СПОСОБ ОЦЕНКИ ЗАСУХОУСТОЙЧИВОСТИ СОРТОВ ОЗИМОЙ МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ СКЛОНОВОЙ МИКРОЗОНАЛЬНОСТИ Российский патент 2015 года по МПК A01G7/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, в частности к растениеводству.

Известен способ диагностики засухоустойчивости растений [RU 2201664 С2, 7 A01G7/00, 10.04.2003], заключающийся в том, что определяют биофизические показатели растительных тканей, в качестве которых используют сформировавшиеся листья растений, сорванных и высушенных в естественных условиях, которые облучают направленной энергией электромагнитного излучения ближней области инфракрасного спектра, одновременно регистрируют прошедший сигнал, при этом, чем меньше коэффициент прошедшего излучения, тем более засухоустойчивым является растение. Недостатком известного способа является его сложность, трудоемкость и многочисленность расчетов.

Известен способ диагностики засухоустойчивости и продуктивности злаковых сельскохозяйственных культур [RU 2339215 C2, A01G7/00 (2006.01), 27.11.2008], включающий измерение устьичной проводимости листьев до и после повышения температуры атмосферы, при снижении устьичной и гидравлической проводимости растение относят к засухоустойчивому типу регуляции водного баланса, при сохранении или повышении устьичной и гидравлической проводимости растение относят к продуктивному типу регуляции водного баланса. Недостатком известного способа является его камеральность, то есть температурное воздействие испытывается в лабораторных условиях.

Наиболее близким аналогом является способ оценки засухоустойчивости растений [RU 2229214 C1, 7 A01G7/00, 27.05.2004], включающий проращивание замоченных в теплой воде семян, при этом десятисуточные проростки разделяют на две партии, одну из которых анализируют на содержание свободного пролина в листьях до, а вторую - после выдерживания в течение пяти суток в термостате в условиях водного дефицита при температуре 28-30°С и круглосуточном искусственном освещении с последующим вычислением индексов устойчивости, которые выражаются отношением концентрации аминокислоты после стресса к исходной, в результате чего выделяют три группы культур: высокоустойчивая (4,1 и выше), среднеустойчивая (2,0-4,0) и слабоустойчивая (1,9 и ниже). Недостатком известного способа является то, что оценка засухоустойчивости не учитывает внутривидового разнообразия культивируемого вида в агроценозе, а также не рассматривает склоновую микрозональность как фактор влияния.

Задача изобретения - оценка засухоустойчивости сортов озимой мягкой пшеницы в условиях склоновой микрозональности, что позволяет усовершенствовать адаптивно-ландшафтные системы земледелия юго-западной части Центрально-Черноземной зоны и, тем самым, повысить урожайность сортов озимой мягкой пшеницы.

Проведенные исследования показали, что посевы сортов озимой мягкой пшеницы, расположенные на склоне, более интенсивно подвергаются водному и температурному стрессу по сравнению с посевами сортов озимой мягкой пшеницы, которые находятся на водораздельной части рельефа. Объектами исследования являлись сорта озимой мягкой пшеницы - Белгородская 12, Одесская 267, Ариадна, Синтетик, Богданка и Корочанка. Выявлено, что в засушливых условиях число устьиц озимой мягкой пшеницы достоверно больше. Их уровень варьирует по годам, то есть в полевых условиях не каждый год является оптимальным для оценки сортов озимой мягкой пшеницы по засухоустойчивости в водораздельной части рельефа. Так, в сухом 2010 году (ГТК 0,4) количество устьиц озимой мягкой пшеницы в среднем по сортам варьировало от 7377 на плакоре до 7797 шт./см² в микрозоне 3-5°; в 2012 году (ГТК 0,6) - от 7992 до 8092 шт./см². В благоприятном 2011 году (ГТК 1,2) их число было меньше и составляло 5396-5753 шт./см². В засушливом 2013 году (ГТК 0,6) за счет достаточных запасов продуктивной влаги в почве, количество устьиц сортов озимой мягкой пшеницы было меньше, чем в предыдущие засушливые годы и составило 5635-7059 шт./см². Дифференциация по количеству устьиц (2010-2013 гг.) в условиях склоновой микрозональности выявила различия сортов озимой мягкой пшеницы. Изменение количества устьиц сортов озимой мягкой пшеницы на плакаторе показано на фиг.1, в микрозоне склона крутизной 1-3° - на фиг.2 и в микрозоне склона крутизной 3-5° - на фиг.3, по годам исследования в зависимости от среднемноголетней величины, шт./см² за 2010-2013 гг.

Среднемноголетняя величина по количеству устьиц изменялась в зависимости от склоновой микрозональности и на плакоре она составила 6625 шт./см², в микрозоне склона крутизной 1-3° - 6961 шт./см², в микрозоне склона крутизной 3-5° - 7001 шт./см².

Таким образом, использование трех агроландшафтных микрозон для оценки засухоустойчивости сортов озимой мягкой пшеницы одновременно дает более детальную характеристику их по этому свойству.

Способ оценки засухоустойчивости сортов озимой мягкой пшеницы в условиях склоновой микрозональности осуществляют следующим образом: на плакоре и микрозонах склона крутизной 1-3° и 3-5° высевают одинаковые сорта озимой мягкой пшеницы. Площадь одной делянки 10 м². Посев и обработку почвы на участках проводят в соответствии с технологиями, принятыми для этих элементов рельефа. В процессе онтогенеза от фазы отрастания до молочно-восковой спелости производят подсчет количества устьиц озимой мягкой пшеницы на нижней стороне листовой поверхности флагового листа на участке площадью 1 см² у каждого сорта озимой мягкой пшеницы в пятикратной повторности. Затем рассчитывают устьичный коэффициент, который позволяет оценить засухоустойчивость сортов озимой мягкой пшеницы в конкретную фазу онтогенеза, по формуле: К_у = N - N₁ ×ГТК × 0,01, где К_у - устьичный коэффициент; N - среднемноголетнее количество устьиц озимой мягкой пшеницы; N₁ - количество устьиц озимой мягкой пшеницы за определенную фазу онтогенеза; ГТК - гидротермический коэффициент в определенную фазу онтогенеза; 0,01 - постоянная составляющая. При этом, чем больше или меньше устьичный коэффициент отклоняется от нуля, тем сильнее или слабее выражена засухоустойчивость. При отрицательных устьичных коэффициентах сорта озимой мягкой пшеницы являются неустойчивыми к засухе, от 0 до 10 - слабоустойчивыми, от 10 до 20 - среднеустойчивыми, от 20 до 30 - высокоустойчивыми.

Устьичные коэффициенты сортов озимой мягкой пшеницы изменялись в зависимости от фазы онтогенеза, сорта, метеорологических условий и склоновой микрозональности.

В 2010 году выявлена сильная отрицательная связь между ГТК и количеством устьиц озимой мягкой пшеницы. Коэффициенты корреляции составили -0,99 на плакоре, -0,95 в микрозоне склона крутизной 1-3°, -0,98 в микрозоне склона крутизной 3-5°. Полученные данные за 2010 год показали, что в период отрастания (ГТК 0,1) устьичные коэффициенты изменялись от -0,7 до 1,03 (табл. 1). Отрицательные показания выявлены у сортов озимой мягкой пшеницы Корочанка на плакоре (-0,7) и Синтетик (-0,15; -0,7) в микрозонах склона. В период трубкования (ГТК 0,3) практически у всех сортов озимой мягкой пшеницы выявлены отрицательные устьичные коэффициенты (от -1,1 до -7), что свидетельствует о неблагополучном физиологическом состоянии растений озимой мягкой пшеницы, дефиците влаги. Только у сорта озимой мягкой пшеницы Ариадна на плакоре отмечен положительный устьичный коэффициент (К_у) (0,9). В фазу колошения/цветения (ГТК 0,5) ситуация по данному параметру стала неблагоприятнее (от -2,8 до -10,5). Наименее засухоустойчивыми являлись сорта озимой мягкой пшеницы Одесская 267 (от -8,8 до -9,3) и Корочанка (от -8,2 до -10,5).

Пример расчета устьичного коэффициента для сорта Богданка в фазу трубкования на плакоре в 2010 году.

1. Производят подсчет количества устьиц озимой мягкой пшеницы на нижней стороне листовой поверхности флагового листа на участке площадью 1 см² у сорта озимой мягкой пшеницы Богданка в фазу трубкования на плакоре (N₁=7126 шт./см²).

2. Определяют среднемноголетнее количество устьиц для плакора отношением общего количества устьиц на плакоре к количеству лет исследования.

N=7377+5396+8092+5635/4=6625 шт./см²

3. Определяют ГТК для фазы трубкования отношением суммы осадков за период с температурами выше 10°C к сумме температур выше 10°C, уменьшенной в 10 раз.

ГТК=9,8/334,5×10=0,3

4. Рассчитывают устьичный коэффициент по формуле:

К_у=N-N₁×ГТК×0,01

К_у=6625-7126×0,3×0,01=-1,5

Таблица 1

Динамика устьичных коэффициентов сортов озимой мягкой пшеницы в зависимости от фазы онтогенеза и склоновой микрозональности в 2010 году

Микро-зона Белгородская 12 Одесская 267 Корочан-ка Богдан-ка Ариадна Синте-тик Отрастание ГТК 0,1 плакор 0,15 0,7 -0,7 0,5 0,1 0,6 ск.1-3° 1,03 0,06 0,17 0,4 0,6 -0,7 ск.3-5° 0,9 0,45 0,37 0,84 0,69 -0,15 Трубкование ГТК 0,3 плакор -1,2 -4,4 -7 -1,5 0,9 -3,4 ск.1-3° -4,8 -4,5 -5,9 -4,2 -4 -4,1 ск.3-5° -3,7 -3,2 -3,6 -2,8 -1,1 -1,3 Колошение/цветение ГТК 0,5 плакор -8,9 -8,8 -10 -4,5 -5,9 -6,4 ск.1-3° -6,1 -8,9 -8,2 -6,2 -2,8 -3,9 ск.3-5° -7,5 -9,3 -10,5 -10,4 -3,6 -8,3

В 2011 году выявлена слабая положительная связь между ГТК и количеством устьиц озимой мягкой пшеницы. Коэффициенты корреляции равнялись 0,24 на плакоре, 0,38 в микрозоне склона крутизной 1-3°, 0,39 в микрозоне склона крутизной 3-5°. В период отрастания (ГТК 0,7) зафиксированы высокие положительные устьичные коэффициенты (К_у) (14,4-28) (табл. 2).

Таблица 2

Динамика устьичных коэффициентов сортов озимой мягкой пшеницы в зависимости от фазы онтогенеза и склоновой микрозональности в 2011 году

Микро-зона Белгородская 12 Одесская 267 Корочан-ка Богдан-ка Ариадна Синте-тик Отрастание ГТК 0,7 плакор 15,5 18,8 14,4 21,4 25,1 23,4 ск. 1-3° 22 26,9 16,4 23,3 25,1 25,9 ск. 3-5° 15,3 19,3 19,4 26,4 28 22,3 Трубкование ГТК 1,5 плакор 4,2 -10,6 2,4 6,6 9,4 19,6 ск. 1-3° -11,5 -10 -1,9 8,5 -8,5 12,4 ск. 3-5° 5 -7,3 -8 14,3 3,6 0,6 Колошение/цветение ГТК 0,2 плакор 4,7 2,4 2,2 3,7 1 1,9 ск. 1-3° 1 2,5 0,2 1,5 1,3 2,2 ск. 3-5° 2,4 -1,1 -1,3 -0,5 -0,3 -0,7 Молочно-восковая спелость ГТК 2,5 плакор 1,3 16,1 17,5 12,9 15,7 18,1 ск. 1-3° 16,9 25,1 5 12 40,7 27 ск. 3-5° 4,8 29,9 20,2 16,3 22,3 28

В фазу трубкования (ГТК 1,5) устьичные коэффициенты варьировали в пределах от -11,5 до 19,6. Наиболее неблагополучное состояние наблюдалось у сорта озимой мягкой пшеницы Одесская 267 (от -7,3 до -10,6) во всех микрозонах. У сорта озимой мягкой пшеницы Корочанка выявлены отрицательные устьичные коэффициенты (К_у) в микрозонах склона (от -1,9 до -8), у сортов озимой мягкой пшеницы Ариадна и Белгородская 12 - в микрозоне склона крутизной 1-3° (-8,5 и -11,5 соответственно). В период колошения/цветения (ГТК 0,2) ситуация улучшилась. На плакоре и микрозоне склона крутизной 1-3° наблюдались положительные устьичные коэффициенты (0,2-4,7). В микрозоне 3-5° только у сорта озимой мягкой пшеницы Белгородская 12 отмечен положительный устьичный коэффициент К_у (2,4). В период молочно-восковой спелости (ГТК 2,5) устьичные коэффициенты были положительными у всех сортов озимой мягкой пшеницы во всех микрозонах и изменялись от 1,3 до 40,7. Наиболее засухоустойчивым был сорт озимой мягкой пшеницы Ариадна.

В 2012 году перезимовка прошла негативно для сортов озимой мягкой пшеницы, остались лишь редкие всходы в приводораздельной микрозоне 1-3°, а в микрозоне крутизной 3-5° всходы вовсе отсутствовали.

Коэффициенты корреляции между ГТК и количеством устьиц озимой мягкой пшеницы выявили слабую обратную связь (-0,35 на плакоре, -0,38 в микрозоне склона крутизной 1-3°). Устьичные коэффициенты сортов озимой мягкой пшеницы изменялись в процессе онтогенеза (табл. 3).

В период отрастания зафиксированы положительные устьичные коэффициенты (6,9-15,4) у всех сортов озимой мягкой пшеницы. Однако в последующие фазы онтогенеза у всех сортов озимой мягкой пшеницы отмечались отрицательные устьичные коэффициенты (К_у). Это свидетельствовало о неблагополучном состоянии сортов озимой мягкой пшеницы. В фазу трубкования (ГТК 0,3) они варьировали в пределах от -2,1 до -9,4. В период колошения/цветения (ГТК 0,9) состояние озимой мягкой пшеницы ухудшилось. Устьичные коэффициенты снизились до -32,7. В фазу молочно-восковой спелости (ГТК 0,5) в связи с достаточными запасами продуктивной влаги в почве общее состояние сортов озимой мягкой пшеницы улучшилось (от -6,9 до -15,9). Наименее засухоустойчивым являлся сорт озимой мягкой пшеницы Белгородская 12.

Таблица 3

Динамика устьичных коэффициентов сортов озимой мягкой пшеницы в зависимости от фазы онтогенеза и склоновой микрозональности в 2012 году

Микро-зона Белгородская 12 Одесская 267 Корочан
ка Богдан
ка Ариад
на Синте
тик Отрастание ГТК 0,7 плакор 10,7 11,1 8,6 15,4 8,7 10,9 ск.1-3° 10,6 6,9 8,3 10,5 7,3 8 Трубкование ГТК 0,3 плакор -3 -2,6 -5,1 -5,8 -2,1 -5,3 ск.1-3° -9,4 -7,7 -4,4 -6,8 -2,5 -3,2 Колошение/цветение ГТК 0,9 плакор -14,9 -19,5 -27,4 -26,5 -26,3 -28,2 ск.1-3° -31,1 -31,4 -18,7 -32,7 -18,1 -27 Молочно-восковая спелость ГТК 0,5 плакор -15,9 -8 -6,9 -7,9 -8 -12,3 ск.1-3° -12,1 -7 -9,7 -12,4 -10,8 -13,9

В 2013 году корреляционный анализ показал наличие сильной взаимосвязи между ГТК и количеством устьиц озимой мягкой пшеницы. Коэффициенты корреляции составили 0,77 на плакоре, 0,79 в микрозоне склона крутизной 1-3°, -0,81 в микрозоне склона крутизной 3-5°. Зафиксированы положительные устьичные коэффициенты в период отрастания (ГТК 0,1) (табл. 4). Они были высокими и изменялись в пределах 0,7-3,8. В фазу трубкования (ГТК 0,2) все сорта озимой мягкой пшеницы на плакоре были более устойчивыми к условиям среды, у них отмечались положительные устьичные коэффициенты (1,3-3,3). В условиях склоновой микрозональности выявлены отрицательные устьичные коэффициенты (от -0,2 до -4,4). Наиболее неблагополучное состояние было у сорта озимой мягкой пшеницы Одесская 267 (-4,4).

Таблица 4

Динамика устьичных коэффициентов сортов озимой мягкой пшеницы в зависимости от фазы онтогенеза и склоновой микрозональности в 2013 году

Микро-зона Белгородская 12 Одесская 267 Корочанка Богдан
ка Ариадна Синте
тик Отрастание ГТК 0,1 плакор 1,5 2,0 2,5 2,4 3,5 2,9 ск.1-3° 1,0 2,5 1,2 2,1 2,6 3,8 ск.3-5° 1,6 2,2 0,7 2,5 0,9 1,1 Трубкование ГТК 0,2 плакор 2,3 1,3 1,8 1,6 3,3 1,7 ск.1-3° -0,54 -4,4 -1 -0,2 -0,2 -3,5 ск.3-5° -0,7 -1,9 -1,2 -3,3 -0,8 -1,4 Колошение / цветение ГТК 1,1 плакор 10 2,1 10 0,02 7,7 3 ск.1-3° 5,4 -0,7 8,9 5 6,6 8 ск.3-5° -6,9 -2,9 -7,5 -0,5 -7,3 0,9 Молочно-восковая спелость ГТК 0,5 плакор -4,1 2,3 4 4,7 -1,5 1,3 ск.1-3° 3,9 1,5 -2,2 9,3 3 1 ск.3-5° -3,4 -6,4 -5 4,1 -5,5 -5

На этапе колошения/цветения (ГТК 1,1) ситуация улучшилась. На плакоре и микрозоне склона крутизной 1-3° отмечены положительные устьичные коэффициенты у всех сортов озимой мягкой пшеницы (0,02-10), за исключением сорта озимой мягкой пшеницы Одесская 267 (-0,7). В период молочно-восковой спелости (ГТК 0,5) лучше других адаптировался сорт озимой мягкой пшеницы Богданка (4,1-9,3) на всех исследуемых участках.

Таким образом, устьичный коэффициент позволяет оценить засухоустойчивость сортов озимой мягкой пшеницы за исследуемый период (2010-2013 гг.). Наиболее устойчивым к условиям произрастания являлся сорт озимой мягкой пшеницы Ариадна, а наименее - сорт озимой мягкой пшеницы Одесская 267.

Предлагаемый способ оценки засухоустойчивости сортов озимой мягкой пшеницы в условиях склоновой микрозональности дает возможность оценить засухоустойчивость сортов озимой мягкой пшеницы, что позволит усовершенствовать адаптивно-ландшафтную систему земледелия юго-западной части Центрально-Черноземной зоны и приведет к повышению урожайности сортов озимой мягкой пшеницы в условиях склоновой микрозональности.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к растениеводству. Способ включает подсчет количества устьиц озимой мягкой пшеницы на нижней стороне листовой поверхности флагового листа на участке площадью 1 см² у каждого сорта озимой мягкой пшеницы в пятикратной повторности. При этом рассчитывают устьичный коэффициент, который позволяет оценить засухоустойчивость сортов озимой мягкой пшеницы в конкретную фазу онтогенеза, по формуле: К_у = N - N₁хГТКх0,01, где К_у - устьичный коэффициент; N - среднемноголетнее число устьиц озимой мягкой пшеницы; N₁ - число устьиц озимой мягкой пшеницы за определенную фазу онтогенеза; ГТК - гидротермический коэффициент в определенную фазу онтогенеза; 0,01 - постоянная составляющая. Чем больше или меньше устьичный коэффициент отклоняется от нуля, тем сильнее или слабее выражена засухоустойчивость: при отрицательных устьичных коэффициентах сорта озимой мягкой пшеницы являются неустойчивыми к засухе, от 0 до 10 - слабоустойчивыми, от 10 до 20 - среднеустойчивыми, от 20 до 30 - высокоустойчивыми. Способ позволяет повысить урожайность сортов озимой мягкой пшеницы в условиях склоновой микрозональности. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 4 табл., 1 пр.

1. Способ оценки засухоустойчивости сортов озимой мягкой пшеницы в условиях склоновой микрозональности, включающий подсчет количества устьиц озимой мягкой пшеницы на нижней стороне листовой поверхности флагового листа на участке площадью 1 см² у каждого сорта озимой мягкой пшеницы в пятикратной повторности, при этом рассчитывают устьичный коэффициент, который позволяет оценить засухоустойчивость сортов озимой мягкой пшеницы в конкретную фазу онтогенеза, по формуле:
К_у= N - N₁×ГТК×0,01, где
К_у - устьичный коэффициент; N - среднемноголетнее число устьиц озимой мягкой пшеницы; N₁ - число устьиц озимой мягкой пшеницы за определенную фазу онтогенеза; ГТК - гидротермический коэффициент в определенную фазу онтогенеза; 0,01 - постоянная составляющая, при этом, чем больше или меньше устьичный коэффициент отклоняется от нуля, тем сильнее или слабее выражена засухоустойчивость: при отрицательных устьичных коэффициентах сорта озимой мягкой пшеницы являются неустойчивыми к засухе, от 0 до 10 - слабоустойчивыми, от 10 до 20 - среднеустойчивыми, от 20 до 30 - высокоустойчивыми.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подсчет количества устьиц озимой мягкой пшеницы на нижней стороне листовой поверхности флагового листа на участке площадью 1 см² производят у каждого сорта озимой мягкой пшеницы в пятикратной повторности, отобранных на плакоре, в микрозоне склона крутизной 1-3° и микрозоне склона крутизной 3-5°.