CC BY
97
УДК 631.95:633. 112.1«321»(571.1) ГРНТИ 68.41.67
Ю.В. Фризен, Е.В. Кислицина
ВЛИЯНИЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ПОСЕВНЫЕ КАЧЕСТВА СЕМЯН ЯРОВОЙ ТВЕРДОЙ ПШЕНИЦЫ
В связи с большой зависимостью качества семян от условий их формирования и созревания требуется учет всего комплекса агроэкологических факторов. В статье представлены результаты исследований влияния агроэкологических факторов (среднесуточная температура воздуха, относительная влажность воздуха, запасы продуктивной влаги в слое почвы 0-100 см и ресурсы влаги) на посевные качества семян яровой твердой пшеницы: энергию прорастания, всхожесть и силу роста семян при разных сроках посева в условиях южной лесостепи Западной Сибири. Исследования проводились в 2006-2008 гг. на опытном поле Омского ГАУ. Сорта яровой твердой пшеницы: Омская янтарная, Жемчужина Сибири, Омский корунд, Алтайская нива и Елизаветинская. Сроки посева: 11-13, 23 и 31 мая. Яровая твердая пшеница является высокопродуктивной культурой, зерно которой используется для производства высококачественных макаронных изделий, а также в крупяной и кондитерской промышленности. В Омской области для полного обеспечения собственными продуктами, а также с учетом семенных и страховых фондов площадь посева яровой твердой пшеницы должна составлять не менее 70 тыс. га, а для обеспечения северных регионов Западной Сибири и экспорта необходимо расширить площади посева этой культуры до 100120 тыс. га. Соответственно, необходимо увеличить производство семян и зерна этой культуры главным образом за счет повышения урожайности. Теоретической основой для решения этой задачи является знание влияния агроэкологических факторов не только на рост и развитие растения, но и на формирование качества семян. Так, в условиях южной лесостепи Западной Сибири среднесуточная температура воздуха от 15,6 до 18,46 °С, относительная влажность воздуха от 72,4 до 73,0 % и ресурсы влаги от 79,3 до 105,3 мм (оптимальные показатели) способствуют формированию семян с высокими посевными качествами. Анализ агроклиматических условий за последние 10 лет показал, что наиболее часто (70 из 100 %) благоприятные метеорологические условия для получения высоких энергии, всхожести, силы роста семян складываются при среднем сроке посева (23-24 мая).
Ключевые слова: твердая пшеница, агрометеорологические факторы, посевные качества семян, всхожесть, энергия прорастания, сила роста.
Ju.A. Frizen, E. V. Kislitsyna
INFLUENCE OF METEOROLOGYCAL FACTORS ON SOWING QUALITIES OF THE SPRING DURUM WHEAT SEEDS
Due to the high dependence of the quality of seeds on the conditions of their formation and maturation is required accounting of the entire complex agro-ecological factors.
The article deals with results of researches of influence of agro-ecological factors (average daily temperature of air, relative humidity of air, supplies of productive moisture in the layer of soil ca. 0-100 cm and resources of moisture) on sowing qualities of seed of the spring durum wheat: energy of germination, germination and force of growth of seed at the different terms of sowing in the conditions of south forest-steppe of Western Siberia. The researches were conducted on an experience field of the Omsk SAU in 2006 -2008. The spring durum wheat varieties of Omsk Amber (Omskaya Yantarnaya), Pearl of Siberia (Zhemchuzhina of Siberia), Omsk Corundum (Omsky Corund), Altaian cornfield (Altaiskaya Niva) and Elisabeth (Elisavetinskaya) were used. Terms of sowing were on May, 11-13, 23 and 31. The spring durum wheat is a highly productive crop, grain which is used for the production of high-quality pasta products and also used in the cereals and confectionery industry. In the Omsk region for full maintenance of its own products, as well as the seed and insurance funds acreage of spring durum wheat must be at least 70 thous. ha, and to ensure the northern regions of Western Siberia and exports is necessary to extend the area of sowing of this crop to 100-120 thous. ha. Accordingly, it is necessary to increase the production of seeds and grain of the culture that has to go, mainly due to higher yields. The theoretical basis for solving this problem is to know the influence of agro-ecological factors, not only on the
© Фризен Ю.В., Кислицина Е.В., 2016
growth and development of plants, but also on the formation of seed quality. So, in the conditions of the southern forest-steppe of Western Siberia optimum: average temperature from 15.6 to 18.46 °C, relative humidity from 72.4 to 73.0 % moisture and resources from 79.3 to 105.3 mm that contribute to the formation of seeds with high sowing qualities. Analysis of agro-climatic conditions for the past 10 years showed that the most often (70 % out of 100 %) favorable weather conditions to produce high energy, germination, seed vigor fold with an average term of sowing (23-24.05).
Keywords: durum wheat, agro-meteorological factors, sowing qualities of seeds, germination, vigor, force of growth.
Введение
Яровая твердая пшеница является высокопродуктивной культурой, зерно которой используется для производства высококачественных макаронных изделий, а также в крупяной и кондитерской промышленности. В Омской области для полного обеспечения собственными продуктами, а также с учетом семенных и страховых фондов площадь посева яровой твердой пшеницы должна составлять не менее 70 тыс. га, а для обеспечения северных регионов Западной Сибири и экспорта необходимо расширить площади посева этой культуры до 100-120 тыс. га. Соответственно, необходимо увеличить производство семян и зерна этой культуры главным образом за счет повышения урожайности. Теоретической основой для решения этой задачи является знание влияния агроэкологических факторов не только на рост и развитие растения, но и на формирование качества семян. Семя, по выражению физиологов, является новым растением в миниатюре. В зародыше семени сформированы все основные органы будущего растения. Прорастание семени - это начальный этап роста и развития растений [1]. Ценность семян как посевного материала зависит от комплекса биологических свойств, которые определяются наследственными факторами и условиями окружающей среды в период формирования, развития и хранения. Для реализации генетического потенциала возделываемого сорта важно понять, каковы механизмы его устойчивости и адаптивности в различных агроэкологических условиях и возможные пути управления этими процессами [2].
Посевные качества семян - это прежде всего лабораторная всхожесть и энергия прорастания. Одним из основных показателей, существенно влияющих на формирование урожая, является всхожесть. Поэтому выявление влияния на посевные качества семян агроэкологических факторов имеет большое значение.
Объекты и методы
В 2006-2008 гг. на опытном поле Омского ГАУ были изучены особенности влияния аг-роэкологических факторов на посевные качества семян сортов яровой твердой пшеницы: Омская янтарная, Жемчужина Сибири, Омский корунд, Алтайская нива и Елизаветинская, в зависимости от срока посева: 11-13, 23 и 31 мая.
Вегетационный период (май - сентябрь) 2006 г. по метеоусловиям характеризовался как среднесухой (ГТК = 0,96), 2007 г. - как избыточно увлажненный (ГТК = 1,64) и 2008 г. - как засушливый (ГТК = 0,70).
Результаты исследований
По данным Н.М. Макрушина [3], первые процессы прорастания зародыша происходят за счет собственных энергетических материалов, имеющихся в самом зародыше независимо от эндосперма. Первичное растворение амилазой крахмальных зерен эндосперма было отмечено им, когда корешок у пшеницы уже достигал 1 см, что соответствует 2-3 суткам прорастания. Соответственно другим важным показателем качества посевного материала является энергия прорастания. Энергия прорастания не нормируется ГОСТом. Однако по данным из литературы она должна быть не менее 50 % [4]. В данных исследованиях энергия прорастания у семян яровой твердой пшеницы при разных сроках посева в среднем за 2006-2008 гг. находилась в пределах: у сорта Омская янтарная - от 69 до 83 %, Жемчужина Сибири - от 66 до 81 %, Омский корунд - от 73 до 83 %, Алтайская нива - от 76 до 82 % и у сорта Елизаветинская - от 71 до 85 % (таблица).
В среднем за годы исследований семена сорта Алтайская нива отличались более стабильными показателями лабораторной всхожести при всех сроках посева (83-85 %). У всех сортов
наиболее высокие значения лабораторной всхожести отмечались при среднем сроке посева (85-89 %). Исключение составил сорт Омская янтарная, у которого наиболее высокая лабораторная всхожесть отмечалась при раннем сроке посева (80 %). В условиях 2006 г., который характеризовался по ГТК вегетационного периода как среднесухой, семена яровой твердой пшеницы с высокими показателями лабораторной всхожести, по ГОСТ Р 52325-2005 соответствующие элитным и репродукционным семенам, были сформированы при среднем сроке посева (90-94 %). В условиях 2007 г. (избыточно увлажненный по ГТК вегетационного периода) наиболее высокие значения лабораторной всхожести были также при среднем сроке посева (80-96 %) и в условиях 2008 г. (засушливый) - при раннем сроке посева (76-94 %).
Показателем зрелости семян принято считать разницу между энергией и лабораторной всхожестью: до 10 % - семена считаются дозревшими, при большей - физиологически недозревшими [5]. В условиях 2006 г. разница между энергией прорастания и лабораторной всхожестью варьировала от 2 до 14 %. У сортов Жемчужина Сибири и Омский корунд при раннем сроке посева эта разница составила 14 %, а у сортов Омская янтарная и Жемчужина Сибири позднего срока посева 12-14 %. В условиях 2007 г. разница между энергией прорастания и лабораторной всхожестью варьировала от 4 до 16 %. Физиологически недозревшие семена отмечались у сорта Жемчужина Сибири при среднем сроке посева (11 %). В условиях 2008 г. разница между энергией прорастания и лабораторной всхожестью составляла всего лишь 1-6 %.
Показатели посевных качеств семян сортов яровой твердой пшеницы разных сроков посева
(в среднем за 2006-2008 гг.)
Сорт Энергия прорастания, % | Лабораторная всхожесть, % | Сила роста, %
Срок посева
11-13 мая 23-24 мая 31 мая 11-13 мая 23-24 мая 31 мая 11-13 мая 23-24 мая 31 мая
Омская янтарная 69 83 75 75 89 81 69 83 73
Жемчужина Сибири 81 79 66 88 85 74 75 80 67
Омский корунд 75 83 73 84 87 79 79 81 73
Алтайская нива 78 82 76 83 85 83 79 83 75
Елизаветинская 81 85 71 85 89 77 78 89 65
Среди показателей качества семян особое место занимает сила роста - этот комплексный показатель биологических свойств семян позволяет установить не только содержание всхожих зерен в данном образце, но и способность ростков пробиться на поверхность земли и образовать нормальные всходы. По данным И.Г. Строны [6], показатели начального роста, полученные в лабораторных условиях, довольно близки к полевой всхожести. Семена с силой роста от 80 % и выше следует считать полноценными. В среднем за 2006-2008 гг. были получены полноценные семена практически у всех сортов яровой твердой пшеницы только при среднем сроке посева (80-89 %). При раннем сроке посева этот показатель варьировал от 69 до 79 %, причем наименьший оказался у сорта Омская янтарная (69 %), и именно у этого сорта продолжительность периодов зернообразования при раннем сроке посева была наименьшей, а интенсивность накопления зерном пластических веществ - выше, что отрицательно сказалось на силе роста.
Таким образом, в условиях 2006 г. наиболее стабильные показатели посевных качеств семян у всех сортов были получены при среднем сроке посева, а у сорта Жемчужина Сибири достаточно высокие посевные качества семян были и при посеве 11 мая. У сортов Омская янтарная и Елизаветинская лучшие показатели посевных качеств семян в условиях 2007 г. отмечались при посевах 23 и 31 мая, у сорта Алтайская нива - 23 мая и у сорта Жемчужина Сибири -13 и 23 мая. В условиях 2008 г. наиболее высокие показатели посевных качеств семян у всех сортов были отмечены при посеве 12 и 24 мая, а у сорта Елизаветинская только 12 мая.
Формирование посевных качеств семян начинается очень рано (в первые 10-15 суток после цветения) и значительно зависит от погодных условий, прежде всего - от температуры воздуха. Считается, что если в период формирования семян среднесуточная температура воздуха будет 18-20 °С, то семена формируются с высокой (95-100 %) энергией прорастания и всхо-
жестью. При снижении температуры до 17 °С семена получаются некондиционными по всхожести [7]. Н.М. Ефимов в своих исследованиях с яровой мягкой пшеницей отмечал, что посевные качества семян обусловлены, в первую очередь, продолжительностью периода зернообра-зования, суммой осадков и ГТК [8]. С температурой воздуха он отмечал криволинейную зависимость (п = 0,93).
Было выявлено влияние метеорологических условий на формирование посевных качеств семян яровой твердой пшеницы различных сортов. Так, оптимальная среднесуточная температура воздуха в период формирования зерна составила 15,6 °С, при данной температуре воздуха энергия прорастания семян сорта Омская янтарная была 84 % (п = 0,68), а с повышением среднесуточной относительной влажности воздуха от 62,2 до 72,4 % в этот же период отмечалось повышение энергии прорастания от 74 до 92 % (г = 0,77). При повышении ресурсов влаги от 79,3 до 174,8 мм в период формирования зерна и относительной влажности воздуха от 64 до 73,6 % в период формирования - налива зерна энергия прорастания семян сортов Жемчужина Сибири (от 84 до 65 %) и Омский корунд (от 84 до 66 %) снижалась (г = -0,75 ...-0,77) (рис. 1).
Сила роста семян сорта Омская янтарная снижается до 68 % при повышении среднесуточной температуры воздуха в период формирования зерна от 19,3 до 23,3 °С (г = -0,69). Наиболее высокий показатель силы роста семян (90 %) отмечался при среднесуточной температуре воздуха 18,4 °С, а при повышении среднесуточной относительной влажности воздуха от 62,2 до 73,3 % сила роста семян этого сорта повышалась от 68 до 90 % (г = 0,84). Сила роста семян сорта Омский корунд составляла 83 % при среднесуточной относительной влажности воздуха в периоды формирования и формирования - налива зерна 63,2-65,6 %, при ее повышении сила роста понижалась (п = 0,74-0,75).
При снижении ресурсов влаги за периоды формирования от 181,9 до 98,3 мм и формирования - налива зерна от 390,4 до 221,0 мм сила роста семян сорта Омский корунд повышается от 62 до 86 % (г = 0,67-0,69), а в период налива зерна при ресурсах влаги в 143,4 мм сила роста составила 81 %, при дальнейшем повышении ресурсов влаги сила роста семян этого сорта снижалась (п = 0,71). Сокращение суммы осадков от 41,3 до 1,2 мм в период формирования зерна приводило к увеличению от 78 до 90 % силы роста семян сорта Елизаветинская (г = 0,67) (рис. 2-3).
Рис. 1. Зависимость энергии прорастания семян сорта Омская янтарная от среднесуточной температуры воздуха за период формирования зерна (в среднем за 2006-2008 гг.)
Рис. 2. Зависимость силы роста семян сорта
Омский корунд от среднесуточной относительной влажности воздуха за период формирования - налива зерна (в среднем за 2006-2008 гг.)
Рис. 3. Зависимость силы роста семян сорта Омский корунд от ресурсов влаги за период налива зерна (в среднем за 2006-2008 гг.)
Заключение
Таким образом, наиболее высокое влияние на формирование посевных качеств семян яровой твердой пшеницы оказывают метеорологические условия, складывающиеся в период формирования зерна. Следовательно, наиболее благоприятными условиями для получения высоких посевных качеств семян яровой твердой пшеницы в этот период должны быть: среднесуточная температура 15,6-18,4 °С и относительная влажность воздуха 72,4-73,0 %; ресурсы влаги не более 79,3-105,3 мм. Превышение суммы осадков за период формирования зерна более 1,2 мм способствует снижению посевных качеств семян. В среднем за годы исследований наиболее высокие посевные показатели качества семян отмечались при среднем сроке посева, и именно при этом сроке посева складывались вышеперечисленные метеорологические условия. Практически во все сроки посева семена сорта Елизаветинская отличались стабильно высокими посевными показателями качества. Этот же сорт, как было сказано ранее, отличается высокой пластичностью. Самые качественные семена были сформированы сортами Омская янтарная и Омский корунд при среднем сроке посева.
Список литературы
1. Гриценко В.В., Калошина З.М. Семеноведение полевых культур : учеб. пособие. М. : Колос, 1976. 320 с.
2. Лихачев Б.С. Морфофизиологическая оценка проростков и сила роста семян // Селекция и семеноводство. 1977. № 3. С. 67-68.
3. Макрушин Н.М. Экологические основы промышленного семеноводства зерновых культур. М. : Агропромиздат, 1985. 280 с.
4. Артюхов И.П. Полевая всхожесть озимой пшеницы в связи со сроками и глубокой вспашки занятых паров. Харьков, 1974. 400 с.
5. Марченко Л.В. Влияние экологических условий на посевные качества семян сортов яровой твердой пшеницы в Тюменской области : автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. Тюмень, 2007. 20 с.
6. Строна И.Г. Общее семеноведение полевых культур : учеб. пособие. М. : Колос, 1966. 464 с.
7. Сашнина Н.В. Влияние условий зернообра-зования на посевные качества семян и урожайность зерна яровой пшеницы в условиях Зейско-Буреинской равнины : дис. ... канд. с.-х. наук. Благовещенск, 2004. 161 с.
8. Ефимов Н.М. Влияние метеорологических факторов и агротехнических приемов на урожай и качество зерна яровой пшеницы в Кулундинской степи Алиайского края : автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. Омск, 1986. 15 с.
Фризен Юлия Валерьевна, кандидат с.-х. наук, доцент, Омский ГАУ, [email protected]; Кис-лицина Елена Владимировна, государственный инспектор, Управление Россельхознадзора по Омской области, [email protected].
References
1. Gritsenko V.V., Kaloshina Z.M. Semenovede-nie polevyih kultur ; ucheb. posobie. M. ; Kolos, 1976. 320 s.
2. Lihachev B.S. Morfofiziologicheskaya otsenka prorostkov i sila rosta semyan // Selektsiya i semenovod-stvo. 1977. № 3. S. 67-68.
3. Makrushin N.M. Ekologicheskie osnovyi promy-ishlennogo semenovodstva zernovyih kultur. M. i Agro-promizdat, 1985. 280 s.
4. Artyuhov I.P. Polevaya vshozhest ozimoy pshe-nitsyi v svyazi so srokami i glubokoy vspashki zanyatyih parov. Harkov, 1974. 400 s.
5. Marchenko L. V. Vliyanie ekologicheskih usloviy na posevnyie kachestva semyan sortov yarovoy tverdoy pshenitsyi v Tyumenskoy oblasti : avtoref. dis. ... kand. s.-h. nauk. Tyumen, 2007. 20 s.
6. Strona I.G. Obschee semenovedenie polevyih kultur i ucheb. posobie. M. i Kolos, 1966. 464 s.
7. Sashnina N.V. Vliyanie usloviy zernoobrazo-vaniya na posevnyie kachestva semyan i urozhaynost zer-na yarovoy pshenitsyi v usloviyah Zeysko-Bureinskoy ravninyi i dis. ... kand. s.-h. nauk. Blagoveschensk, 2004. 161 s.
8. Efimov N.M. Vliyanie meteorologicheskih fak-torov i agrotehnicheskih priemov na urozhay i kachest-vo zerna yarovoy pshenitsyi v Kulundinskoy stepi Aliays-kogo kraya : avtoref. dis. ... kand. s.-h. nauk. Omsk, 1986. 15 s.
Frizen Juliya Valeryevna, Candidate оf Agricultural Sciences, Associate Professor Omsk SAU; Kis-litsyna Elena Vladimirovna, the state inspector, Management of Rosselkhoznadzor across the Omsk region, [email protected].
Статья поступила в редакцию 14 марта 2016 г.
