Delist.ru

Научно-практические основы интродукции и эффективного возделывания сои в нечерноземной зоне Российской Федерации (15.08.2007)

Автор: Кобозева Тамара Петровна

4. Комплексная технология возделывания сои северного экотипа в Центральном районе Нечерноземной зоны, приемы и возможности ее совершенствования.

5. Экономическая эффективность возделывания новых сортов и форм сои северного экотипа в Нечерноземной зоне России, а также приемов повышения семенной продуктивности культуры.

Научная новизна, теоретическая и практическая значимость результатов исследований:

Впервые доказана возможность эффективного возделывания сои в Нечерноземной зоне на широте 56о на основе использования новых ультраскороспелых сортов и форм северного экотипа и разработки системы приемов управления продукционным процессом.

Впервые изучены особенности роста и развития сортов сои северного экотипа, формирования корневой системы, вегетативных и генеративных органов, фотосинтетического и симбиотического потенциалов, биохимического состава семян, содержания в них аминокислот и жирных кислот, микро- и макроэлементов, витаминов, ингибиторов протеолитических ферментов в зависимости от погодных условий, сроков посева, озерненности бобов и размещении их на растении, подробно исследовано явление матрикальной разнокачественности семян.

Впервые на широте 56о была проведена комплексная агроэкологическая оценка коллекции ультраскороспелых, очень скороспелых и скороспелых сортов сои (около 600 номеров из 14 стран мира), из них выделены сорта, пригодные в качестве исходного материала для создания сортов северного экотипа.

Впервые проведены комплексные исследования по влиянию гамма-облучения семян и вегетирующих растений сои на рост и развитие растений в разных поколениях. Изучен характер и спектр нарушений морфологического характера в М1 и мутаций в М2. Определены летальные, сублетальные и эффективные для получения полезных мутаций дозы облучения, установлены оптимальные этапы органогенеза при облучении вегетирующих растений сои. На основе этих исследований доказана высокая эффективность метода радиационного мутагенеза для получения ультраскороспелых форм сои, превосходящих исходные сорта по скороспелости, продуктивности, технологичности. При этом 35 мутантных форм, представляющих наибольший практический интерес, переданы ряду научно-исследовательских учреждений и включены в селекционный процесс.

Выявлено, что повреждаемость растений гамма-лучами зависит от особенностей сорта и возрастает при ухудшении условий произрастания; при этом гамма-облучение снижает устойчивость растительного организма к стресс-факторам.

Впервые установлено, что при одной и той же дозе облучения пролонгированное воздействие на семена и растения малой мощностью сильнее повреждает растительный организм, чем более мощное, но менее продолжительное действие, дано теоретическое обоснование этому явлению.

Впервые на основе изучения биологических особенностей роста и развития сортов и форм сои северного экотипа, их требований к параметрам окружающей среды, отзывчивости на те или иные агроприемы разработаны рекомендации по выращиванию, уборке и рациональному использованию этой культуры в Нечерноземной зоне России, при этом дано теоретическое и экспериментальное обоснование дальнейшего совершенствования технологий ее возделывания с учетом особенностей зоны и потенциальных возможностей новых сортов и форм. Особое внимание уделено вопросам улучшения свойств почвы, известкования, режимов орошения, размещения сои в севооборотах, совершенствованию приемов инокуляции семян, борьбы с сорняками, обоснования сроков, способов и норм высева семян, предпосевной обработке семян препаратами защитного и стимулирующего действия.

Практическая значимость работы заключается в том, что доказана реальная возможность создания сортов и форм сои северного экотипа, вызревающих на широте 56о за 103…120 дней при сумме активных температур 1 700…1 900 оС. Доказана возможность получения в центральном Нечерноземье среднего урожая зерна сои 1,8…2,5 т/га при содержании в семенах белка 40…43 %, жира – 19…20 %, сборе белка – 820…1360 кг/га, незаменимых аминокислот – 434…563 кг/га, жира 307…483 кг/га, а также при обеспечении условного чистого дохода около 9 000 р./га. При благоприятных для сои погодных условиях, в том числе при применении в жаркие сухие годы передвижного орошения, обеспечивается урожайность до 3,0…3,6 т/га. Впервые доказано, что по ряду биохимических показателей сорта сои северного экотипа не уступают традиционным сортам этой культуры, а по некоторым превосходят их.

Апробация работы.

Материалы диссертации доложены на Международных, Всесоюзных, Всероссийских, межвузовских и вузовских научных конференциях в 1981…2007 гг., в том числе на Международных научных конференциях: «Интенсификация земледелия и растениеводства», Благовещенск, ВНИИ сои, 1990 г.; «Современные проблемы научного обеспечения кадров АПК», Тюмень, НИИ Северного Зауралья, 1990; «Биологический азот», Калуга, Калужский филиал РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, 1990, 1991 гг.; «Биологический азот в растениеводстве», Москва, РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, 1993, 1996 гг.; «Экологически безопасные технологии в сельскохозяйственном производстве 21 века», Владикавказ, Горский ГАУ, 2000г.; «Совершенствование технологий возделывания сельскохозяйственных культур», Ярославль, Ярославская ГСХА, 2003г.; «Достижения науки агропромышленному производству», Казахстан, Костанай, 2004 г.; на 10-м Международном конгрессе по почвоведению, Пакистан, Тандоджап, Тандоджапский государственный университет, 2004 г.; Международных симпозиумах «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования», Пущино, 1997, 2003 гг.; а также ежегодных научных конференциях РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева в 1981, 1983, 1994, 1998, 1999, 2006 гг., и ежегодных научных конференциях МГАУ имени В.П. Горячкина в 1999…2007 гг.

Результаты исследований экспонировались в павильоне «Биология АН СССР» ВДНХ СССР в 1984 г. (медаль ВДНХ СССР), на ВВЦ «Золотая осень» в 2004…2006 гг.

Линии сои северного экотипа № М-52 (№ К-9515), М-12 (№ К-0142197), М-57 (№ К-0142198) , М-21 (№ К-0142199), М-27 (№ К-0142200), М-31 (№ К-0142201), М-70 (№ К-0142202), М-37 (№ К-0142203), М-134 (№ К-0142204), М-140 (№ К-0142205) внесены в каталог Всероссийского НИИ растениеводства имени Н.И. Вавилова (1990, 2007).

Полученные результаты явились основой научно-исследовательской работы, выполненной по трем Государственным контрактам с Министерством сельского хозяйства Российской Федерации: № 864 от 01.07.03 г. – Рег. № 01.20.00 316718. – 120 с.; № 730/13 от 27.07.04 г. – Рег. № 01.20.00 412767. – 119 с. № 1384/13 от 12.11.04 г. – Рег. № 01.20.00 422665. – 121 с., утверждены экспертной комиссией МСХ РФ.

Результаты работы использованы в учебном процессе и вошли в учебник «Технология производства продукции растениеводства», М.: КМК Scientific Press. – 2004. – 381 с., использованы в 6 учебно-методических пособиях.

По теме диссертации в отечественных и зарубежных изданиях опубликовано 74 работы, в том числе 1 монография.

Объем и структура диссертации.

Диссертация изложена на 380 стр. машинописного текста, состоит из введения, 11 глав, выводов, рекомендаций производству, списка литературы, включающего 250 отечественных и зарубежных авторов, 31 приложения, содержит 112 таблиц и 40 рисунков.

Личное участие автора в проведении эксперимента составляет 70 %. Закладка полевых, вегетационных и лабораторных опытов, анализ и обобщение результатов исследований были проведены автором лично.

Автор с благодарностью вспоминает Заслуженного деятеля науки, доктора сельскохозяйственных наук, профессора Г. С. Посыпанова, выражает искреннюю благодарность доценту кафедры радиологии РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева В.П. Мухину, сотрудникам кафедры растениеводства Л.А. Бухановой, Н.В. Заренковой, В.Н. Мельникову, Е.В. Беляеву, Н.Г. Тазиной, аспирантам Г.Х. Джамро, В.Ф. Федорову, З.И. Федоровой, Е.В. Демьяненко, У.А. Делаеву, В.А. Клоттею, Л.Н. Бойко, Э.А.Л. Жоакиму, Р.Э.Ш. Гомаа за сотрудничество и помощь в проведении исследований.

2. УСЛОВИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Основные исследования проведены в 1980…2007 гг. на опытном поле лаборатории растениеводства РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева на среднеоподзоленных дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах с рН сол. 6,3…6,4, обеспеченных Р2О5 не ниже 150 мг/кг (по Кирсанову), К2О не ниже 120 мг/кг (по Масловой и Чернышовой), гумуса 2,0…2,5 (по Тюрину); часть исследований – на опытном поле Калужского филиала РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева на супесчаных дерново-подзолистых почвах, среднеобеспеченных фосфором и калием; на полях ГПЗ «Заря Подмосковья» Домодедовского района на тяжелосуглинистых почвах с высоким содержанием фосфора и калия с рНсол. 6,4…6,5, а также на гамма-поле Московского отделения ВИР (Московская обл.).

За период исследований средняя сумма активных температур за вегетационный период составила 2 000 оС, максимальная – 2 400 оС, минимальная – 1 770 оС; средняя сумма осадков 350 мм, максимальное – 447 мм, минимальное – 188 мм.

В 1981…1984 гг. по методикам ВИР проведено агроэкологическое испытание 600 ультраскороспелых и скороспелых сортов из 14 стран. В результате было выделено 5 сортов, перспективных для селекции на скороспелость в Нечерноземной зоне. На них проведена серия опытов по гамма-облучению воздушно-сухих семян и вегетирующих растений сои с целью получения ультраскороспелых мутантов, а также изучения радиочувствительности семян и растений, мутабильности сортов.

Облучение семян проводили за день до посева на установках ЭГО-4, ЭКУ-1, ЭКУ-2, в дозе от 5 до 500 Гр при мощности излучения 0,100; 0,115; 0,40; 0,60; 0,90; 1,00; 1,02; 6,00; 9,00; 10,00; 40,00 и 70,00 Гр/мин. Источником излучения служил 60Со. Величину дозы контролировали с помощью термолюминесцентных дозиметров ИКС. Вегетирующие растения облучали на гамма-поле Московского отделения ВИР в дозе 10, 15, 20 и 40 Гр, мощность облучения зависела от режима работы излучателя и расстояния растений от источника.

Мутантные формы и сорта северного экотипа оценивали в условиях Московской, Калужской, Ярославской, Рязанской, Амурской, Ленинградской областей и Алтайского края.

Полевые опыты, анализ результатов экспериментов, исследования по азотфиксации проведены в соответствии с методиками кафедры земледелия (Доспехов, 1985) и кафедры растениеводства (Посыпанов, 1983) РГАУ – МСХА имени К.А. Тимирязева. Химический анализ семян – на ИК-анализаторе Nir-42.

Коэффициент варьирования по годам показателей продуктивности и качества определяли как отношение среднего отклонения к средней величине показателя (Кобозев, Тюльдюков, Парахин, 1995).

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ МИРОВОЙ КОЛЛЕКЦИИ УЛЬТРАСКОРОСПЕЛЫХ И СКОРОСПЕЛЫХ СОРТОВ СОИ

С ЦЕЛЬЮ ПОЛУЧЕНИЯ ФОРМ СЕВЕРНОГО ЭКОТИПА, СТАБИЛЬНО ВЫЗРЕВАЮЩИХ В НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЕ

В течение 1981…1984 гг. на опытном поле лаборатории растениеводства РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева было проведено агроэкологическое испытание 600 сортов ультраскороспелых и скороспелых сортов сои из 14 стран, которое выявило отсутствие сортов, пригодных для возделывания на семена в Нечерноземной зоне на момент начала исследований (1980 г.). Сорта шведской селекции (группы Шведская, Фискеби, Бравелла) оказались нетехнологичными, наиболее скороспелые сорта отечественной селекции (Северная 5, Приморская 494, Аврора, Восток) вызревали в условиях Нечерноземья не во все годы. Уборка и дальнейшая доработка семян с недозревших посевов крайне затруднена, скорее всего они могут быть использованы на кормовые цели – силос или зерносенаж.

Выявлено, что классификация сортов сои по скороспелости Н.И. Корсакова (1973) в условиях Нечерноземной зоны становится неактуальной, поскольку признак «продолжительность периода вегетации» детерминируется не только генотипом сорта, но и условиями произрастания, в том числе суммой активных температур и длиной дня.

На выделенных из коллекции сортах были проведены исследования по изучению радиоустойчивости и мутабильности сои с целью получения более скороспелых форм. Перспективность радиационного мутагенеза подтверждают отчеты МАГАТЭ, по данным которых этим методом получено более 3000 сортов сельскохозяйственных культур. В селекции сои радиационный мутагенез занимает особое место, так как гибридизация из-за мелких легко ранимых цветков затруднена.

Впервые по 14 критериям была проведена оценка радиочувствительности культуры как при облучении семян, так и растений, оценена мутабильность сортов и способность растений к регенерации в зависимости от дозы и мощности гамма-облучения в различных почвенно-климатических условиях.

Опыты показали, что предпосевное облучение воздушно-сухих семян вызывало снижение энергии прорастания, лабораторной всхожести и силы роста. В полевых условиях большинство облученных семян давало всходы, но процесс прорастания был растянут во времени тем сильнее, чем выше была доза облучения и хуже складывались погодные условия, то есть облучение семян снижало устойчивость выросших из них растений к стресс-факторам.

Часть всходов (так называемые «ложные всходы») погибала в фазе семядолей, наиболее ослабленные растения отмирали в течение вегетации, в результате процесс изреживаемости посевов усиливался по мере увеличения дозы облучения. Среди растений, сохранившихся до уборки, значительная часть оказывалась стерильной, их доля в посеве также возрастала по мере увеличения дозы.

Облучение в дозах до 80 Гр вызывало увеличение в проростках содержания моносахаров в 1,45 раза, небелкового азота в 1,91 раза, что связано с усилением гидролиза запасных веществ. Этим объясняется увеличение лабораторной всхожести семян с пониженными посевными свойствами, полученными в условиях холодного и дождливого лета 1980 года. При дальнейшем увеличении дозы повреждающий эффект резко возрастает.

У растений, вступивших в генеративную фазу, вследствие облучения семенного материала уменьшалось число цветков и бобов за счет усиления их абортивности и уменьшения завязываемости, снижались озерненность каждого боба и общая продуктивность, а также, как следствие, коэффициент размножения (табл.1).

загрузка...