
Вывод
Таким образом, на основании проведенного анализа установлено существенное влияние исследуемых агротехнических факторов - норм высева и способов посева, а также их взаимодействие на изменение параметров междоузлий префлоральной зоны растений яровая тритикале. Оптимизация этих технологических приемов создает благоприятные условия для лучшего развития посевов, улучшения показателей устойчивости растений к полеганию.
Список литературы
1. Булавина, Т. М. Оптимизация приемов возделывания тритикале в Беларуси / Т. М. Булавина / НАН Беларуси, Ин-т земледелия и селекции НАН Беларуси; под ред. С. И. Гриба. - Минск: ИВЦ Минфина, 2005. - 224 с.
2. Кукреш, Л. В. К проблеме производства кормового белка / Л. В. Кукреш, Н. П. Лукашевич // Земляробства і ахова раслін. - 2004. - №6. - C. 3-6.
3. Гриб, С. И. Яровая тритикале: основные преимущества и особенности технологии возделывания / С. И. Гриб, В. Н. Буштевич, Т. М. Булавина // Современные ресурсосберегающие технологии производства растениеводческой продукции в Беларуси: сб. науч. материалов - Минск: ИВЦ Минфина, 2007. - С. 139-142.
4. Easson, D. L. A study of Codging in cereals. / D.L. Easson, E.M. White, S.I. Pickles //HCCA Project Peport. - London, 1992. - P.52-77.
5. Crook, M. I. Stem and root characteristics associated with lodging resistance in four winter wheat cultivars / M.I. Crook, A.R. Ennos // Journal of Agricaltural Science/ - 1994, 123: 2. - P. 167-174.
6. ODOGHERTY, M.I. A study of the physical and mechanical properties of wheat straw / M.I. ODOGHERTY, I.A. Huber, I. Duson. C.I. Marchall // JORNALOFAGRICULTURALENGINEERINGRESEACH. - 1995, 62:2. - P. 133-142.
7. Гулян, А. А. Анатомо-морфологические особенности различных по устойчивости к полеганию сортов пшеницы и исследование их в гибридном потомстве: автореф. дисс…. канд. биол. наук А. А. / Гулян. - Ереван, 1972. - 29 с.
8. Лясковский, М. И. Полегание злаков и пути его предотвращения / М. И. Лясковский // Физиология и биохимия культурных растений. - 1991. 23:4. - С. 315-328.
9. Gawda, H. Determining of the influence of agrotechnical condition on elastic of cereal stalk material from ultrasonic meausurements /H. Grawda, H. Trebacz // Physical properties of agricultural materials and products. - New jork. 1988. - P. 133 - 138.
10. Дждиед, Хоссин. Особенности анатомического строения стебля сортов яровой мягкой пшеницы разных лет селекции в центральном регионе нечерноземной зоны: дисс…. канд. биол. наук; спец. 06.01.05. «Селекция и семеноводство» / Хоссин Дждиед. - М., 2006. - 190 с.
11. Комарова Е. А. Особенности анатомического строения стебля и колосового стержня сортов тритикале в связи с продуктивностью колоса и устойчивостью к полеганию: дисс…канд. биол. наук; спец. 06.01.05 «Селекция и семеноводство» / Е. А. Комарова. - М., 2007. - 154 с.
12. Юсов В. С. Исходный материал для селекции яровой твердой пшеницы на устойчивость к полеганию в Южной Лесостепи Западной Сибири / В. С. Юсов // Вест. Алтайск. гос. аграр. ун-та. - 2010. - №6 (68). - С. 5 - 9.
13. Исамитдинов, Р. Н. Использование анатомо-морфологических признаков стебля в селекции озимого ячменя на устойчивость к полеганию: автореф. дисс…. канд. с.-х. наук; спец. 06.01.05 «Селекция и семеноводство» / Р. Н. Исамитдинов. - Краснодар, 2010. - 24 с.
14. Юсов, В. С. Формирование длинны и диаметра первого и второго надземного междоузлия у сортов твердой пшеницы в условиях Западной Сибири / В. С. Юсов, М. Г. Евдокимов // Докл. Рос. акад. с.-х. наук. - 2009. - №5. - С. 7-9.
15. Лазаревич, С. В. Упругие свойства стебля пшеницы / С. В. Лазаревич // Изв. акад. аграр. наук Республики Беларусь. - 1997. - №4. - С. 53-56.