А.А. Фадеев, М.Ф. Фадеева, Л.В. Воробьева, ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ
advertisement
ISSN 0202-5493.МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. Вып.2 (148-149), 2011 ________________________________________________ _________________________________________________________________________________ А.А. Фадеев, условия благоприятны для роста и развития всех районированных культур, хотя территорию Чувашии относят к зоне рискованного земледелия. Продолжительность вегетационного периода 170-175 дней, сумма активных температур выше 10 оС достигает до 21002300, среднегодовое количество осадков составляет 450-550 мм, в том числе за период вегетации 250-300 мм [1]. Независимо от того, что соя по своим биологическим особенностям отличается повышенным требованием к свету, теплу и влаге [2], она относится к тем культурам, которые лежат в основе «осеверения» земледелия и расширяют ареалы эффективного возделывания за счет устойчивости к абиотическим и биотическим стрессорам [3]. Положительные средние показатели тепло- и влагообеспеченности региона в основном позволяют возделывать раннеспелые сорта сои северного экотипа, однако нередко наблюдаются годы или сезоны с достаточным или избыточным увлажнением [4]. Линейный тренд средней годовой температуры имеет явно выраженный подъем, за 77 лет среднегодовая температура поднялась на 1,5 оС. Отмечено, что рост, развитие и урожайность сельскохозяйственных культур находятся в большей зависимости от интенсивности и распределения осадков не только в течение года, но и в период вегетации в той или иной ответственной фазе развития растений [5]. кандидат сельскохозяйственных наук М.Ф. Фадеева, кандидат сельскохозяйственных наук Л.В. Воробьева, Таблица 1 Оценка влагообеспеченности по фазам развития сои (ГТК) ст. научный сотрудник ГНУ Чувашский НИИСХ, Россия, 42991, п. Опытный, ЧР. тел/факс 83545-61-1-10, e-mail: chniis @ chtts. ru ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ РАННЕСПЕЛЫХ СОРТОВ СОИ К АБИОТИЧЕСКИМ СТРЕССОРАМ Ключевые слова: раннеспелые сорта сои, агроклиматические условия, устойчивость, адаптивность, продуктивность УДК 633.853.52:631 По географическому положению Чувашская республика находится в зоне умеренно континентального климата. Климатические Фаза развития Год 2006 2007 2008 2009 2010 Посев-всходы 1,8 0,5 1,3 1 0,4 Всходы-начало цветения 1,4 0,5 2 0,4 0,5 Начало цветения и конец цветения 0,6 2,7 0,3 0,8 0,2 Конец цветения и полная спелость 1,9 0,6 1,5 0,7 0,5 Соя особенно нуждается в равномерном распределении осадков в период ее вегетации, критическим по водопотреблению у сои является период от цветения до налива семян, который продолжается 40-55 дней [6]. Соя особенно нуждается в равномерном распределении осадков в период ее вегета- 41 ции, критическим по водопотреблению у сои является период от цветения до налива семян, который продолжается 40-55 дней [6]. Оценка влагообеспеченности по фазам развития показывает, что из пяти испытуемых лет более благоприятными были 2007 и 2009 гг. Гидротермический коэффициент (ГТК) в 2007 г. во время цветения составил 2,7; в 2009 г. – всего 0,8, но тогда в фазе полного цветения решающую роль сыграл один единственный дождь. В остальные (2006, 2008, 2010) годы исследований цветение и бобообразование проходили в условиях довольно ограниченной обеспеченности влагой (ГТК 0,6,03,02 соответственно по годам) (табл. 1). Кроме того, в 2008 г. высокая амплитуда колебания суточной температуры в дневное и ночное время при дефиците влаги привела к абортации цветков и осыпанию бобов. Крайне неблагоприятные условия для формирования урожая сои по температурному и водному режимам в критические фазы развития растений сложились в 2010 г. Следствием малоснежной зимы, исключительно засушливой погоды при положительной аномалии температуры воздуха в весенние и летние месяцы стала атмосферная, а затем и почвенная засуха. Засуха была устойчивой в течение всего вегетационного периода, и 3 июля в республике была объявлена чрезвычайная ситуация в связи с атмосферной и почвенной засухой. Под влиянием суховеев значительно возросло истощение запасов почвенной влаги (табл. 2). Таблица 2 Динамика запасов продуктивной влаги, мм 2010 г. Слой почвы Дата определения апрель май 28 08 0-10 15 0-20 30 0-50 83 июнь 18 28 08 18 10 9 14 10 21 20 25 18 66 64 67 46 июль 28 08 18 6 2 0 0 8 17 1 0 34 56 11 7 К концу июня в пахотном слое продуктивной влаги почти не осталось. В этих условиях соя значительно ускорила сроки прохождения фенологических фаз. Цветение началось на две недели раньше обычных сроков. Стрессовая ситуация вызвала абортивность генеративных органов в верхних ярусах растений. Налив зерна пришелся на длительные сухо- 42 веи, вследствие чего наблюдался запал зерна по всему растению независимо от расположения бобов по ярусам. В конечном итоге, за пять лет по накоплению осадков за вегетационный период выделился 2007 г. (311 мм), а рекорд по сумме активных температур выше 10 оС и эффективных температур выше 15 оС установил 2010 г. (2946; 833 соответственно) (табл. 3). Таблица 3 Агроклиматические условия вегетационного периода за 2006-2010 гг. Показатель 2006 311 Осадки, май–сентябрь, мм % к многолетней норме 118 Температура воздуха, 14,4 о С Отклонение от много+1,1 летней нормы Сумма активных темпе- 2303 ратур выше 10 оС за май–сентябрь Сумма эффективных 395 температур выше 15 оС за май–сентябрь 2007 300 Год 2008 302 2009 168 2010 146 114 15,2 115 14,3 62 15,1 51 17,5 +1,9 +1,0 +1,8 +4,2 2458 2048 2554 2946 565 425 486 833 Результаты и обсуждение. Изучение различных сортообразцов сои в течение пяти лет выявило, что несмотря на то, что соя пластичная культура, реакция ее на стрессовые климатические условия весьма ощутима. Особенно сильно это проявляется, когда абиотические стрессовые факторы продолжительны или действуют в совокупности. В таких условиях адаптивные свойства сои снижаются, что отрицательно отражается на формировании урожая и качестве семян. В наших исследованиях фенологические фазы зависели от сложившихся внешних факторов. При благоприятных условиях всходы сои появлялись в течение 8-10 дней (2007, 2010 гг.), однако часто аномальная низкая температура в конце мая сдерживала появление дружных всходов. Если растения фазу роста в 2007 г. проходили за 38 дней, то в 2010 г. период от всходов до цветения составил всего 28 дней. Очень короткий период цветения отмечен в 2007 г. – всего 19 дней вместо 31 дня в 2009 г. (рис. 1). Длина стебля от поверхности почвы до верхушки растений по годам варьировала от 64 до 85 см (в среднем по образцам). Самые низкорослые растения сои были в 2006 и 2010 гг., высокорослые растения отмечены в 2007 и 2008 гг. (рис. 2). Во все годы стабильным ростом характеризовался сорт СибНИИК 315 (60-67 см), который в течение 20 лет прошел полную адаптацию в наших условиях. Остальные сортообразцы при формировании куста по высоте имели отрицательную зависимость от факторов внешней среды. Рисунок 1 – Влияние погодных условий на прохождение фенологических фаз (среднее по 17 сортообразцам) Одним из показателей урожайности является количество полноценных бобов, созревших на растении до полной спелости. Этот показатель во многом зависит от сложившихся погодных условий во время цветения и бобообразования. Критические условия сложились в 2008 г., когда во время цветения амплитуда колебания температуры воздуха в течение суток доходила до 16 оС, что привело к абортации цветков, бобов и ограничению плодоношения. Растения в среднем имели по 18-20 бобов, или в 2-3 раза меньше, чем в благоприятные годы. Только сорт Major за годы испытаний ежегодно имел стабильный показатель на уровне 45 бобов на растении. Продуктивность куста сои прямо пропорциональна количеству продуктивных узлов, бобов в узле и семян в бобе. Эти показатели в основном сортоспецифичны, т. е. каждый сорт имеет свою величину указанных признаков. В то же время под действием абиотических внешних факторов за годы испытаний наблюдались некоторые отклонения от типичных значений. Количество продуктивных узлов на главном стебле имело тенденцию увеличения – с 12 в 2006 г. до 15 в 2009 г. В острозасушливом 2010 г. их количество в среднем составляло 13. Наблюдалось уменьшение количества сформировавшихся полноценных бобов с одного узла – от 2,0 в 2006 г. до 1,5 в 2010 г. (рис. 3). Рисунок 2 – Влияние абиотических стрессоров на высоту стеблестоя сои Реакция сои на абиотические факторы внешней среды была видна и по такому показателю, как ветвление. Так, появление дополнительных боковых побегов наблюдали в 2007 и 2009 гг., когда у маловетвистых сортообразцов они увеличились в несколько раз (Восход × 1191/79 – 2,5 побега вместо 0,2 в 2006 г.). Аналогичная закономерность была обнаружена и у ветвистых форм (Sito – 4,6 ветвлений против 2,5 в 2006 г.). Рисунок 3 – Динамика элементов структуры урожая сои по годам (среднее по 17 сортам) В засушливые годы число семян в бобе на 5-15 % было больше по сравнению с этим показателем во влажные годы. Более стабильные результаты по годам имели: сорт Aldana – по количеству продуктивных узлов на главном стебле, сорт Чера 1, 1073/4 – по 43 числу бобов с одного узла, Major, сортообразцы Aldana, Восход х 1191-79 – по количеству семян в бобе. На формирование урожая влияет также масса 1000 семян, которая в не меньшей степени реагировала на погодные условия в течение вегетационного периода. Самые крупные, увесистые семена были в 2006 г. (масса 1000 семян 182 г), щуплые и легкие – в 2010 г. (126 г) (среднее по образцам). Наименьшие отклонения по массе семян за годы исследований имели сортообразцы Sito, Aldana, СибНИИК 315. Наиболее стабильные урожаи по годам независимо от абиотических стрессоров обеспечили сорта СибНИИК 315, Major, Aldana, 1073/4, их индекс стабильности равнялся 0,23; 0,37; 0,39; 0,44 соответственно. масса 1000 семян и масса зерна с 1 растения. На эти показатели существенное влияние оказывали погодные условия вегетационного периода. 2. Урожайность варьировала по годам и зависела от оптимальности обеспечения растений теплом и влагой в критические периоды развития: цветение–плодоношение (среднее по опыту в 2006 г. – 1,20 т/га; в 2007 г. – 1,48 т/га; в 2008 г. – 1,13 т/га; 2009 г. – 1,65 ц/га; в 2010 г. – 0,9 т/га). 3. Самые чувствительные к абиотическим факторам среды фазы развития сои – цветение и начало образования бобов. В условиях резкого снижения температуры воздуха или наступления почвенной и воздушной засухи усиливается абортация цветков и опадение завязавшихся бобов, а в суховейные периоды отмечается запал зерна, что у некоторых образцов приводило к уменьшению урожая в отдельные годы почти в 2 раза. 4. Ежегодно сортообразцы одной из групп спелости попадали в стрессовые условия в критические периоды формирования урожая (в 2008 г. – среднеранняя группа, в 2009-2010 гг. – ранняя группа), что указывает на необходимость иметь несколько сортов с разными сроками созревания. Список литературы Рисунок 4 – Динамика урожайности сортов Aldana и Fentleman в Чувашской Республике за период с 2006 по 2010 гг. Во влажные годы по продуктивности отличалась раннеспелая группа сортов, а в засушливые годы – наименее чувствительными к условиям выращивания были сортообразцы более позднего срока созревания (см. рис. 4). Урожайность пластичных сортов СибНИИК 315. Major, Aldana была относительно стабильной по годам, независимо от погодных условий вегетационного периода. У некоторых сортообразцов (Gentleman, СН- 1014-1-20, Восход × 1191-79) заложенный в сорт генотипический потенциал проявлялся только с наступлением благоприятных условий (см. рис. 4). Выводы. 1. Продуктивность сои зависела от многих слагающих величин, главные из которых – количество ветвей, число междоузлий и бобов на них, число семян в бобе, 44 1. Карягин, Ф.А. Современные гидроклиматические изменения в Чувашии (Часть вторая). Чебоксары, 2007. –151 с. 2. Соя: биология и технология возделывания / Под редакцией В.Ф. Баранова и В.М. Лукомца) Краснодар, 2005. – 433 с. 3. Жученко, А.А. Экологическая генетика культурных растений как самостоятельная научная дисциплина (теория и практика). – Краснодар, 2010. – 485 с. 4. Карягин, Ф.А. Современные гидроклиматические изменения в Чувашии (Часть первая). – Чебоксары, 2007. – 265 с. 5. Трибкова, Н.Г. Методические основы агроклиматического обоснования размещения сельскохозяйственных культур / Н.Г Грибкова, В.Д. Ерохин // Бюллетень Всесоюзного института растениеводства им. Н.И. Вавилова. – Ленинград, 1978. – № 76. – С. 3-11. 6. Лещенко, А.К. Селекция сои на раннеспелость и высокую продуктивность / А.К Лещенко, В.А Матушкин // Селекция и семеноводство. – Киев, 1989. – № 67. – С. 39-44.
