CC BY
12
УДК 68.35.29: 68.35.03:87
В. В. Москалец, П. В. Писаренко, В. И. Москалец, Т. З. Москалец
ВЛИЯНИЕ АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ФЕНОТИПИЧЕСКОЕ ПРОЯВЛЕНИЕ ХОЗЯЙСТВЕННО-ЦЕННЫХ ПРИЗНАКОВ ЭКОТИПОВ ТРИТИКАЛЕ ОЗИМОГО
БЕЛОЦЕРКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
V. V. Moskalets, P. V. Pisarenko, V. I. Moskalets, T. Z. Moskalets INFLUENCE OF AGROECOLOGICAL FACTORS ON PHENOTYPE MANIFESTATION OF ECONOMIC AND VALUABLE SIGNS OF WINTER TRITIKALE ECOTYPES BELAYA TSERKOV'S NATIONAL AGRARIAN UNIVERSITY
Изучено влияние агроэкологических факторов на феноти-пическое проявление хозяйственно-ценных признаков экоти-пов тритикале озимого в условиях Лесостепи и Полесья Украины. Для конкретных экотипов тритикале озимого установлены условные границы оптимума наименьшего проявления модифи-кационной изменчивости в результате влияния комплекса экологических факторов. Исходя из этого, установлено, что для сорта «Славетне» по норме реакции экологическая валентность более высокая, нежели для сортов «ДАУ 5» и «В1вате Ноивське», что имеет важное селекционное и производственное значение.
Ключевые слова: тритикале озимое, агроэкологические факторы, фенотипическое проявление, хозяйственно-ценные признаки, экологическая валентность.
Валентин Витальевич Москалец
Valentin Vitalyevich Moskalets кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
Украина, 09111, Киевская область, г. Белая Церковь, ул. Героев Чернобыля, 5, к. 131. E-mail: [email protected]
Виталий Иванович Москалец
^аНу Ivanovich Moskalets старший научный сотрудник
Украина, 17131, Черниговская область, Носовский район, поселок Опытное, ул. Мира, 1
Введение. Зерновые культуры, как и другие растения, способны изменять свой фенотип: высоту, производительную кустистость, цвет зерна, количество зерен в растении и др. в соответствии с изменениями условий окружающей среды, то есть имеют широкий диапазон модификационной изменчивости [1, 2]. Такая форма онтогенетической приспособленности растений обеспечивает им более точную адаптацию к экологическим факторам, которые изменяются во времени и пространстве.
Влияние экологических факторов на организм определяется их интенсивностью. Есть пределы значения конкретного экологического фактора, вне которых функционирование организма невозможно, или организм может иметь подавленное состояние, или
Influence of agroecological factors on phenotype manifestation of economic and valuable signs of winter triticale ecotypes in conditions of the Forest-steppe and Polesye region of Ukraine is studied. For concrete triticale ecotypes the winter conditional borders of an optimum of the smallest manifestation of modification variability as a result of influence of a complex of ecological factors are established. Proceeding from it, it is established that for a grade «Slavetne» on norm of reaction ecological valency higher, than for grades of «DAU 5» and «Vivate Nosivska» that has important selection and production value.
Keywords: winter triticale, agroecological factors, phenotype manifestation, economic and valuable signs, ecological valency.
Павел Викторович Писаренко
Pavel Vitalyevich Pisarenko
доктор сельскохозяйственных наук,
профессор
Украина, 36003, г. Полтава,
ул. Сковороды, 1/3, 1-й уч. корп., каб. 36
Татьяна Захаровна Москалец
Tatyana Zaharovna Moskalets
кандидат биологических наук
Украина, 09111, Киевская область, г. Белая Церковь,
ул. Героев Чернобыля, 3, к. 505
чувствовать себя уютно.
Тритикале - это эволюционно новая ценная зерновая и кормовая культура, искусственно созданная селекционерами. Среди зерновых злаков этот ботанический род характеризуется высокой экологической адаптивностью, которую определяет модифика-ционная изменчивость хозяйственно-ценных признаков или возможность произрастать в целом. Следовательно, изучение влияния агроэкологических факторов на фенотипическое проявление хозяйственно-ценных признаков экотипов тритикале озимого является актуальным.
Цель работы - оценка влияния агроэкологических факторов на фенотипическое проявление хозяйственно-ценных признаков экотипов тритикале
озимого в условиях Восточного и Центрального Полесья, Северной и Центральной Лесостепи Украины.
Методика. Исследования по данному вопросу проведены в 1994-2005 и 2007-2012 гг. на стационаре Носовской селекционно-опытной станции Института сельскохозяйственной микробиологии и агропромышленного производства НААН (Черниговская обл.); в 2007-2012 гг. - в учебно-научном исследовательском центре Белоцерковского национального аграрного университета (ННИЦ БНАУ) (Киевская обл.); в 2006-2009 гг. - в Институте сельского хозяйства Полесья НААН (ИСГП НААН) (Житомирская обл.) и в Черниговском институте агропромышленного производства НААН (ЧИАПП НААН).
Опыт предусматривал четыре фактора: 1 - сорт тритикале озимого: «Славетне», «АД 256», «ДАУ 5» и <Жвате Ноавське»; 2 - сроки сева: 1-10 сентября, 10-20 сентября и 20-30 сентября; 1-10 октября; 3 - доза минеральных удобрений: ^5Р90К90; ^0Р90К90; ^0Р90К90; 4 - предшественник: клевер, горох, кукуруза на зеленую массу, викоовсяная смесь. В ходе исследований применяли общепринятую для зоны Лесостепи и Полесья Украины технологию возделывания тритикале. Полевые и лабораторные исследования проводили в соответствии с общепринятыми методами [3-10].
Результаты. Растения владеют значительной способностью изменять свой фенотип в соответствии с изменениями условий окружающей среды. Такая форма онтогенетической приспособляемости растений обеспечивает им более точную адаптацию к определенным факторам среды, которые могут измениться. Об особенностях онтогенетической приспособляемости у растений говорит также и тот факт, что если способность к регенерации у животных неуклонно уменьшается в ходе прогрессивной эволюции, то у растений не прослеживается подобной тенденции, а, наоборот, эта способность нередко даже увеличивается. По сравнению с животными растения характеризуются в целом намного большей автономностью отдельных органов и меньшей их взаимозависимостью. Тритикале озимое - это высокопроизводительный и устойчивый, генетически стабильный ботанический род, синтезированный человеком [11], не является исключением и как объект агроэкосистем представляет большой интерес.
Каким бы стойким не был генотип тритикале, но во время развития оно выдвигает определенные требования к окружающей среде, поскольку находится в тесной взаимосвязи с ней и, в свою очередь, влияет, изменяя ее (рисунок 1). В результате в онтогенетическом периоде прослеживается изменение фенотипа по хозяйственно-ценным признакам, существенное проявление чего определяется принадлежностью
сорта к определенному экотопу (стабильный за фенотипом в условиях биома - Полесье, Лесостепь и др.), условиями экотопа и биотопа. Следовательно, проявление фенотипической изменчивости в агрофитоце-нозах тритикале озимого, независимо от сорта, определяется абиотическими факторами и, в зависимости от генотипа, имеет пределы, определяя тем самым урожайность и качество растениеводческой продукции и может носить как массовый, так и локальный характер.
Рисунок 1 - Агроэкосистема тритикале озимого: «агробиоценоз (в т.о. фитоценоз) + биотоп + экотоп»
Условно тритикале озимое можно отнести к эв-рибионтам, поскольку по литературным данным [1223] эта культура имеет широкий диапазон экологической пластичности по отношению к комплексу экологических факторов (рисунок 2). Это объясняется тем, что этот ботанический род является константным пшенично-ржаным гибридом, родители которого были эволюционно сформированы при жестких условиях среды.
Таким образом, в результате селекционного и хозяйственного улучшения сортов потенциальные возможности генотипов могут их приближать или к эв-рибионтам, или к стенобионтам (к стенобионтам, организмам с незначительной адаптацией к изменениям окружающей среды, относятся, например, сорта интенсивного типа, теряющие при дефиците питания как стойкость, так и продуктивность в целом, или го-
Вестник Курганской ГСХА № 1, 2013 Агрономия и агроэкология
лозерные сорта ячменя и овса, легко поражающиеся фитопатогенными грибами при неблагоприятных погодных условиях).
Рисунок 2 - Основные районы выращивания тритикале на планете (FAQ, 2011)
Следовательно, для определения пределов экологической пластичности на проявления фенотипич-ных изменений тритикале озимого нужно начинать при узком диапазоне колебаний факторов окружаю-
щей среды как во времени, так и в пространстве.
Выяснено, что из исследованных сорта «АД 256», «ДАУ 5» являются наиболее чувствительными к дефициту влаги в период посев-всходы. Сорт «более чувствительным к дефициту активных температур выше 5 °С. Поэтому, при аномальном ходе температуры воздуха и формирования осадков посевы более чувствительных сортов попадают в зону песси-мума. Летальных случаев не было выявлено.
Известно, что агротехнология является существенным рычагом в продуктивности агрофитоце-нозов. В частности, соблюдение оптимальных сроков сева, и позволяет ускорить или замедлить фито-продукционные процессы, и, таким образом, миновать период неблагоприятных экологических факторов. Понятно, что поздние и критические сроки сева приводят к уменьшению фитопродуктивности или к гибели растений. Однако в нашем случае конкретный сорт имеет существенные различия, например, по продолжительности осенней вегетации посевов при посеве в разные сроки (рисунок 3). В связи с этим сорт «ДАУ 5», который относится к лесостепно-
Рисунок 3 - Зависимость продолжительности осенней вегетации от чувствительности экотипов тритикале озимого к срокам сева (среднее за 2008-2012 гг., центральная часть Лесостепи Украины)
му и полесскому экотипам, характеризуется высокой экологической валентностью по сравнению с другими сортами, учитывая длительность морфофизио-логических процессов при постоянном сокращении светового дня, значительные колебания температуры воздуха и др. Установлено, что для сорта «Славетне» ранние и средние сроки сева являются оптимальными, учитывая однотипное синхронное развитие посевов, в отличие от других сортов. Этот факт прослеживается по предшественникам - от лучших, к удовлетворительным (рисунок 4).
Показатели урожайности зерна при влиянии спроектированных агроэкологических факторов позволили проанализировать и, в итоге, дифференцировать сорта тритикале в диапазоне экологического градиента (рисунок 5).
Границы оптимума для агрофитоценозов тритикале озимого определялись сроками сева и предшественниками, на что указывает стабильная продуктивность по годам.
Известно, что не только конкретному виду сельскохозяйственной культуры, но и конкретному сорту
Рисунок 4 - Продолжительность осенней вегетации экотипов тритикале озимого в зависимости от сроков сева и предшественников (среднее за 2008-2012 гг., центральная часть Лесостепи Украины)
или гибриду требуются определенные значения гидротермического показателя (ГТК).
Для сортов тритикале озимого установлены определенные пределы значений ГТК, при которых конкретный сорт находится в комфортном состоянии, когда нет существенного отрицательного проявления по хозяйственно-ценным признакам (рисунок 6).
Рисунок 5 - Пределы оптимума для агрофитоценозов тритикале озимого, которые отображают их стабильную продуктивность по годам
Следовательно, учитывая этот факт, сорт «Сла-ветне» принадлежит к полесскому, лесостепному и степному экотипам; сорт «В1вате Ношвське» - лесостепного и степного; «ДАУ 5» - лесостепного и полесского экотипов.
Рисунок 6 - Пределы оптимума для неизменной урожайности зерна экотипов тритикале озимого в зависимости от ГТК (многолетние данные, полученные в условиях Приднепровской возвышенности)
Нами установлено, что содержание углеводов в узле кущения определенных сортов тритикале не является одинаковым и стабильным показателем по вариантам. В среднем сумма общих сахаров в узле кущения тритикале сортов «АД 256», «Сла-ветне», «ДАУ 5» к прекращению осенней вегетации была выше, чем у сорта «В1вате Нос1вське» на 12, 16 и 12 %, соответственно (рисунок 7). Но этот процесс можно нивелировать и существенно изменить, если придерживаться оптимальных сроков сева и своевременно обеспечивать посевы обоснованными дозами азотных и фосфорно-калийных удобрений.
^ _
| 20 - -у**
I 15 -
о
? 10 -О
5 -
0 -I—'——I—т—1--I—^--1--1—1—1--Ц
контроль Р60К60 Р90К90 ЫЗОРбОКбО №0Р90К90 (без добрив)
Вариант опыта I I "Славетне" I "В1вате Ноавське" -Линейный ("Славетне") — Линейный ("Вщате Ноавське")
Рисунок 7 - Содержание общих сахаров в узле кущения посевов тритикале озимого в зависимости от дозы минеральных удобрений и генотипа (среднее за 2008-2012 гг., центральная часть Лесостепи Украины)
В связи с этим экотипы тритикале озимого были дифференцированы по проявлениям модификацион-ной изменчивости, в частности по урожайности, резистентности относительно возбудителей болезней, чувствительности к элементам агротехнологии и условиям экотопа (таблица).
Итоговым объяснением является факт долевого участия конкретного фактора в урожайности зерна тритикале озимого по годам (рисунок 8): урожайность зерна на 21-35 % зависит от генотипа сорта; на
15-25 - от ГТК; на 7-16 - от фитопатогенного фактора; 12-17 - от элементов агротехники выращивания и 10-15 - других факторов.
Таблица - Дифференциация экотипов тритикале по проявлению модификационной изменчивости в зависимости от экологических факторов
Фактор Модификационная изменчивость
Высокая Средняя Низкая
ГТК «Вшате Ноавське» «ДАУ 5» «Славетне», «АД 256»
Удобрения, предшественник «Вшате Носшське», «ДАУ 5» «АД 256», «Славетне» -
Фитопатогенные факторы - АД 256» «Славетне», «ДАУ 5», «Вшате Носшський»
Сроки сева «Вшате Ноовський» «АД 256», «Славетне» «ДАУ 5»
Выводы. Фенотипическая изменчивость играет значительную роль в практическом использовании сорта. Доказано, что в условиях центральной части Лесостепи сорт «ДАУ 5» оказался самым чувствительным к дефициту влаги в период посев-всходы в сравнении с «Славетне» и «Жвате Ноавське». Для
□ ГТК
□ сорт "В1вате НоЫвське"
□ Биотические факторы ! Минеральные удобрения
□ Агротехнические мероприятия ■ Другие факторы
Рисунок 8 - Значимость конкретных агроэкологических факторов относительно урожайности зерна
сортов тритикале озимого определены пределы значений ГТК, согласно которым сорт «Славетне» принадлежит к полесскому, лесостепному и степному экотипам, сорт <^вате Ношвське» - лесостепному и степному, «ДАУ 5» - лесостепному и полесскому. Сорт <Жвате Ношвське» имеет слабое проявление фенотипичной изменчивости в случае влияния аномально высокой температуры воздуха. Проявления модификационной изменчивости под воздействием аномальных абиотических факторов не выходит за пределы нормы реакции, которая определяется генотипом тритикале озимого.
Список литературы
1 Тахтаджян А. Л. Вопросы эволюционной морфологии растений. - Л.: Изд-во АН СССР, 1954. -212 с.
2 Чайковский Ю. В. Наука о развитии жизни. Опыт теории эволюции. - М.: Товарищество научных изданий КМК, 2006. - 712 с.
3 Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. - М.: Колос, 1971. - Вып. 2. - 239 с.
4 Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.
5 Ничипорович А. А. Задачи по изучению фотосинтетической деятельности растений как фактора продуктивности. - М., 1966. - С. 7-50.
6 Лавриненко Ю. А., Жужа А. Д. Орлюк А. П. Ускоренный способ определения площади поверхности листа // Селекция и семеноводство. - 1981.
- № 10. - С. 12-13.
7 Серебряков И. Г. Морфология вегетативных органов высших растений. - М.: Сов. наука, 1952.
- 391 с.
8 Куперман Ф. М. Морфофизиология растений. Морфофизиологический анализ этапов органогенеза различных жизненных форм покрытосемянных растений: учеб. пособие для биол. спец. унтов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1977. - 288 с.
9 Майсурян Н. А. Практикум по растениеводству. -Изд. 6-е. - М.: Колос, 1970. - 446 с.
10 Eberhart A., Russell W. Stability parameters for comparing varieties. // Crop Science. - № 6. - 1966.
- P. 36-40.
11 Мережко А. Ф. Генетические ресурсы тритикале // Генетические ресурсы культурных растений в XXI веке: состояние, проблемы, перспективы: II-я Вавиловская междунар. конф., 26-30 ноября 2007 г. - Санкт-Петербург: ВИР, 2007.
- С. 541-543.
12 Khalifeie N., Mohammadi Nejad G. Evaluation of salt tolerance of new Tritipurum lines, Triticale and Iranian wheat lines // Advances in Natural and Applied Sciences. - 6(2), 2012. - Р. 206-212.
13 Ortiz-Monasterio J.I. Saline/Sodic sub-soil on triticale, durum wheat and bread wheat yield under irrigated conditions / J.I. Ortiz-Monasterio, A.H. Hede, W.H. Pfeiffer, M. van Ginkel // Proceedings of the 5 th International Triticale Symposium, Annex June 30-July 5, 2002, Radzikow, Poland -2002. - Р. 33-35.
14 Германович Т. М. Урожайность и качество зерна ярового тритикале в зависимости от степени кислотности и обеспеченности калием дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы // Почвоведение и агрохимия: научный журнал, 2009.- С. 157-166.
15 Aniol A. Induction of aluminium tolerance in wheat seedlings by low doses of aluminium in the nutrient solution // Plant Physiol. - 1984, 75 - Р. 551-555.
16 Budzianowski G., Wos H. The effect of single D-genome chromosomes on aluminium tolerance of triticale // Euphytica. - 2004, 137. - Р. 165-172.
17 Lonbani M., Arzani A. Morpho-physiological traits associated with terminal drought-stress tolerance in triticale and wheat / M. Lonbani, // Agronomy Research. - 9 (1-2), 2011. - Р. 315-329.
18 Fayaz N., Arzani A. Moisture stress tolerance in reproductive growth stages in triticale (X Triticosecale Wittmack) cultivar sunder field conditions //Crop Breeding Journal1 (1), 2011. - Р. 1-12.
19 Kutlu I., Kinac G. Evaluation of drought resistance indicates for yield and its components in three triticale cultivars, 2010. - 7(2). - Р. 95-103.
20 Grzesia M. T. Impact of soil compaction on root architecture, leaf water status, gas exchange and growth of maize and triticale seedlings // Plant Root (JSRR), 2009. - 3. - Р. 10-16.
21 Nezami A. Evaluation of Freezing Tolerance of Hexaploid Triticale genotypes under controlled conditions / A. Nezami, M.R. Soleimani, M. Ziaee, M. Ghodsi, M. Bannayan Aval // Notulae Scientia Biologicae, 2010. - SciBiol 2 (2). - Р. 114-120.
22 Janicki K.W., Brzostowicz A. Influence of increased СО2 concentrations on frost resistance of winter cereals // Acta Agrophysica, 2006, 7(2). - Р. 355-361.
23 Москалець В. В. Сорт тритикале озимого «Славетне»: походження, еколопчна стшюсть, агробютичний потенщал, вихщний матерiал / В.В. Москалець, В.В. Лавров, Т.З. Москалець, В.1. Москалець, П.В. Писаренко // Вюн. Полтавсько! державно! аграрн. акад.: наук.-виробн. фах. журн. - № 4. - 2012. - С. 9-13.
