CC BY
36
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НА УКИ
УДК 633.358 (571.13)
Е.Н. Озякова, Н.А. Поползухина, Л.В. Омельянюк, И.Г. Макушина, А.В. Храпатая, В.А. Корнилова
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СИМБИОТИЧЕСКОГО АППАРАТА И УРОЖАЙНОСТЬ ГОРОХА ПОСЕВНОГО В КОНТРАСТНЫХ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
В контрастных условиях среды проведено изучение сортообразцов гороха различных морфотипов по уровню формирования симбиотического аппарата и урожайности зерна.
Ключевые слова: горох, метеорологические условия, сорт, азотфиксация, симбиотический аппарат, клубеньки, урожайность.
Введение
Биологизация и экологизация земледелия, активно разрабатываемые в последнее время, предполагают обогащение почвы органическим веществом, укрепление ее энергетики, повышение продуктивности и качества растениеводческой продукции. Важная роль в осуществлении этих задач принадлежит процессу вовлечения ресурсов биологического азота бобовыми растениями путем симбиотической азотфиксации [1, 2]. Поступление биологического азота в конкретный агроценоз определяется эффективным симбиозом бобовых культур с клубеньковыми бактериями и зависит от генотипа растения-хозяина, количественного и качественного состава диазотрофов, а также обусловлено гидротермическими условиями, свойствами почвы, применяемой агротехникой и др.
Объекты и методы исследований
В качестве объекта исследований использовали 4 сортообразца гороха посевного различных морфотипов: Омский 7, Омский 9, Демос, Л 37/03. Исследования проводились в 2006 - 2010 гг. на полях лаборатории селекции зернобобовых культур ГНУ СибНИИСХ в южной лесостепи Западной Сибири.
Почва опытного участка представлена черноземом выщелоченным среднемощным тяжелосуглинистым с пахотным горизонтом 25-30 см, содержанием гумуса 6,3 - 6,5%, суммой поглощенных оснований 26 - 48 мг экв./100 г, рНсол - 6,5 - 6,7 (по данным лаборатории агрохимии СибНИИСХ).
Полевые опыты закладывались на делянках площадью 10 м2, повторность опыта четырехкратная, размещение делянок рендомизированное. Предшественник - яровая пшеница после кукурузы, норма высева - 1 млн. всхожих зерен на гектар. Посев проводили сеялкой ССФК-7,0, уборку - комбайном «Хеге 125» в фазу полной спелости.
Агротехника - общепринятая для зоны. Учет урожайности зерна - сплошным обмолотом делянок с приведением к базисной влажности и 100% чистоте. Учет количества, массы азотфиксирующих клубеньков проводили по методике Г.С. Посыпанова (1983).
© Озякова Е.Н., Поползухина Н.А., Омельянюк Л.В., Макушина И.Г., Храпатая А.В., Корнилова В.А., 2011
Агрометеорологические условия в годы исследований изучались по материалам наблюдений Омской метеорологической станции.
Статическую обработку экспериментальных данных осуществляли по методике Б.А. Доспехова (1985) на персональном компьютере по специально разработанным программам.
Результаты и их обсуждение
Проведенные ранее исследования [3] показали, что в изменчивость урожайности зерна гороха посевного, признаков клубенькообразования весомый вклад вносят условия года (93,8 и 75,5%), генотипические особенности (4,3 и 18,0%), а также их взаимодействие (1,9 и 6,7%). Между урожайностью зерна и признаками клубенькообразования выявлена корреляционная зависимость средней силы (г=0,53-0,57).
Годы проведения исследований (2006-2010) были достаточно контрастны. По характеру распределения осадков в критический для гороха период (июнь - июль) 2010 г. был засушливым (ГТК=0,80), 2006 г. и 2008 г. - умеренно увлажненными (ГТК=1,35 и 0,99), 2007 г. и 2009 г. - с количеством осадков, значительно превосходящим среднемноголетние показатели (ГТК=3,03 и 2,93).
Весеннее обследование опытного поля показало, что в условиях отчетных периодов наибольший запас продуктивной влаги перед посевом зернобобовых культур в пахотном слое почвы (0-20 см) отмечался в 2007, 2008 и 2009 гг., что по шкале увлажнения почвы (по А.М. Ильину) соответствует градации - умеренно влажная. Недостаточно влажная почва была в 2006 и 2010 гг., запасы продуктивной влаги составляли 13,3 мм и 11,3 мм соответственно. Метровый слой почвы характеризовался как умеренно влажный в 2006, 2008 и 2010 гг. и влажный - в 2007 и 2009 гг.
Обеспеченность верхнего 40-сантиметрового слоя почвы нитратным азотом весной перед посевом в 2010 г. была низкая, в 2007 - 2009 гг. - средняя, в 2006 г. - высокая. Обеспеченность подвижным фосфором во все годы исследований - высокая, а обменным калием - очень высокая.
Динамика образования симбиотического аппарата у сортов гороха за годы исследований представлена в таблице 1.
В среднем за 2006 - 2010 гг. максимальное развитие симбиотического аппарата отмечалось в фазу цветения, в среднем по сортам формировалось 25,8 шт. клубеньков, их масса составила 209,5 мг на растение. В фазу плодообразования и количество, и масса клубеньков значительно уменьшились. Однако отмеченная закономерность была характерна не для всех сортов гороха. Исключением был сорт гороха Омский 7, у которого пик клубенькообразования приходился на фазу бутонизации. Особенно это характерно в годы экстремальные - засушливые, либо чрезмерно увлажненные. В годы умеренно увлажненные нарастание симбиотического аппарата, как и у остальных сортов, проходило до фазы цветения.
В среднем за годы исследований наиболее мощный симбиотический аппарат сформировал сортообразец Л 37/03 - количество клубеньков на 1 растение составило 80,6 шт., их масса - 601,9 мг (таблица 2). Свое безусловное лидерство над другими сортами он продемонстрировал в 2006, 2007 и 2008 гг. В 2009 и 2010 гг. по изучаемым показателям сортообразец Л 37/03 был на уровне или несколько уступал сорту - стандарту Омский 7. Наряду с выявленным сортообразцом следует отметить и сорт Демос, который также характеризовался высокими показателями клубенькообразования.
Условия гидротермического обеспечения вегетационного периода в 2008 и 2010 гг. были наиболее благоприятными для формирования симбиотического аппарата (ГТК=0,90 и 0,73). В 2006 г. (ГТК=1,30) на корнях растений гороха образовалось небольшое количество мелких, трудноотделимых клубеньков, процесс жизнедеятельности которых угнетался неравномерным увлажнением, значительными колебаниями среднесуточной температуры воздуха и высокой концентрацией нитратного азота (15,2 мг/кг в слое 0-40 см перед посевом). К фазе плодообразования из-за переизбытка влаги в почве азотфиксирующие клубеньки на корнях в 2009 г. (ГТК=3,52) полностью деградировали и превратились в безжизненную кашицеобразную массу.
Таблица 1
Динамика формирования симбиотического аппарата на корнях растений сортообразцов гороха
Сортообразец Год Фаза бутонизации Фаза цветения Фаза плодообразования
количество клубеньков, шт./растение масса клубеньков, мг/растение количество клубеньков, шт./растение масса клубеньков, мг/растение количество клубеньков, шт./растение масса клубеньков, мг/растение
Омский 7 2006 6,0 17,4 9,0 63,0 4,0 19,4
2007 17,0 51,0 18,0 113,4 7,0 35,3
2008 15,7 70,6 24,0 169,2 16,8 91,6
2009 43,9 415,3 26,3 148,7 0 0
2010 40,7 280,0 17,3 200,0 25,2 140,0
Среднее 24,7 166,9 18,9 138,9 10,6 57,3
Омский 9 2006 6,2 7,4 8,0 44,0 2,8 9,8
2007 7,0 9,1 11,6 66,1 5,0 18,5
2008 13,7 54,8 26,4 171,6 16,3 73,4
2009 23,2 55,48 19,3 90,3 0 0
2010 26,5 220,0 27,8 140,0 7,5 20,0
Среднее 15,3 69,4 18,6 102,4 6,3 24,3
Демос 2006 8,0 28,4 13,0 91,6 6,0 30,0
2007 12,4 49,6 34,0 244,8 13,2 72,0
2008 13,2 70,6 37,4 319,8 19,0 127,0
2009 36,7 268,6 29,1 294,7 0 0
2010 23,2 190,0 17,8 250,0 12,7 70,0
Среднее 18,7 121,4 26,3 240,2 10,2 59,8
Л 37/03 2006 10,0 38,0 15,0 113,2 9,0 55,6
2007 25,0 100,0 78,0 631,8 20,0 128,2
2008 28,6 153,0 54,3 513,1 21,0 160,4
2009 42,1 311,4 28,8 154,9 0 0
2010 24,3 230,0 21,3 370,0 25,7 50,0
Среднее 26,0 166,5 39,5 356,6 15,1 78,8
Среднее по опыту 21,2 131,0 25,8 209,5 10,6 55,1
Таблица 2
Симбиотический аппарат растений гороха за вегетационный период_
Сорто-образец 2006 г. 2007 г. 2008 г. 2009 г. 2010 г. В среднем за 2006-2010 гг.
Кк* л г ** Мк Кк Мк Кк Мк Кк Мк Кк Мк Кк Мк
Омский 7 19,0 99,8 42,0 199,7 56,5 331,4 70,2 564,0 83,2 620,0 54,2 363,0
Омский 9 17,0 61,2 23,6 93,7 56,4 299,8 42,5 145,8 61,8 380,0 40,2 196,1
Демос 27,0 150,0 59,6 366,4 69,6 517,4 65,8 563,3 52,8 510,0 55,0 421,4
Л 37/03 34,0 206,8 123,0 860,0 103,9 826,5 70,9 466,3 71,3 650,0 80,6 601,9
Среднее по опыту 24,2 129,4 62,0 379,9 71,6 493,8 62,3 434,8 67,3 540,0 57,5 395,6
* - количество клубеньков, шт.; ** - масса клубеньков, мг.
Стабильная урожайность - это результат адаптивности сорта к условиям возделывания, изменяющимся в довольно широком диапазоне. Наиболее высокий уровень урожайности у всех сортообразцов отмечался в наиболее благоприятном по метеорологическим условиям 2008 г. - 3,72 т/га (таблица 3).
Таблица 3
Урожайность зерна сортообразцов гороха _
Год Омский 9, стандарт Омский 7 Демос Л 37/03 Среднее по опыту
т/га т/га ± к ст-ту т/га ± к ст-ту т/га ± к ст-ту т/га
2006 2,66 2,78 0,12 2,78 +0,12 3,06 +0,40 2,82
2007 2,74 2,76 0,02 2,85 +0,11 3,33 +0,59 2,92
2008 3,52 3,55 0,03 3,66 +0,14 4,16 +0,64 3,72
2009 3,01 2,62 -0,39 2,38 -0,63 3,03 +0,02 2,76
2010 3,01 3,69 +0,68 2,63 -0,38 3,34 +0,33 3,17
Среднее 2,99 3,08 +0,09 2,86 -0,13 3,38 +0,40 3,08
НСР 05: 2006 г. - 0,27; 2007 г. - 0,30; 2008 г. - 0,33; 2009 г. - 0,30; 2010 г. - 0,31
В среднем за 5 лет наиболее урожайной среди изученных сортообразцов гороха был Л 37/03 - 3,38 т/га. Этот сортообразец, исключая 2009 г., ежегодно достоверно превышал стандарт по уровню урожайности зерна.
Крайне неблагоприятная метеорологическая обстановка 2006 г. (недобор осадков в период всходы - цветение на фоне повышенных температур воздуха) в значительной мере ограничила урожайность зерна сорта Омский 9 (2,66 т/га).
Сорта Омский 7 и Демос в 2009 г. значительно уступили по урожайности стандарту Омский 9 и сортообразцу Л 37/03 по следующим причинам: 1) из-за низкой полевой всхожести семян, соответственно 82% и 76%; 2) в первой декаде июня развитие растений гороха после появления полных всходов проходило в условиях резко выраженной засухи: осадков не было вообще, а среднесуточная температура воздуха превысила среднемноголетний показатель на 4,60С. В результате у наименее устойчивого к засухе полукороткостебельного сорта Демос часть всходов погибла, и сохранность растений (89%) оказалась ниже на 5-10%, чем у длинностебельных генотипов; 3) в первую декаду августа, в период начала созревания бобов, выпало 104 мм осадков (473% от средней многолетней), что стало причиной значительных потерь репродуктивных органов у склонного к повторному отрастанию листочков сорта Омский 7 не только на нижних ярусах растений из-за сильного полегания стеблестоя и развития процессов гниения вегетативной массы, но и гибели бутонов и завязей на верхних плодоносах из-за недостатка питания, вызванного значительным угнетением корневой системы.
Выводы
Установлено, что формирование симбиотического аппарата и урожайность зерна у гороха в значительной мере определяются как генотипом сорта, так и гидротермическими условиями года, запасами продуктивной влаги и основных элементов питания в почве перед посевом. Наиболее благоприятными условиями для формирования симбиотического аппарата и урожайности зерна являются гидротермическое обеспечение вегетационного периода на уровне ГТК=0,73-0,90, низкое и среднее содержание нитратного азота и достаточные запасы продуктивной влаги в почве перед посевом.
Выявлен сортовой полиморфизм по величине симбиотического аппарата и урожайности. Наиболее стабильное формирование этих показателей было характерно для сортообраз-ца Л 37/03, у которого образовывалось от 34 до123 клубеньков на растение с массой от 207 до 860 мг/растение и максимальная за годы исследований урожайность - 3,38 т/га. Выделенный высокоурожайный образец уникален по эффективности симбиотической азотфиксации, является наиболее приспособленным к меняющимся метеоусловиям региона, обеспечивает высокий выход белка с гектара и, безусловно, может быть рекомендован для передачи на Государственное сортоиспытание.
Список литературы
1. Мишустин, Е.Н. Клубеньковые бактерии и инокуляционный процесс / Е.Н. Мишустин, В.К. Шильни-кова. - М.: Наука, 1973. - 149 с.
2. Умаров, М.М. Роль микроорганизмов почв в балансе азота в биосфере / М.М. Умаров // Почвы - национальное достояние России: Материалы IV съезда Докучаевского общества почвоведов (Новосибирск, 9-13 августа 2004 г.). Кн. 1. - Новосибирск: «Наука-центр», 2004. - С. 373-375.
3. Озякова, Е.Н. Урожайность и особенности формирования симбиотического аппарата у сортообразцов зернобобовых культур в южной лесостепи Западной Сибири: дис. канд. с. - х. наук: 06.01.05. / Е.Н. Озякова. -Омск, 2009. - 182 с.
SAMMARY
E.N. Ozyakova, N.A. Popolzuhina, L.V. Omel'yanyuk, I.G. Makushina, A.V. Hrapataya, V.A. Kornilova Features of formation and yield symbiotic apparatus pea in contrasting weather conditions
In contrasting environmental conditions were studied accessions of pea morphotypes different level of formation of the symbiotic unit and grain yield
Key words: peas, weather conditions, cultivar, nitrogen fixation, symbiotic unit, nodules, yield
УДК 633.17(571.13)
Т.В. Горбачева, Е.В. Некрасова, Н.А. Рендов
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОСА СОРНОГО (PANICUMMILIACEUMSUBSP. RUDERALE) В ЛЕСОСТЕПИ ОМСКОЙ ОБЛАСТИ
При изучении биологических особенностей проса сорного в условиях лесостепи Омской области установлены: семенная продуктивность и масса 1000 семян, сроки появления всходов, способность сохранения всхожести семян в различных условиях, глубина почвы, с которой возможно появление всходов.
Ключевые слова: просо сорное, массовые всходы, глубина прорастания, масса 1000 семян, семенная продуктивность, сохранность семян, посев яровой пшеницы.
Введение
По данным ФГУ «Омская СтаЗР», в 2002 году из 3,9 млн. га пашни, расположенной на территории Омской области, в значительной степени засорено овсюгом более 500 тыс. га, прочими мятликовыми (куриное и сорнополевое просо, щетинники) - 700 тыс. га, многолетними корнеотпрысковыми видами (бодяк щетинистый, осот полевой, молокан татарский и др.) - около 1,0 млн. га. К 2009 году засоренность мятликовыми сорняками увеличилась до 1,5 млн. га. Внедрение почвозащитных обработок почвы, насыщение севооборотов зерновыми культурами, систематическое применение в их посевах гербицидов группы 2,4-Д изменили видовой состав сорных растений.
На многих полях стали преобладать представители яровых поздних сорняков семейства мятликовых: Echinochloa crus-galli L., Setaria viridis (L.) Beauv, Setaria (L.) glauca Beauv, а также малоизученный сорняк с высокой конкурентоспособностью - просо сорное (Panicum miliaceum ruderale). Вызывает опасение значительное расширение ареала этого подвида и резкое увеличение численности на полях [1,2,3].
© Горбачева Т.В., Некрасова Е.В., Рендов Н.А., 2011
