СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ АДАПТИВНОГО ПОТЕНЦИАЛА СОРТОВ ПЛОДОВЫХ КУЛЬТУР Российский патент 2007 года по МПК A01H1/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к области садоводства, и может быть использовано для диагностики приспособленности исследуемого сорта плодовых культур к совокупности стресс-факторов, представляющих заданные природные условия.

Известен способ диагностирования зимостойкости генотипов яблони (см. описание изобретения 741828 А01Н 1/0. Опубл. 25.06.80. Бюл. №23). Он подразумевает определение на протяжении годичного цикла роста и развития реакции фенотипа на естественные суточные колебания температуры среды по связи между соотношением свободной и связанной форм рибонуклеиновой кислоты в коре однолетнего прироста и средней величиной суточной амплитуды температуры воздуха, накануне и в день анализа, а зимостойкость оценивают по величине коэффициента корреляции.

Указанный способ имеет существенный недостаток мононаправленность оценки, т.е. невозможность осуществления всесторонней комплексной оценки устойчивости исследуемого сорта к совокупности стресс-факторов, действующих в заданных природных условиях.

Наиболее близким к заявляемому объекту является способ оценки устойчивости растений к неблагоприятным факторам окружающей среды, включающий измерение биофизиологических показателей растений до и после воздействия на растение стресс-факторов окружающей среды для оценки устойчивости сорта культуры к указанному воздействию, для чего листья растения помещают в камеру воздушного порометра и измеряют проницаемость для воздуха (1исх). Затем на образец воздействуют неблагоприятным фактором, например пониженной температурой, и производят повторное измерение проницаемости листа для воздуха (I). По данным измерений рассчитывают отношение 1/1исх и растение считают устойчивым, если это отношение равно 1, и неустойчивым, если это отношение меньше 1 (см. описание изобретения SU 1450790 А01Н 1/04, А01G 7/00. Опубл. 15.01.89. Бюл. №2).

Однако указанный способ имеет также существенный недостаток - невозможность осуществления всесторонней комплексной оценки устойчивости исследуемого сорта к совокупности стресс-факторов, действующих в заданных природных условиях.

Техническим решением задачи является возможность диагностирования адаптивного потенциала сортов плодовых культур в заданных природных условиях за счет учета реакции растений на совокупность стресс-факторов, проявляющихся в этих условиях, частоты их проявления и степени устойчивости генотипа к их действию.

Поставленная задача достигается тем, что в способе оценки адаптивного потенциала сортов плодовых культур, включающем измерение биофизиологических показателей растений до и после воздействия на растение стресс-факторов окружающей среды для оценки устойчивости сорта культуры к указанному воздействию, согласно изобретению в качестве биофизиологических показателей используют содержание в органах растения фруктозы, липидов, белков и воды, устойчивость определяют в отношении ранних морозов, морозов во время оттепели, возвратных морозов, весенних заморозков, засухи, воздушной засухи и жары и рассчитывают показатель оценки адаптивного потенциала для сорта плодовой культуры (КЭО) по формуле:

где K_n - коэффициент устойчивости сорта;

n - номер стресс-фактора;

П_n - параметр снижения урожайности;

Ч_ni - коэффициент частоты проявления соответствующего климатического стресс-фактора в заданных агроклиматических районах, определяемый по формуле

где N_ni - количества проявлений стресс-факторов к определенному периоду N;

i - номер агроклиматического района;

и считают сорт плодового дерева функционально-пригодным для практического использования в заданном агроклиматическом районе, если КЭО стремится к значению «1».

Новизна заявляемого предложения обусловлена тем, что для диагностирования адаптивного потенциала сортов плодовых культур учитывают:

1) коэффициент устойчивости сорта, который определяют в соответствии со значением показателя устойчивости генотипа для каждого из действующих стресс-факторов,

2) параметр снижения урожайности под воздействием конкретного стресс-фактора,

3) коэффициент частоты проявления соответствующего климатического стресс-фактора в заданном агроклиматическом районе, который определяют как отношение количества проявлений соответствующего стресс-фактора в этом агроклиматическом районе за время многолетних наблюдений и их длительности,

на основании которых определяют показатель комплексной экологической оценки адаптивного потенциала.

По данным научно-технической и патентной информации не выявлена аналогичная заявленной совокупность признаков, что позволяет сделать предварительный вывод о новизне заявляемого способа и о соответствии признаков критерию «изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняют графики показателя комплексной экологической оценки адаптивного потенциала КЭО для 3-х сортов яблони в условиях Краснодарского края (8 агроклиматических районов), представленные на чертеже.

Способ диагностирования адаптивного потенциала сортов плодовых культур осуществляют следующим образом.

Используют известный параметр снижения урожайности (Пn) для каждого из n стресс-факторов, действующих в заданном агроклиматическом районе (Кашин В.И. Влияние некоторых факторов на устойчивость садовых растений. /В.И. Кашин. // Плодоводство и Ягодоводство России: Сб. науч. работ/ ВСТИСП. - М., 1998. - T.V - С.3-19). Этот параметр характеризует процент снижения урожайности в рамках культуры под воздействием конкретного стресс-фактора. Определяют коэффициент устойчивости сорта (Kn) в соответствии со значениями показателя устойчивости генотипа, полученными для каждого из стресс-факторов любым известным физиологическим способом, и рассчитывают коэффициент частоты проявления соответствующего климатического стресс-фактора в данных природных условиях (Чni) для i агроклиматического района по формуле

где Nni - количество проявлений соответствующего стресс-фактора за период N лет. Эти коэффициенты являются понижающими по отношению к параметру снижения урожайности, так как их значение всегда находится в диапазоне от 0 до 1. Причем при повышении устойчивости сорта и снижении частоты проявления фактора соответствующие коэффициенты стремятся к 0, т.е. чем выше устойчивость сорта к соответствующему стресс-фактору и ниже частота проявления данного стресс-фактора в заданном агроклиматическом районе, тем выше значение комплексной экологической оценки (КЭО). С учетом этого, за основу расчета КЭО для одного агроклиматического района и стресс-фактора принято выражение КЭО=1-Ч*К*П. В окончательном виде показатель комплексной экологической оценки адаптивного потенциала (КЭО) рассчитывают по приведенной ниже формуле, которая учитывает комплексное воздействие стресс-факторов на диагностируемый сорт в заданном агроклиматическом районе и тот факт, что сумма параметров снижения урожайности для задействованных стресс-факторов, т.е. сумма соответствующих произведений Ч*К*П (см. приведенное выше выражение), может превышать 1, а отрицательное значение параметра комплексной экологической оценки (КЭО) не имеет смысла:

Пример конкретного выполнения.

Исходные условия для проведения опытной работы:

исследования проводили в течение 1997-2005 гг. в насаждениях яблони закладки 1995-1997 гг., расположенных в различных агроклиматических районах Краснодарского края с учетом следующих агроклиматических факторов:

- ранние морозы (I - тип),

- морозы во время оттепели (III - тип),

- возвратные морозы (IV - тип),

- весенние заморозки,

- засуха,

- воздушная засуха,

- жара.

Изучали сорта яблони с разной устойчивостью к действию абиотических стресс-факторов соответствующих территорий: интродуцированные Голден Делишес, Флорина и селекции СКЗНИИСиВ Персиковое.

Оценку устойчивости сортов к определенным стресс-факторам производили известными способами путем определения соответствующих физиолого-биохимических показателей.

Для каждого действующего стресс-фактора приняли значения коэффициента устойчивости сорта в зависимости от степени его устойчивости (Таблица 1).

Таблица 1Зависимость коэффициента устойчивости сорта от степени его устойчивостиУстойчивость сортаКоэффициент устойчивостивысокая0повышенная0,25средняя0,5слабая1

Для диагностики устойчивости испытуемых сортов плодовых растений к действию различных стресс-факторов использовали установленные нами ранее (Дорошенко Т.Н. Физиолого-экологические аспекты южного плодоводства. / Т.Н.Дорошенко. - Краснодар, 2000. - 19 с.; Дорошенко Т.Н. Принципы подбора сортоподвойных комбинаций для зон и подзон Краснодарского края. / Т.Н.Дорошенко, А.П.Луговский, Н.К.Шафоростова. // Интенсивные технологии возделывания плодовых культур. - Краснодар, 2004. - С.115-126) физиолого-биохимические критерии. В частности, для прогнозирования устойчивости сортов к морозам I, III и IV типов применяли «фруктозный коэффициент» (Кф_I, Кф_III и Кф_IV соответственно), представляющий соотношение содержания фруктозы в почках однолетних приростов после промораживания до определенных температур и содержания фруктозы до промораживания. При изменении Кф от 1,00 до 1,10 сорт относили к высокоустойчивым, при Кф 1,21-1,35 - к среднеустойчивым, а при Кф>1,35 - к слабоустойчивым. Если Кф изменялся в диапазоне 1,10-1,20, сорт характеризовался повышенной устойчивостью к морозам.

Для прогнозирования устойчивости сортов к весенним заморозкам определяли отношение содержания липидов в бутонах после снижения температуры к аналогичному показателю до промораживания (Кзм). При Кзм≥1,5 испытуемый сорт относили к высокозаморозкоустойчивому. При Кзм≈1,0 сорт считался слабоустойчивым к действию весенних заморозков.

Засухоустойчивость сортов плодовых растений (устойчивость к почвенной засухе) определяли по формуле:

где К_зп - коэффициент устойчивости к почвенной засухе;

АГ_о - активность генотипа при кратковременном исключении орошения - при снижении влажности почвы до 48-50% НВ;

АГ_к - активность генотипа при оптимальной влажности почвы: 75-80% НВ.

Устойчивость сортов к воздушной засухе оценивали по формуле:

где К_зв - коэффициент устойчивости к воздушной засухе;

B₁ - содержание воды в листьях до завядания, %;

В₂ - содержание воды в листьях после завядания, %.

Испытуемые сорта считали высокоустойчивыми, если К_зп и К_зв изменялись в диапазоне 0-10%, среднеустойчивыми - при К_зп и К_зв 11-25% и слабоустойчивыми - при К_зп и К_зв>25%.

Жароустойчивость сортов диагностировали с учетом коэффициента жароустойчивости Кж:

При значениях Кж<0,8 испытуемый сорт относили к слабоустойчивым, а при Кж=0,9-1,0 - к высокоустойчивым.

Результаты диагностики устойчивости сортов яблони к различным стресс-факторам представлены в таблицах 2,3.

Таблица 2Результаты диагностики устойчивости сортов яблони к различным типам морозов и заморозкам по физиологическим параметрамСортТип морозовЗаморозкиIIIIIVКф_IУстойчивостьКф_IIIУстойчивостьКф_IVУстойчивостьКзмУстойчивостьГолден Делишес1,22Средняя1,21Средняя1,22Средняя1,0СлабаяФлорина1,1Повыш.1,23Средняя1,24Средняя1,5ВысокаяПерсиковое1,02Высокая1,04Высокая1,04Высокая1,5ВысокаяТаблица 3Результаты диагностики устойчивости сортов яблони к засухам и повышенным температурам воздуха в летний период по физиологическим параметрамСортПочвенная засухаВоздушная засухаПерегревКзпУстойчивостьКзвУстойчивостьКжУстойчивостьГолден Делишес29,4Слабая29,4Слабая0,7СлабаяФлорина13,0Средняя13,0Средняя0,8СредняяПерсиковое15,2Средняя15,2Средняя0,8Средняя

Параметр снижения урожайности сорта Пn для перечисленных стресс-факторов, определяющий процент снижения урожайности в рамках культуры под воздействием конкретного стресс-фактора (Кашин В.И. Влияние некоторых факторов на устойчивость садовых растений. /В.И.Кашин. // Плодоводство и Ягодоводство России: Сб. науч. работ/ ВСТИСП. - М., 1998. - T.V - С.3-19), представлен в таблице 4.

Таблица 4Параметр снижения урожайности сорта для 7 стресс-факторов№Агроклиматические факторыПараметр снижения урожайности1ранние морозы (I - тип)0,82морозы во время оттепели (III - тип)0,83возвратные морозы (IV - тип)0,84весенние заморозки15Засуха0,66воздушная засуха0,27Жара0,2

Коэффициент частоты проявления соответствующего климатического стресс-фактора в заданных агроклиматических районах Краснодарского края определен за период N=18 лет по формуле где Nni - количество проявлений соответствующего стресс-фактора в заданном агроклиматическом районе, и представлен в таблице 5.

Таблица 5Коэффициент частоты проявления соответствующего климатического стресс-фактора для 8 агроклиматических районов Краснодарского краяАгроклиматические факторы Номер агроклиматического районаЧастота12345678ранние морозы 20,110,1100,110,110,110,110морозы во время оттепели70,390,390,390,390000возвратные морозы90,50,50,50,50000весенние заморозки50,280,280,280,280,280,280,280,28засуха100,5600,560,560000воздушная засуха40,220,220,2200000жара50,280,280,280,28000,280,28

На основании данных, представленных в таблицах 1, 2, 3, 4, 5 для каждого агроклиматического района, определены значение комплексной экологической оценки по формуле:

где K_n - коэффициент устойчивости сорта (n - номер стресс-фактора), определяют по данным таблиц 1, 2, 3,

Пn - параметр снижения урожайности, представлен в таблице 4,

Чni - коэффициент частоты проявления соответствующего климатического стрессора в определенном агроклиматическом районе, определяемый по формуле, представлен в таблице 5.

Так для 1 агроклиматического района и сорта Флорина:

Графики, отражающие поведение показателя комплексной экологической оценки адаптивного потенциала КЭО для 3-х сортов яблони в условиях Краснодарского края (8 агроклиматических районов), представлены на чертеже.

Из прогноза, представленного на чертеже, следует, что сорт яблони Персиковое характеризуется высокой адаптивностью во всех рассматриваемых агроклиматических районах Краснодарского края. Вместе с тем, сорт Голден Делишес приспособлен к природным условиям только 5-8 районов края. Его возделывание в 1-4 районах не обеспечит должного экономического эффекта. Сорт Флорина по способности адаптироваться к климатическим условиям Краснодарского края занимает промежуточное положение.

Полученные результаты подтверждены экспериментальными данными по урожайности изучаемых сортов в соответствующих агроклиматических районах Краснодарского края.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к плодоводству. Способ включает измерение ряда биофизиологических показателей растений до и после воздействия на растение стресс-факторов окружающей среды и определение коэффициента устойчивости сорта культуры к указанному воздействию. Показатель адаптивного потенциала для сорта плодовой культуры определяют по формуле, учитывающей полученный коэффициент устойчивости сорта соответственно для каждого из стресс-факторов, параметр снижения урожайности от воздействия соответствующего фактора и коэффициент частоты проявления каждого стресс-фактора. Если величина адаптивного потенциала близка к «1», сорт плодового дерева считают функционально-пригодным для практического использования в заданном агроклиматическом районе. 5 табл., 1 ил.

Способ оценки адаптивного потенциала сортов плодовых культур, включающий измерение биофизиологических показателей растений до и после воздействия на растение стресс-факторов окружающей среды для оценки устойчивости сорта культуры к указанному воздействию, отличающийся тем, что в качестве биофизиологических показателей используют содержание в органах растения фруктозы, липидов, белков и воды, устойчивость определяют в отношении ранних морозов, морозов во время оттепели, возвратных морозов, весенних заморозков, засухи, воздушной засухи и жары и рассчитывают показатель оценки адаптивного потенциала для сорта плодовой культуры (КЭО) по формуле

,

где К_n - коэффициент устойчивости сорта;

n - номер стресс-фактора (из перечисленных выше);

П_n - параметр снижения урожайности от воздействия соответствующего стресс-фактора;

Ч_ni - коэффициент частоты проявления соответствующего климатического фактора в заданном (заданных) районах, определяемый, например, по формуле Ч_1i=N_ni/N, где N_ni - количество проявлений соответствующего стресс-фактора к определенному периоду N лет;

i - номер агроклиматического района,

и считают сорт плодового дерева функционально-пригодным для практического использования в заданном агроклиматическом районе, если КЭО стремится к значению 1.