Введение к работе
Актуальность проблемы. Пшеница - наиболее распространенное культурное растение на земном шаре. Посевная площадь ее превышает 210 млн. га. Большая часть населения земли питается пшеничным хлебом. До сих пор, благодаря исключительной способности синтезировать клейковинные белки, обеспечивающие высокие хлебопекарные качества муки, пшеница занимает монопольное положение среди других зерновых культур. Пшеницу возделывают повсеместно и в знойной Африке, и в тропической Индии, а так же в самых холодных приполярных районах Европы, Азии, Америки. Основные массивы посевов в России сосредоточены в степных и лесостепных районах. Это - Поволжье, Южный Урал и Западная Сибирь. Одной из важнейших проблем сельского хозяйства является более полное использование биоресурсов этой культуры.
В северной лесостепи Приобья климатическими факторами, затрудняющими реализацию биоресурсного потенциала пшеницы, являются недостаток влаги и высокие температуры в наиболее важные для развития растений периоды, а также краткость вегетационного периода (Альтергот, 1974; Андрианова, 2000; Garciu, 2004; Каличкин, 2009; Костюков и др., 2009). Радикальным способом преодоления или ослабления действия неблагоприятных факторов может служить селекция устойчивых сортов (Патуринский, 2007). Однако высокая их устойчивость приходит в этом случае в противоречие с потенциальной продуктивностью (Третьяков, 2003). Отсюда и возникает необходимость поиска других путей преодоления данного препятствия, например, регуляция устойчивости растений в процессе онтогенеза с помощью физиологически активных веществ.
Посевные площади под раннеспелыми сортами мягкой яровой пшеницы не увеличиваются из-за более низкого биоресурсного потенциала и большей уязвимости к засухе в первой половине вегетации по сравнению со среднеспелыми. Однако более ранние сроки их созревания побуждают к разработке приемов, направленных на сглаживание тех отрицательных последствий, которые возникают при взаимодействии биологической специфики раннеспелых сортов с конкретно складывающимися неблагоприятными погодными условиями. В северной лесостепи Приобья эти приемы должны быть направлены на повышение устойчивости к июньской засухе и повышению биологического ресурса раннеспелого сорта за счет увеличения продолжительности вегетационного периода. Среднеспелые сорта в увлажненные годы развиваются по типу среднепоздних и поздних сортов, что приводит к поздними сроками уборки урожая и другим негативными явлениям (Яхтенфельд, 1961; Иванов, 1971).
В качестве факторов, регулирующих устойчивость растений и продолжительность их вегетационного периода, использовался ретардант ЦеЦеЦе, фосфорные, азотные удобрения и фунгицид (Алексеев, Гусев, 1957; Журбицкий, 1963; Фадеева и др., 1989; Muurinen et al, 2006; Шаповал и др., 2009). Предположительно, использование этих средств химизации могло вызвать различный эффект в зависимости от конкретно складывающихся погодных условий, для чего требовалось постановка экспериментов в течение ряда лет.
Цель исследований. Выявить способы повышения биоресурсного потенциала сортов мягкой яровой пшеницы разных групп спелости в условиях северной лесостепи Приобья.
Задачи исследований:
1. Выявить влияние динамики климатических и погодных параметров на элементы продуктивности сортов мягкой яровой пшеницы.
2. Определить роль физиологических особенностей сортов разных групп спелости в реализации продукционного потенциала.
3. Исследовать возможности повышения биоресурсного потенциала сортов разных групп спелости в условиях интенсификации технологии их возделывания.
4. Определить степень влияния погодных факторов и элементов технологии выращивания на показатели качества зерна сортов мягкой яровой пшеницы.
Научная новизна. Впервые в условиях северной лесостепи Приобья установлены сортовые особенности реализации биоресурсного потенциала в зависимости от гидротермического режима вегетационного периода. Выявлено, что у раннеспелого сорта яровой пшеницы более выражена реакция по показателям продуктивности на засуху по сравнению со среднеспелым сортом. Существуют различия в коэффициентах корреляции элементов структуры урожайности сортов разных групп спелости с декадными показателями температуры, суммой выпавших осадков и ГТК Селянинова. Определена роль физиологических особенностей сортов разных групп спелости в реализации продукционного потенциала. Выявлена разница в сроках затухания работы фотосинтезирующего аппарата и прохождения этапов органогенеза разных по скороспелости сортов мягкой яровой пшеницы в пределах одной фенологической фазы.
Экспериментально доказано регулирующее действие ретарданта ЦеЦеЦе (хлорхолинхлорид) и фосфорных удобрений на устойчивость растений мягкой яровой пшеницы к гидротермическим стрессам в условиях северной лесостепи Приобья по физиологическим показателям: водоудерживающей способности клеток листьев, вымываемости электролитов из них, соотношению концентраций форм хлорофилла «а»/«б». Определены статистически достоверные различия в действии средств химизации (ретардант, удобрения, фунгицид) на повышение биоресурсного потенциала, посевные и продовольственные показатели качества зерна сортов мягкой яровой пшеницы разных групп спелости в зависимости от гидротермических условий.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Влияние гидротермического режима вегетационного периода на реализацию биоресурсного потенциала сортов дифференцировано по группам спелости.
2. Увеличение частоты засушливых периодов в течение вегетации растений яровой пшеницы за последние 20 лет препятствует повышению потенциала продуктивности яровой пшеницы.
3. Реакция яровой пшеницы на приемы интенсификации (ретардант, удобрения, фунгицид) определяется физиологическими особенностями сорта и гидротермическими условиями вегетации.
4. Посевные и продовольственные показатели качества зерна определяются действием средств химизации и гидротермическими условиями вегетационного периода.
Практическая значимость. Результаты исследований позволяют дать практические рекомендации по рациональному использованию биоресурса мягкой яровой пшеницы разных групп спелости в условиях северной лесостепи Приобья при отсутствии долгосрочных гарантированных прогнозов погоды. Разработаны приемы повышения устойчивости растений мягкой яровой пшеницы к недостатку влаги с помощью ретарданта ЦеЦеЦе (хлорхолинхлорида) и фосфорных удобрений. Показана более полная реализация биоресурсного потенциала сортов яровой пшеницы разных групп спелости от ретарданта ЦеЦеЦе, а среднеспелого сорта и от предпосевного применения суперфосфата, при совпадении индуцированной ими повышенной устойчивости растений со временем воздействия засухи. Обоснована целесообразность сочетания этих приемов с азотным минеральным питанием и фунгицидом в условиях благоприятного водообеспечения. Экспериментально доказана необходимость сочетания некорневой подкормки мочевиной с обработкой растений фунгицидом, который способствует росту продуктивности сортов, увеличивая площадь листьев и содержание в них хлорофилла. Показано, что фунгицид и азотные удобрения улучшают качество сырой клейковины, лабораторную всхожесть семян и биометрические параметры проростков. Данные диссертационной работы могут быть использованы при разработке адаптивных технологий по повышению биоресурсного потенциала яровой пшеницы в экстремальных условиях зоны рискованного земледелия северной лесостепи Приобья. Результаты исследований используются при подготовки бакалавров и специалистов биологического и агрономического направлений.
Апробация работы. Основные положения диссертации представлены на Всероссийской научно-практической конференции «Физиология растения и экология на рубеже веков», Ярославль, 2003; Международной конференции «Совершенствование современных фитосанитарных технологий», Новосибирск, 2005; Международной научно-практической конференции, посвященной 70-летию НГАУ «Проблемы аграрной науки в ХХ1 веке», Новосибирск, 2006; III Международной научно-практической конференции преподавателей, молодых ученых, аспирантов и студентов, посвященной 50-летию образования аграрного факультета РУДН «Инновационные процессы в АПК», Москва, 2011; I Международной научной заочной конференции «Естественнонаучные вопросы технических и сельскохозяйственных исследований», Москва, 2011; IV Международной научно-практической конференции «Современное состояние естественных и технических наук», Москва, 2011; Годичное собрание Первой с Сибири научно-педагогической школы по защите растений, Новосибирск, 2013.
Публикации. Результаты исследований по теме диссертации и её основные положения изложены в журналах: «Аграрная наука», «Аграрная Россия», «Вестник НГАУ», «Сибирский вестник сельскохозяйственной науки»; материалах международных конференций, трудах Новосибирского государственного аграрного университета. По теме диссертации опубликовано 18 работ, в том числе 11 в изданиях, включенных в перечень ВАК.
Личный вклад соискателя. Соискатель Дымина Е.В. с 1997 г. лично проводила научный поиск, разрабатывала программы исследований, принимала непосредственное участие в проведении опытов и аналитических работ. Самостоятельно обобщила полученные результаты и оформила диссертационную работу. Рассматриваемый материал получен автором самостоятельно и в соавторстве с перечисленными в публикациях коллегами.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений производству. Список литературы включает 220 наименований, из них 48 зарубежных авторов. Работа изложена на 301 странице, содержит 111 таблиц, 25 рисунков.
Автор выражает искреннюю благодарность научному консультанту доктору сельскохозяйственных наук, профессору Вышегурову Султану Хаджибикаровичу, а также глубокую признательность за оказанную помощь доктору биологических наук Игнатьеву Льву Алексеевичу.
